影响烟草香味的主要次生代谢途径及其研究进展

介绍了影响烟草香味的3条次生代谢途径,阐述了代谢频道和基因工程对次生代谢的调控及目前用基因工程来提高烟草次生物质含量的研究进展,并对利用代谢工程对烟草香气品质改良的可能途径和应用前景进行展望。     

酿酒酵母代谢调控合成功能营养品：进展与挑战

综述了酿酒酵母作为底盘细胞代谢调控合成功能营养品的研究进展。首先,介绍了酿酒酵母作为细胞工厂相关的启动子调控、终止子调控、辅因子调控、转运蛋白调控及动态调控等一系列代谢调控策略,并介绍了加强产物合成的相关遗传改造工具和代谢分析技术。随后,概述了酿酒酵母合成寡糖、维生素及萜类、短链有机酸和脂肪酸等功能营养品的研究进展。最后,提出了目前面临的挑战,并结合代谢工程新兴技术展望了未来酿酒酵母代谢调控的发展趋势,以期为功能营养品在酿酒酵母中的高效合成提供参考。     

影响烟草香味的主要次生代谢途径及其研究进展

介绍了影响烟草香味的3条次生代谢途径,阐述了代谢频道和基因工程对次生代谢的调控及目前用基因工程来提高烟草次生物质含量的研究进展,并对利用代谢工程对烟草香气品质改良的可能途径和应用前景进行展望.     

乳酸菌基因组代谢网络模型的研究进展

基因组代谢网络模型(genome-scale metabolic models,GEMs/GSMM)是基因组规模的细胞生化反应网络,可以定量描述基因与表型的关系,广泛应用于系统生物学、代谢工程、环境科学等领域.微生物基因组代谢网络模型是基于微生物基因组构建的生理生化知识库,通过数学模型实现对目标微生物生理生化反应的模拟...     

力能性r-亚麻酸代谢研究的进展

本文综述r-亚麻酸的生理功能和代谢途径中△^6-脂肪酸脱氢酶相关研究的进展，并提出可采用代谢工程的原理和方法对r-亚麻酸做进一步深入探讨的观点。     

发酵过程中时空水平的动态调控策略研究进展

微生物发酵是一个复杂的动态变化过程,细胞生长环境的不断变化增加了代谢调控的难度。此外,发酵系统是一个混合体系,同时存在着具有不同生产性能以及处于不同生长状态的细胞。因此,如何基于细胞内外环境变化动态调控代谢网络,实现所有细胞的最佳生长和产物合成状态,是目前发酵工程和代谢工程的研究重点。该文以影响细胞代谢流量变化因素的时空分布特性为基础,分别介绍了物理化学环境、胞内产物和胞外产物驱动的动态调控策略,为发酵过程的精准控制提供理论和技术参考。     

代谢组学分析技术平台及方法研究进展

代谢组学(metabolomics)是继基因组学(genomics)、蛋白质组(proteomiCS)后发展起来的对代谢物进行定性定量分析的一门新学科,高灵敏度、高分辨率、快速的现代仪器分析技术的升级换代促进了代谢组学的飞速发展.本文主要介绍了代谢组学研究策略及各种仪器分析技术平台.包括质谱(MS)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)以及核磁共振波谱(NMR),并综合评价了各种分析技术平台的优缺点,展望了代谢组学分析技术平台的发展前景以及代谢组学的发展方向.     

代谢组学中代谢指纹分析技术进展

代谢组学主要考察生物体系受刺激或扰动后其内源性代谢产物的变化,从而研究生物体系的代谢途径。代谢指纹分析技术是代谢组学常用的研究手段之一。本文对代谢组学及代谢指纹分析技术的研究进展作相应的论述。     

啤酒发酵中代谢工程的初步研究

将代谢工程理论应用于啤酒的发酵过程,通过构建啤酒发酵过程中酵母的代谢网络模型,对啤酒发酵过程进行代谢通量分析。研究不同压力下啤酒酵母代谢能力的变化,并对其进行了代谢通量分析,结果表明,高压可对酵母在啤酒发酵过程中的代谢产生一定的抑制作用。     

