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核心问题:实现环肽等肽类化合物的后期功能化修饰,以便引入可点击基团并进行荧光标记,解决环肽后期修饰困难的问题。
关键发现:合成的烷基焦磷酸类似物库(1-23)中,AcyF接受1、3、6、8、20和22;在500 μM环肽、24 h、30°C条件下,供体20的底物转化率为72%±1.3(n=3);供体20的Km为0.44±0.03 mM,kcat为0.013±0.001 s⁻¹,kcat/Km为29.4±3.9 s...
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合成生物学
CyanobactinsCyclic PeptidesLate-Stage ModificationPhenyltransferasesRiPPs
核心问题:揭示细胞色素P450酶在eunicellane衍生的二萜生物合成中介导环化反应的新机制,特别是P450作为类萜烯环化酶参与初始骨架构建的罕见现象。
关键发现:从嗜热放线菌Amycolatopsis arida中基因组挖掘出ari基因簇,通过异源表达分离鉴定了三种高度氧化的6/7/5三环二萜aridacins A-C(1-3);AriE将GGPP环化为6/10双环cis-eunicellane骨架(化合物4),AriF通过C2-C6键形成催化环化生成...
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合成生物学
biosynthesiscytochrome P450 enzymeseunicellane diterpenoidsterpene cyclization
Amycolatopsis arida C...
Streptomyces lividans...
E. coli DL10026
核心问题:传统酸催化剂难以选择性控制单萜异构化过程中复杂的碳正离子重排网络,而天然单萜环化酶依赖磷酸化底物;本研究旨在改造鲨烯-藿烯环化酶(AacSHC),使其无需离去基团即可高选择性催化单萜异构化,尤其实现(+)-β-蒎烯向(+)-龙脑的精准转化。
关键发现:野生型AacSHC转化(+)-β-蒎烯2a时产物复杂
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合成生物学
BiocatalysisBronsted Acid CatalysisSecondary CarbocationsSustainable ChemistryTerpenoids
Escherichia coli
Escherichia coli
Escherichia coli
核心问题:天然琥珀等树脂聚合物资源日益枯竭,缺乏可持续来源;同时天然树脂结构复杂,难以通过传统化学方法定制。
关键发现:I类琥珀树脂基于labdane型二萜单体,通过CPS、Class I DTS和CYP酶系从GGPP合成
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合成生物学
amberbiosynthesisresin
细菌/酵母
细菌/酵母
细菌/酵母
核心问题:Shewanella oneidensis 等产电菌无法直接利用甘油作为碳源,导致甘油难以在微生物燃料电池中高效转化为电能。
关键发现:工程联合体 (ETK.pneumoniae-ETS.oneidensis) 在 100 mM 甘油条件下最大功率密度为
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合成生物学
GlycerolKlebsiella pneumoniae- Shewanella oneidensisMicrobial consortiumMicrobial fuel cellSynthetic biology
Klebsiella pneumoniae
Klebsiella pneumoniae
Klebsiella pneumoniae
核心问题:解决无细胞合成酶途径生产低值生物商品和生物电的经济性问题,特别是酶和辅酶的不稳定与高成本障碍。
关键发现:产氢实验以纤维五糖为底物,获得11.2 mol H2/每摩尔葡萄糖残基(理论产率的93.1%)和5.64 mol CO2(理论产率的94%),最大产氢速率3.92 mmol/L/h
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合成生物学
合成途径生物转化(SyPaB)基于重量的总转换数(TTNw)无细胞合成生物学生物催化剂生物商品生物电
无细胞酶体系
无细胞酵母糖酵解系统
无细胞系统
核心问题:灵芝酸(GA)具有抗肿瘤等药理活性,但天然产生菌灵芝遗传操作困难、生长缓慢,且从羊毛脂醇到灵芝酸的生物合成途径长期不清楚,难以高效生产。
关键发现:通过体内筛选72个灵芝CYP450基因,发现过表达cyp5150l8能在酿酒酵母中产生HLDOA
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合成生物学
Saccharomyces cerevisiaeTriterpenoidcytochrome P450 monooxygenase (CYP450)medicinal mushroomsecondary metabolite biosynthesissynthetic biology
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
核心问题:重组人凝血因子IX(hFIX)在异源表达系统中γ-羧化效率低,导致生物活性不足,需要改进其前肽序列以提高功能性表达。
关键发现:突变体hFIXD-14A的表达水平较天然hFIX提高1.4倍(611 vs 438 ng/ml/10⁶ cells)
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合成生物学
Factor IXpro-peptideprothrombinγ-carboxylase
Drosophila melanogast...
