比较转录组解析氮限制对微藻Ankistrodesmus sp.HJ12油脂和淀粉积累的分子调控机制

为明确微藻油脂与淀粉代谢过程中是否存在相互竞争与转化关系,以微藻Ankistrodesmus sp.HJ12为实验材料,对不同氮浓度培养条件下的微藻Ankistrodesmus sp.HJ12生物量、油脂含量和淀粉含量进行测定,并进行比较转录组研究,探讨其油脂和淀粉积累相关影响及分子调控机制。结果表明：氮浓度对该藻株油脂和淀粉积累具有显著影响,且油脂与淀粉积累呈显著负相关关系;培养基中添加氮源时,微藻Ankistrodesmus sp.HJ12油脂含量显著高于无氮源条件,油脂含量最高时的氮浓度为7.6 mmol/L;无氮源时,其淀粉含量最高;比较转录组研究发现,促进微藻Ankistrodesmus sp.HJ12油脂积累的主要因素可能是脂肪酸合成途径、糖酵解途径与淀粉分解代谢途径的增强,为脂肪酸的合成提供了更多的乙酰-CoA和碳源,从而促进了脂肪酸的合成;挖掘得到4个调控脂质合成代谢的关键基因ACACA、α-AMY、PDC和adh,采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)验证基因表达差异变化,结果与转录组分析差异一致。研究结果可为进一步了解微藻脂质合成代谢的分子机制提供一定的参考,同时...     

抗氧化剂耦合非生物胁迫调控微藻油脂和类胡萝卜素合成的研究进展北大核心CSCD

微藻代谢物产率低的问题制约了微藻的产业化发展,近年来利用抗氧化剂耦合非生物胁迫成为有效解决微藻代谢物产率低的方法之一。为了对微藻在非生物胁迫条件下高效合成油脂和类胡萝卜素提供新的思路,综述了抗氧化剂耦合非生物胁迫调控微藻合成油脂和类胡萝卜素的研究进展,并进一步分析了抗氧化剂调控次级代谢产物合成和微藻细胞抗性的作用机制。抗氧化剂可通过调控微藻细胞内氧化还原平衡、信号转导和相关基因的转录水平,维持微藻生长,促进代谢产物的积累,并缓解氧化损伤。     

调控脂肪酸合成植物转录因子的研究进展

转录因子是植物特有的一类调节蛋白,对植物生长发育及抗逆性等有重要的作用,尤其是调控脂肪酸合成与油脂积累的转录因子,对生产生物能源起到关键作用,利用转录因子提高作物产油量已逐渐受到青睐,为未来获得高产油脂的优良作物作铺垫.对与脂肪酸合成相关的几种主要转录因子进行了概述,阐释其结构、功能及研究进展等,并对转录因子的应用进行了展望,以期为更多转录因子的结构和功能机制的研究提供基础.     

微藻油脂生物合成与ACCase、PEPC相关性的研究进展

乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)是脂肪酸合成中的两个主要的酶.介绍了ACCase、PEPC的类型、分布、反应机理及在微藻代谢中的作用;对酶代谢调控、基因工程的应用等因素进行了概括;就多酶基因调控微藻油脂合成的发展趋势进行了探讨.     

代谢工程改造解脂耶氏酵母生产油脂研究进展北大核心CSCD

微生物油脂是可再生能源发展的重要方向,近年来通过合成生物学方法和代谢工程技术改造,解脂耶氏酵母的产油水平提高迅速,展现了良好的应用发展前景。从代谢途径关键酶调控、负反馈调节解除、代谢途径关键酶异源表达、乙酰辅酶A和NADPH替代途径构建、强化氧化应激保护、促进脂肪酸分泌、适应性进化和计算机辅助模拟8个方面,梳理总结了代谢工程改造解脂耶氏酵母生产油脂的最新研究进展。通过对现有研究分析发现,廉价底物中的毒性成分影响细胞生长和油脂合成,以及油脂调控网络机制的不完全明晰,是限制解脂耶氏酵母油脂产量提升的主要障碍。为此,可通过设计引入解毒途径,添加解毒剂,或筛选毒性化合物耐受菌,以及利用多组学技术和计算机辅助优化进一步解析代谢调控机制解决此问题。此外,在“双碳”背景下,可在解脂耶氏酵母中引入高效的人造光合作用或碳固定途径,利用二氧化碳生产油脂。     