雪菊醇提物对糖尿病气阴两虚证候细胞代谢物的影响

目的研究雪菊醇提物对体外诱导气阴两虚证候细胞代谢物的影响。方法噻唑蓝实验检测细胞毒性;采用核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)代谢组学方法检测证候细胞裂解液和细胞培养上清液中内源性代谢物变化;用多元统计分析差异性代谢物与通路的变化。结果建立糖尿病气阴两虚证候细胞模型,雪菊醇提物干预后改善了细胞生长活力。代谢组学结果显示:本实验的所有样本点都分布在95%的置信区间内(即散点图的4个区域中),聚类分布显著,且可信度较高。代谢物分析发现与正常组相比,证候细胞模型组的异亮氨酸、亮氨酸、α-葡萄糖和琥珀酸的含量显著上升(P0.05或P0.01),果糖含量显著下调(P0.05);与证候细胞模型组相比,雪菊醇提物组的脂肪酸、脯氨酸、甘油磷酯酰胆碱、抗坏血酸、α-葡萄糖含量显著下调(P0.05或P0.01)。差异性代谢物主要涉及氨基酸代谢途径、丙酮酸代谢途径及乙醛酸盐和二羧酸盐代谢途径。结论采用代谢组学技术进行全面、整体性的分析雪菊醇提物对糖尿病气阴两虚证细胞内代谢物的影响,为雪菊降低不同证候糖尿病的药用性功效提供基础理论依据。     

假单胞菌TS1138菌株L-半胱氨酸酶法合成途径的代谢控制分析（英文）

建立了假单胞菌 TS1138菌株L-半胱氨酸酶法合成途径的动力学模型。在L-半胱氨酸合成途径中有L-半胱氨酸合成酶和L- 半胱氨酸脱巯基酶两种酶参与作用,它们的动力学模型是基于米氏动力学建立的,L- 半胱氨酸对L- 半胱氨酸合成酶有非竞争性抑制作用。通过测定L- 半胱氨酸酶法合成过程中的中间产物和终产物的浓度,利用动力学模型进行了L- 半胱氨酸合成途径的代谢控制分析。弹性系数首先可以从动力学方程中求出,根据代谢控制分析理论,流量控制系数由弹性系数求出。研究发现,在 L- 半胱氨酸酶法合成过程中,L- 半胱氨酸合成酶和L- 半胱氨酸脱巯基酶的流量控制系数存在一个交叉点。     

Metabolic engineering--integrating methodologies of molecular breeding and bioprocess systems engineering

Metabolic engineering is an integrating methodology of analysis and synthesis for the improvement of flux distribution of metabolic pathways in complicated bioprocesses, which are highly multi-hierarchical systems to extend from macroscopic to microscopic levels. Recent progress in metabolic engineering methodologies to improve metabolic pathways in microorganisms was reviewed with many studies in this paper. Metabolic flux distribution was analyzed under different environmental conditions, using a metabolic reaction model. The physiological states of microorganisms were understood by interpreting metabolic flux analysis (MFA). This analysis was also used for development of process operation and control strategy. Cell capability to form a targeted product was analyzed with a metabolic reaction model and linear programming (LP). The use of a 13C-enriched carbon source and nuclear magnetic resonance (NMR) and gas chromatography-mass spectrometry (GCMS) analyses of intracellular and extracellular metabolites enabled determination of a metabolic flux distribution more accurately than the flux distribution determined only by the metabolic reaction model, which involves not only metabolite balances but also energy and redox balances. The comparison of metabolic flux distributions between before and after genetic modification of cells yielded information on the mechanism of regulation of metabolic flux in microorganisms. Finally, integration of bioinformatics and metabolic engineering is discussed, and cyclic modification of the complex bionetwork and process development were emphasized.     

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。     

杂交瘤细胞代谢流分析模型及其在批式培养中的应用

通过物料衡算和线性规划方法建立了进行代谢流分析的数学模型,并首次应用于批式培养过程.分析结果表明,细胞对葡萄糖等底物的代谢效率很低,细胞对谷氨酰胺等氨基酸浓度的变化响应迟缓,在底物充裕的迟滞期及谷氨酰胺限制条件下的代谢效率高于对数生长期.另外限制谷氨酰胺等氨基酸进入能量代谢,既可减少氨的积累,也会减少乳酸的生成.     

