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核心问题:工业发酵中酿酒酵母常面临氧化、乙醇、低温等非生物胁迫,导致发酵效率下降。如何通过基因工程提高酵母的胁迫耐受性和发酵产量,尤其低温发酵性能,是核心问题。
关键发现:TG细胞在30°C发酵84 h最终酒精浓度13.3% (0.63±0.03 g/g),比WT的10.2% (0.48±0.04)提高23%
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发酵工程
Cerastium arcticumDHN geneFermentation capacitySaccharomyces cerevisiaeStress tolerance
Saccharomyces cerevis...
Escherichia coli BL21...
核心问题:从红平红球菌WZ010中鉴定并表征一种立体特异性乙偶姻(联乙酰)还原酶(ReADR),用于合成光学纯的(2S,3S)-2,3-丁二醇,并开发单酶偶联体系实现辅酶原位再生及双手性醇的同步制备。
关键发现:红平红球菌WZ010在酒精发酵中产生光学纯(S)-乙偶姻和(2S,3S)-2,3-丁二醇(<0.5 mM)。adr基因长780 bp,编码259个氨基酸,亚基分子量26,864,天然为同源二聚体(约70,000)。纯化酶比活力9.16 U/mg(二乙酰还原),纯化4.0倍。最适还原条件为pH
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代谢工程
(2S,3S)-2,3-丁二醇不对称还原乙偶姻(联乙酰)还原酶立体选择性氧化红平红球菌WZ010
Rhodococcus erythropo...
Escherichia coli BL21...
核心问题:野生型Leifsonia xylii HS0904来源的羰基还原酶(LXCAR)催化3,5-双(三氟甲基)苯乙酮(BTAP)不对称还原生成(R)-BTPE时底物浓度低、催化效率不足,难以满足工业应用需求。
关键发现:重组LXCAR粗酶比活为1.54 U/mg,比野生型L. xylii HS0904粗酶(0.0249 U/mg)高62倍
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代谢工程
Carbonyl reductaseDirected evolutionEngineered enzymeLeifsonia xylii
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
核心问题:稀有皂苷notoginsenoside ST-4在天然植物中含量极低(仅0.00066%),缺乏简便高效的制备方法,本研究旨在建立一种利用重组酶从vina-ginsenoside R7转化制备ST-4的绿色便捷途径。
关键发现:['HaGH03由749个氨基酸组成,属于第3家族糖苷水解酶,与嗜热β-葡萄糖苷酶B具有48%的同一性,其预测催化活性位点为Asp233(亲核试剂)和Glu423(酸/碱)', '以pNPG为底物时KM=5.67±0.24 μM,kcat=69.2±0.31 /s
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生物催化与生物转化
Herpetosiphon aurantiacusNotoginsenoside ST-4Vina-ginsenoside R7异源表达生物转化第3家族糖苷水解酶
Escherichia coli BL21...
Herpetosiphon auranti...
核心问题:天然卤醇脱卤酶(HHDH)的催化活性难以满足工业应用需求,需要定向进化提高其性能,但缺乏简单、灵敏且适用于全细胞的高通量筛选方法。
关键发现:建立的叠氮比色法摩尔吸光系数ε460=1.2173×10^4 L mol−1 cm−1,线性检测范围0–2 mM叠氮
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代谢工程
Colorimetric assayEthyl (R)-4-cyano-3-hydroxybutanoateEthyl (S)-4-chloro-3-hydroxybutanoateHalohydrin dehalogenaseHigh-throughput screening
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
核心问题:阐明类胡萝卜素1,2-水合酶(CrtC)催化加水的分子机制,鉴定关键催化残基。
关键发现:鉴定的关键残基H239、W241、Y266、D268(RgCrtC编号)全部被丙氨酸替换后酶活完全丧失
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酶工程
BiocatalysisCarotenoid 1,2- hydrataseCrtCEnzyme mechanismHydro- lyase
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
核心问题:将来源于Lactobacillus helveticus ATCC 12046的两种外肽酶PepN和PepX构建成融合蛋白,以在一个分子中结合其协同水解活性,提高分子量以利于酶膜反应器应用,并改善酶的生化特性。
关键发现:成功构建融合蛋白FUS-PepN-PepX(理论分子量188.3 kDa,SDS-PAGE约190 kDa),在E. coli BL21(DE3)中可溶/不溶比例约1:1。生物反应器培养最高体积酶活达248 μkat/L(FUS-PepN)和228 μkat/L(FUS-PepX),最高比活分...