组学技术在红曲霉研究中应用的进展

组学技术的发展拓展了人们对红曲霉生长发育、代谢产物的合成及代谢调控机制的认知。总结了近年来红曲霉组学研究的现状及热点问题,从基因组学、转录组学、蛋白质组学及代谢组学等多个维度剖析了组学技术在红曲霉研究中的应用状况。基因组学主要用于探讨红曲霉的进化地位、基因簇的预测与挖掘、同源基因的比对及代谢途径分析等;红曲霉生长和代谢过程中基因或基因簇的转录表达、代谢调控机制及新转录调控因子的预测和挖掘是转录组学的应用范围;蛋白质组学主要涉及红曲霉代谢过程中重要酶类的功能解析及其参与代谢产物的机制解析;而代谢组学则以红曲霉代谢产物为基础,解析其潜在的代谢机制。阐述了红曲霉代表性次级代谢产物之一——红曲色素在研究和生产中面临的问题,并围绕调控红曲色素生产的高效化、精细化、安全性等方面,总结了基于组学技术的菌种选育、培养基优化、化学和物理因素调节及菌株的代谢改造等调控技术。对综合运用组学技术围绕红曲色素代谢调控的研究提出了展望,以期为推动红曲霉研究及其代谢产物的生产提供参考。     

转录因子UstR调控黄曲霉毒素的合成及其生物学功能研究

目的 明确黄曲霉中Zn(II)2Cys6转录因子稻曲菌素B调控蛋白R (Ustiloxin B biosynthesis protein R,UstR)功能,解析UstR对黄曲霉生长、次级代谢和黄曲霉毒素(aflatoxin,AF)合成的调控。方法 本研究利用聚乙二醇介导的同源重组构建ustR基因缺失突变体;比较敲除突变体和野生型菌株在黄曲霉生长发育、胁迫响应、侵染能力、AF合成以及次级代谢产物合成等方面的差异,并通过ELISA试剂盒测定AF合成底物变化,利用RT-qPCR验证AF合成相关基因的转录水平改变,明确转录因子UstR对AF合成的调控作用。结果 基因敲除突变体的分生孢子形成受抑制,孢子产量降低,但菌核形成能力显著提高;ustR缺失不影响黄曲霉细胞壁完整性、胁迫响应能力以及侵染能力;UstR能够影响黄曲霉多种次级代谢产物产量,其中UstR通过正调控AF合成基因簇表达影响AF生物合成。结论 UstR是黄曲霉重要的Zn(II)2Cys6 转录因子,调控黄曲霉生长发育及AF产生,研究进一步完善了AF合成调控网络,为AF污染防控提供了新的防控潜在靶点。     

丝状真菌全局转录调控因子研究现状及发展

丝状真菌的次级代谢产生的有益或有害于人类的代谢产物,已成为生物医药和食品发酵领域的研究热点。丝状真菌的次级代谢是一个复杂的、多层次的调控过程,其中全局性转录调控因子发挥着至关重要的作用。当面临不同环境胁迫情况时,丝状真菌通过启动全局性转录调控因子对菌体生长、繁殖及相关主代谢途径和次级代谢进行适应性转录调控,从而影响不同的次级代谢产物合成和分泌。针对已发现的丝状真菌不同类型全局性转录调控因子及其在提高菌体耐受性、调控菌体生长形态及次级代谢产物合成的研究现状展开论述,为丝状真菌在发酵生产过程中提高菌株耐受性和增加目的代谢产物等方面提供研究思路。     