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。     

代谢指纹分析及其在食品科学中的应用

代谢指纹分析是代谢组学的重要研究手段之一,它具有快速、高通量、全局分析的特点。文中在总结国内外近几年来有关代谢指纹分析研究开发与应用文献的基础上,对其概念与分类、分析流程及其在营养代谢性标记物研究、物质代谢规律研究、膳食调查与评价、食品原料差异性鉴别、食品质量评价与追溯等方面的应用,并对该技术在食品科学中应用进行了综述。     

基于代谢流量分析的黄色短杆菌TK0303合成L-亮氨酸发酵过程的优化

测定并计算了在发酵中后期L-亮氨酸等代谢物的胞外浓度和积累(或消耗)的速率。应用代谢流分析方法,通过MATLAB软件线性规划得到发酵中后期胞内代谢流分布及L-亮氨酸合成的理想代谢流分布。结果表明,在L-亮氨酸分批发酵过程中,有98.73%的葡萄糖进入糖酵解途径,仅1.27%进入HMP途径,55.10%的碳架进入TCA循环,25.21%用于合成L-亮氨酸。实验测定的合成L-亮氨酸的代谢流远低于理想代谢流(66.67)。根据代谢流分析结论,文中通过优化发酵过程控制如流加方式、溶氧水平等方面来减少副产物的生成,控制TCA循环代谢流,从而提高L-亮氨酸的产率。实验采用脉冲补料方式,控制溶氧浓度在20%左右,L-亮氨酸最高产酸达到38g/L。     

高糖胁迫下蜂蜜接合酵母碳代谢流的研究

研究蜂蜜接合酵母LGL-1在高糖胁迫下的代谢特性及代谢流变化。采用高效液相色谱等方法测定蜂蜜接合酵母LGL-1在葡萄糖质量浓度100 g/L和400 g/L条件下积累的代谢产物(酒精、海藻糖、甘油、苹果酸、α-酮戊二酸、柠檬酸及乳酸),通过构建代谢矩阵方程组,采用Matlab软件和归一法分析关键节点的代谢流分布情况。结果表明,蜂蜜接合酵母LGL-1高糖胁迫时的碳流量偏向流入海藻糖、甘油、乙醇和TCA循环的代谢支路,与常规培养相比,海藻糖、甘油和TCA循环的通量分别增加了50.00%,17.73%和4.79%,高糖培养与常规培养的乙醇代谢通量接近。在高糖胁迫条件下蜂蜜接合酵母LGL-1积累的海藻糖、甘油以及TCA循环的通量变化也反映海藻糖、甘油以及TCA循环对酵母细胞的重要保护功能。     

5株桃、李果实采后褐腐病菌鉴定、rDNA ITS序列与碳源代谢指纹图谱分析

从采后贮藏过程中发病的桃、李果实中分离到5株丝状病原真菌。对其进行形态学特征观察以及核糖体rDNA ITS序列分析和95种碳源代谢指纹图谱分析。结果表明:5株病原真菌均为果生链核盘菌(Monilinia fructicola),其中091#和089#菌与Monilinia fructicola(FJ515894)的亲缘关系较近。5株褐腐病菌对D-果糖、麦芽糖、蔗糖等共56种碳源的代谢能力相同,包括51种最适碳源和5种不可利用碳源,其中Monilinia fructicola 091#与089#的代谢指纹图谱最接近,而Monilinia fructicola 086#、071#、072#的代谢指纹图谱最接近。因此利用rDNA ITS序列和碳源代谢指纹图谱均可区分桃、李果实5株褐腐病菌不同菌株之间的差异,且两种方法具有可比性。     

Phenotypic characterization of glucose repression mutants of Saccharomyces cerevisiae using experiments with 13C-labelled glucose

In the field of metabolic engineering and functional genomics, methods for analysis of metabolic fluxes in the cell are attractive as they give an overview of the phenotypic response of the cells at the level of the active metabolic network. This is unlike several other high-throughput experimental techniques, which do not provide information about the integrated response a specific genetic modification has on the cellular function. In this study we have performed phenotypic characterization of several mutants of the yeast Saccharomyces cerevisiae through the use of experiments with (13)C-labelled glucose. Through GC-MS analysis of the (13)C incorporated into the amino acids of cellular proteins, it was possible to obtain quantitative information on the function of the central carbon metabolism in the different mutants. Traditionally, such labelling data have been used to quantify metabolic fluxes through the use of a suitable mathematical model, but here we show that the raw labelling data may also be used directly for phenotypic characterization of different mutant strains. Different glucose derepressed strains investigated employed are the disruption mutants reg1, hxk2, grr1, mig1 and mig1mig2 and the reference strain CEN.PK113-7D. Principal components analysis of the summed fractional labelling data show that deleting the genes HXK2 and GRR1 results in similar phenotype at the fluxome level, with a partial alleviation of glucose repression on the respiratory metabolism. Furthermore, deletion of the genes MIG1, MIG1/MIG2 and REG1 did not result in a significant change in the phenotype at the fluxome level.