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酶工程
Antioxidative activityCasein hydrolysisFusion proteinLactobacillus helveticusPepNPepX
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
核心问题:柠檬烯目前主要作为柑橘汁工业的副产物获得,但产量和品质波动,且可能无法满足新型大宗应用(如生物材料、溶剂、燃料)的需求,因此需要开发微生物发酵生产柠檬烯的替代途径,并解决产量低和毒性等问题。
关键发现:['目前最高柠檬烯产量为E. coli中达到1.35 g/L(Willrodt et al. 2014)', '去除柠檬烯合酶转运肽可使酵母中柠檬烯产量提高4至8倍', '表达Alcanivorax borkumensis外排泵使E. coli柠檬烯产量提高30%', '使用邻苯二甲酸二丁酯覆...
代谢工程
BiomaterialLimoneneMetabolic engineeringMicrobial productionMonoterpeneToxicity
Escherichia coli BLR(...
Escherichia coli DH1 ...
Escherichia coli DH1
核心问题:环状三萜(如环阿屯醇和β-香树脂醇)被认为是无法在大肠杆菌中产生的,此前也没有在大肠杆菌中生产这类化合物的报道,尽管它们具有重要的工业价值。
关键发现:['成功在大肠杆菌中生产出环阿屯醇(GC保留时间22.7 min)和β-香树脂醇(GC保留时间22.0 min),经质谱鉴定与标准品一致。', '未检测到中间产物2,3-氧化鲨烯,推测其不稳定并迅速被OSC转化为环状三萜。', '基因顺序为HpIDI、AtSQS、AtSQE时(pAC-HpID...
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代谢工程
CycloartenolEscherichia coliPathway engineeringTriterpene biosynthesisβ-Amyrin
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
核心问题:解析Streptomyces peucetius ATCC 27952的完整基因组,系统挖掘其次级代谢产物生物合成基因簇和生物催化酶资源,为菌株代谢工程改造和生物催化应用提供基因组学基础。
关键发现:基因组大小8,023,114 bp,G+C含量70.6%,约87%为蛋白编码区,包含7187个蛋白编码基因、18个rRNA、66个tRNAs和3个非编码RNA
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代谢工程
Cytochrome P450Genome explorationGenome miningMethyltransferaseRegulatory genesStreptomyces peucetius ATCC 27952
Streptomyces peucetiu...
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
核心问题:提高宏基因组β-糖苷酶MeBglD2的热稳定性,以改善其在植物生物质糖化中的应用性能。
关键发现:野生型MeBglD2在56°C处理30min几乎完全失活,H8L、N59C、A295G单突变体分别保留13%、63%和61%活性
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酶工程
BiomassMetagenomeThermostabilizationβ-glycosidase
Escherichia coli BL21...
核心问题:异戊二烯合酶(IspS)天然活性低,缺乏高通量筛选高活性IspS突变体的简单快速方法,限制了异戊二烯生物合成的工业化应用。
关键发现:FACS分析显示,添加10 μM DMAPP后,高荧光阳性细胞比例从34.9%降至21.7%(降低38%),最高eGFP荧光强度从10^5降至10^4
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代谢工程 / 合成生物学
DMAPPFluorescenceGenetic circuit sensorL-arabinoseScreening ispS
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
核心问题:在3N5M转氨酶亚家族中寻找具有高操作稳定性的胺转氨酶,并探究四聚体组装与酶稳定性之间的关联。
关键发现:TA-10对1-苯乙胺与丙酮酸的转氨活性达6 U/mg,熔解温度在储存条件下高达87-88°C,操作条件下为77.9-81.8°C
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酶工程
Amine transaminaseEnzyme discoveryOperational stabilitySequence-function relationshipsThermostability
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
核心问题:表征Aromatoleum aromaticum EbN1中基因ebA3166编码的苄醇脱氢酶(BaDH)的生化功能,揭示其独特的pH依赖性氧化还原辅因子特异性,并探索其在酶级联反应中将有机酸还原为醇类的生物催化应用潜力。
关键发现:['重组BaDH经Strep亲和纯化后比活力为71 U/mg,总活力1050 U,总蛋白14.8 mg(来自10 g湿菌体)', 'BaDH为同源四聚体(天然分子量164 kDa,亚基41.4 kDa),每亚基含1.34个Zn原子和0.37个Fe原子', '辅因子特异性呈pH依赖:NADP+催...