基于转录组测序分析葡萄籽原花青素对HepG2细胞基因及其相关功能的影响

目的:基于转录组测序分析葡萄籽原花青素对HepG2细胞基因及相关功能的影响,明确原花青素处理HepG2细胞的关键基因及代谢通路。方法:通过转录组测序,筛选差异基因,基因功能注释和KEGG通路的富集分析,进行葡萄籽原花青素处理细胞后的转录组学研究。结果:葡萄籽花青素处理HepG2细胞后主要富集到的生物学过程为细胞过程、代谢过程、生物调控过程、免疫系统过程、繁殖调节、生长调节。细胞凋亡的12个关键差异基因与TNF、p53、MAPK、PI3K-Akt、NF-κB信号通路密切相关。结论:细胞凋亡与TNF信号通路、p53信号传导途径、PI3K/Akt信号通路、NF-κB信号通路、MAPK信号通路密切相关。     

不同品种油橄榄果油脂品质差异形成的转录组学分析

为从基因水平研究不同品种油橄榄果油脂品质差异及其差异基因的代谢通路,以甘肃省陇南市两个油橄榄品种‘城固-32’和‘奇迹’第4成熟度果实为材料,分析两个品种油橄榄果油脂组成成分与理化性质差异,在此基础上,运用RNA-seq技术进行转录组分析,确定不同品种油橄榄果油脂品质形成差异的关键表达基因和相关代谢通路。结果表明：‘城固-32’和‘奇迹’油脂脂肪酸组成及含量、总酚和总黄酮含量、酸值和过氧化值有明显差异,在品质上表现为‘奇迹’优于‘城固-32’;两个品种油橄榄共筛选出10 114条差异基因,这些差异基因与核苷酸合成、代谢和生物调节相关的通路有关,主要在代谢途径、次生代谢产物生物合成途径中富集;差异基因在光合作用、碳固定代谢、谷胱甘肽代谢、细胞色素P450代谢通路中的上调或下调对油橄榄果油脂差异的形成具有重要作用。     

生物合成己二酸的代谢工程研究进展

己二酸是一种重要的大宗化学品,主要用于合成尼龙和聚氨酯泡沫塑料,市场需求巨大,其高效生物合成至今还未实现。本文概括了酿酒酵母中构建和优化新的己二酸合成途径研究进展。首先,通过体内及体外活性测试,对催化每一步反应的酶进行筛选,构建初步的代谢途径。利用组学分析诊断和定位生物合成途径的瓶颈。对于途径中的限速酶采用蛋白质工程手段进行改造。其次,利用合成生物学和代谢工程手段优化代谢途径。优化手段具体包括:通过模块化优化,平衡各个基因之间的表达;利用蛋白支架,构建酶反应的流水线,减少中间产物的扩散,提高反应效率;通过RNA干扰技术抑制竞争代谢途径的流量,提高目标代谢途径的通量。最后,利用CRISPR/Cas9及全局转录机器工程(gTME)等最新技术进行基因组编辑、重排转录网络,最终获得己二酸的高产菌株及适用于高效生产其他芳香族化合物的底盘酵母菌株。     

多组学技术解析发酵水产食品风味形成机理研究进展

发酵水产食品风味形成机制复杂,制备和发酵过程中的原料、所用发酵剂以及设备和加工工艺中的多种微生物相互作用,导致形成的风味成分种类多样,从单一层面对不同发酵水产食品风味成分解析较为困难。近年来,通过利用对不同层面准确解析的组学技术,研究基因表达调控、蛋白质转录翻译及相互作用,并对代谢物进行定性及定量分析,可用于明确特征风味成分,揭示风味形成机制。因此,多组学技术可以用于动态检测发酵过程中水产品风味成分变化并解析风味形成机制、构建风味化合物代谢网络,探究风味相关微生物及酶作用关系。本文综述水产品发酵中风味形成的主要代谢途径、多组学技术应用于解析水产品发酵过程中风味形成的研究进展,以及多组学技术在发酵水产品风味研究中的重要作用。     

蓝莓花青素生物合成相关基因表达与分子进化分析

运用实时聚合酶链式反应方法,测定8个品种的蓝莓(包括6个高丛蓝莓:绿宝石、蓝美1号、海岸、莱格西、比洛克西、奥尼尔;2个兔眼蓝莓:括灿烂、园蓝)花青素合成途径中的VcCHS、VcCHI、VcF3H、VcDFR、VcANS结构基因及转录因子MYB基因相对表达量,分析其对花青素合成的调控作用.结果 表明:VcCHS、VcC...     

