代谢工程调控策略在生物合成氨基酸及其衍生物中的应用

氨基酸的工业化生产已有上百年历史，多用于动物饲料和食品添加剂；很多种类的氨基酸如L-半胱氨酸、β-丙氨酸、S-腺苷甲硫氨酸、4-羟基异亮氨酸和高丝氨酸等也具有很高的应用价值。相较于化工合成或分离提取的方式，利用微生物细胞作为平台生产氨基酸及其衍生物具有绿色安全、可持续等独特的优势。本文综述了近年来微生物合成氨基酸及其衍生物的研究进展，分别介绍了碳源的高效利用、限速步骤的调节、碳通量的调节、转录和反馈抑制调节以及转运调节等代谢调控策略在提高微生物生产氨基酸及其衍生物效率的研究及应用，分析了不同调控策略的优势和缺点，总结了不同氨基酸及其衍生物的应用价值，最后展望了微生物作为细胞工厂生产各类氨基酸及其衍生物的广阔前景。     

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。     

代谢工程中途径和菌株改造的几种新技术

代谢工程是生物学领域重要的发展方向,迄今为止已有20多年的发展历史。通过代谢工程手段对微生物进行遗传改造,可以实现一系列化合物的可持续生产,为能源及环境问题提供了有潜力的解决方案。最近几年代谢工程领域出现了一些最新技术,包括多变量的模块化优化技术、酶集结的支架技术、代谢流量的动态调控技术以及大规模基因编辑技术。本文对这些技术发展及应用进行了总结和介绍。     

衰老机制及抗衰老治疗的研究进展

全球人口老龄化问题日趋严重,明确衰老机制和加强抗衰老治疗已成为现代老年学研究领域的热点.本文概述中医学说和现代医学学说的衰老机制,综述了现阶段化学药物、中药抗衰老治疗及干细胞移植、粪菌微生物移植和激素代替生物疗法的作用机制及研究现状,分析总结抗衰老药物存在的问题,并对抗衰老药物研究进行展望.     

模块化共培养技术在代谢工程领域的应用及研究进展

利用代谢工程方法生物合成目标产物时,需要为设计好的生物合成途径筛选一个合适的微生物宿主,关于此方面的研究在过去十几年中已取得了巨大的成果。随着代谢工程领域的发展,有很多先进的方法被不断地建立与应用,这就对微生物宿主细胞提出了更高的要求。近期的许多科学研究应用共培养体系来减轻细胞压力,从而提高目标产物的产量。模块化共培养体系由多种工程生物菌株组成,可对生物合成进行模块化构建。这种新兴的模块化共培养的工程方法可以广泛地应用于代谢工程领域,具有很高的应用价值。本文总结并讨论了模块化共培养工程方法的优势以及主要面临的挑战,同时对模块化共培养工程的研究进展进行了概述。