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代谢工程
Anaerobic benzyl alcohol degradationAromatic alcoholsBenzyl alcohol dehydrogenaseEnzyme kineticsZn-dependent
Escherichia coli BL21...
Aromatoleum aromaticu...
Azoarcus evansii(重组表达...
核心问题:缺乏高效制备稀有齐墩果烷型人参皂苷的方法,尤其是选择性水解C-28位葡萄糖酯键的生物催化剂。
关键发现:P/GH3由749个氨基酸组成,分子量89.5 kDa。以pNP-β-D-Glc为底物时最适pH 8、最适温度50℃
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发酵工程
BiotransformationGlycoside hydrolase family 3Molecular dockingPseudoginsenoside RP1Tarasaponin VI
Escherichia coli BL21...
Paenibacillus lactis 154
核心问题:如何通过基因工程手段持久高效地提高丹参中丹参酮IIA、迷迭香酸和紫草酸B等活性次生代谢产物的含量,以替代外源茉莉酸甲酯诱导的短期效果。
关键发现:克隆的SmAOC cDNA全长910 bp,ORF 738 bp,编码245个氨基酸,预测分子量26.795 kDa,含123 bp内含子。在E. coli中表达重组SmAOC蛋白约45 kDa(含18 kDa标签),验证SmAOC可增强E. coli盐耐受性。MeJA处理2 h时SmAOC表...
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代谢工程
Allene oxide cyclaseJasmonatesSalvia miltiorrhizaSecondary metabolismSignal molecule
Salvia miltiorrhiza
Salvia miltiorrhiza
Salvia miltiorrhiza
核心问题:苔藓植物中查尔酮合酶的功能尚未被详细表征,该研究旨在从地钱纲植物 Plagiochasma appendiculatum 中克隆并鉴定查尔酮合酶 PaCHS,探究其生化特性及在黄酮生物合成中的作用。
关键发现:从 P. appendiculatum 克隆的 PaCHS 基因 ORF 长 1236 bp,编码 411 个氨基酸残基,与其它植物的查尔酮合酶一致性为 60-70%。重组 PaCHS 能以 p-香豆酰-CoA 和丙二酰-CoA 为底物体外生成 naringenin,产物 m/z 为 271。...
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代谢工程
C6-C1 Claisen condensationChalcone synthaseFlavonoidsLiverwortsPlagiochasma appendiculatum
Escherichia coli BL21...
Marchantia paleacea 愈伤组织
Plagiochasma appendic...
核心问题:雷公藤中雷公藤甲素(triptolide)等二萜类化合物的生物合成途径尚不清楚,尤其是催化二萜共同前体牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸(GGPP)合成的GGPPS基因未被鉴定。
关键发现:克隆了5个新的TwGGPPS全长cDNA(TwGGPPS1/3/4/5/6)并连同此前克隆的TwGGPPS2共6个基因
等 5 条
代谢工程
BiosynthesisGGPPSTripterygium wilfordiiTriptolide
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
核心问题:解析洗发姜(Zingiber zerumbet)中zerumbone生物合成的关键酶——α-humulene合酶,并实现其在大肠杆菌中的异源表达与产物生产。
关键发现:['ZSS1 cDNA开放阅读框长1,644 bp,编码548个氨基酸,预测分子量64.5 kDa,等电点5.25', 'ZSS1氨基酸序列与已知倍半萜合酶一致性为34%-63%,与生姜germacrene D合酶相似性最高(63%)', '重组ZSS1酶催化FPP生成α-humulene(9...
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代谢工程
Sesquiterpene synthaseZerumbone biosynthesisZingiberα-Humuleneβ-Caryophyllene
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
Zingiber zerumbet Smith
核心问题:实现D-阿洛酮糖-3-差向异构酶(DPE)在大肠杆菌中的高水平胞外分泌表达,以简化下游处理并提高D-阿洛酮糖生产效率。
关键发现:摇瓶优化后总DPE活性达3.96 U/mL(1.5 mM IPTG诱导),胞外活性1.70 U/mL
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代谢工程
Agrobacterium tumefaciensBioconversionD-Psicose-3-epimeraseEscherichia coliExtracellular expressionTwo-stage glycerol feeding
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...