L-酪氨酸代谢工程研究进展

L-酪氨酸属于芳香氨基酸,广泛应用于食品、医药以及化工等领域。由于天然微生物合成积累L-酪氨酸的能力很低,近几年利用代谢工程的方法进行途径改造和全局代谢途径优化取得了显著成效。解除反馈抑制、增加前体供应、阻断竞争途径以及调控转运等代谢改造策略非常有效地提高了L-酪氨酸的产量。而模块化工程、全局转录装置工程、小RNA工程等新技术使L-酪氨酸产量更上一个水平。L-酪氨酸代谢途径是多基因和多调控方式协同控制的复杂代谢网络,随着生物技术的发展,重新合理设计、人工合成和全局优化将是未来L-酪氨酸代谢工程发展的方向。     

丝状真菌在纤维素酶合成过程中碳源代谢调控的研究进展

丝状真菌可以分泌大量纤维素酶并能有效地降解纤维素底物。在纤维素酶的合成过程中,碳源对产酶微生物有着不可替代的作用,然而对于微生物碳源响应及代谢调控有关的机理仍不是很清楚,从而制约了纤维素酶产业的发展。因此,本文综述了丝状真菌中转录调控因子对纤维素酶合成过程的影响,探讨了真菌在纤维素酶表达过程中对碳源代谢的调控,包括对碳源的响应、碳源对产酶过程的诱导阻遏,并展望了纤维素酶的研究方向。     

硝酸盐促进环磷酸腺苷发酵合成的生理机制研究

目的:阐明硝酸盐促进环磷酸腺苷发酵合成的生理机制。方法:首先通过摇瓶实验确定硝酸钠最适添加条件,并在发酵罐上进行添加硝酸钠的cAMP发酵实验,然后对发酵过程动力学数据、硝酸盐代谢、还原力水平、关键酶活性、氨基酸水平和能量代谢进行分析。结果:确定在发酵24 h添加3 g/L-broth硝酸钠为最适条件,cAMP发酵产量和得率分别达到5.02 g/L和0.097 g/g,比对照批次分别提高了22.7%和29.8%,发酵性能得到明显提升。硝酸盐利用过程消耗了大量NADPH,缓解了对6-磷酸葡萄糖脱氢酶的抑制作用,同时糖酵解途径受到抑制而磷酸戊糖途径和三羧酸循环中关键酶活性明显提高,更多碳流分配到产物合成途径。此外,胞内前体氨基酸水平、NADH/NAD+和ATP/AMP均得到明显提高,为cAMP发酵合成提供了物质和能量基础。结论:硝酸盐利用过程消耗了大量的还原力,改变了代谢流分配情况,提高了胞内氨基酸水平和ATP合成,进而促进cAMP的发酵合成。硝酸盐作用机制的阐明,为提高核苷酸类发酵产品的生产水平提供了参考。     

发酵海产品中微生物形成挥发性代谢产物研究进展

挥发性代谢产物一般是由原料和微生物的酶类降解海产品中蛋白质、脂类等大分子形成的小分子物质,对产品品质和风味形成具有十分重要的作用。本文对发酵海产品中形成挥发性代谢产物的微生物类群、挥发性代谢产物的代谢途径和形成过程进行综述,阐明微生物、代谢途径与代谢产物三者之间的内在联系,为发掘和利用发酵海产品中优良的微生物类群,提升产品品质提供借鉴与参考。