Drosophila melanogast...
Drosophila melanogast...
核心问题:在果蝇S2细胞中高效表达具有生物活性的人凝血因子IX,并验证其内源γ-谷氨酰羧化酶能否完成人维生素K依赖蛋白的γ-羧基化修饰。
关键发现:S2细胞分泌hFIX最高达670 ng/mL(第3天),凝血活性最高157 mU/mL
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合成生物学
Drosophila S2 cell linecoagulation factor IXpropeptideγ-carboxylation
Drosophila S2细胞
CHO细胞
Drosophila S2细胞
核心问题:严格定斯啶合酶(STR1)在大肠杆菌中异源表达时溶解度低、易形成包涵体,导致可溶性活性酶产量不足,限制了其用于生物碱多样化合成的规模。
关键发现:['通过共表达分子伴侣pG-Tf2,His6-STR1的产量从系统A的0.341 mg/L提高到系统B的0.658 mg/L,活性从33.83 nKat/L提高到67.15 nKat/L,均约翻倍。', '最优表达系统H(pET28a双His标签+BL21(DE3)+pG-Tf2)获得0.72...
合成生物学
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli M15
Escherichia coli BL21...
核心问题:阐明苯丙内酯(Phenylalilactone)类抗生素生物合成中相关基因和酶的功能,特别是γ-丁内酯环形成、羟基化、乙酰化等关键修饰步骤的催化机制。
关键发现:plaO2、plaU和plaZ基因失活后产物谱与野生型一致,表明这些基因不参与已知PL衍生物的生物合成;plaO3失活产生新型化合物PL HS6(m/z
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合成生物学
Streptomycesnatural productsoxygenasesphenalinolaconeterpenoids
Streptomyces sp. Tu6071
Streptomyces sp. Tu6071
Streptomyces sp. Tu6071
核心问题:细胞色素P450 CYP106A2已知底物局限于3-氧代-Δ4-甾体化合物,需要扩大其底物谱,并探索是否能催化二萜类化合物的选择性羟基化,以及建立实用的全细胞催化体系。
关键发现:对16671个化合物进行高通量筛选,发现二氢海松酸为唯一阳性命中,KD=52.93±6.03 μM
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合成生物学
CYP106A2allylic hydroxylationbiocatalysiscytochromesterpenoids
Bacillus megaterium A...
Bacillus megaterium A...
核心问题:细菌中缺乏能直接催化香叶基二磷酸(GPP)转化为单萜的环化酶,此前仅报道过倍半萜环化酶和以2-甲基GPP为底物的2-甲基异冰片合酶,尚未发现直接利用GPP的细菌单萜环化酶。
关键发现:CnsA与已知细菌倍半萜环化酶(pentalenene synthase)有34%氨基酸序列一致性
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合成生物学
Streptomyces clavuligerusbiosynthesisgenome miningmonoterpene cyclaseterpenoids
Streptomyces clavulig...
Streptomyces lividans...
Escherichia coli BL21...
核心问题:揭示卷柏中一个新型双功能二萜合酶SmCPSKSL1的催化功能,该酶能通过前所未有的II类环化反应生成内环双键,并通过I类反应水解生成labda-7,13E-dien-15-ol。
关键发现:重组大肠杆菌共表达GGPP合酶时,SmCPSKSL1主要产生labda-7,13E-dien-15-ol(约占总产物的80%)
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合成生物学
diterpene cyclasesenzymesnatural productsterpene synthasesterpenoids
Escherichia coli C41
Escherichia coli C41
核心问题:揭示GMC超家族成员芳香醇氧化酶(AAO)氧化伯醇时氢负转移的立体选择性机制,并探索其工程改造用于手性芳香醇的去消旋化。
关键发现:(R)-[α-2H]-p-甲氧基苄醇的初级KIE约为6(稳态kcat KIE=5.2,瞬态kred KIE=6.5),而(S)-对映体KIE接近1
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合成生物学
QM/MMenantioselectivityenzyme catalysisflavooxidasesisotope effects
Escherichia coli
核心问题:细菌中萜类环化酶研究较少,利用基因组挖掘发现新型细菌倍半萜环化酶。
关键发现:从4 L培养物中分别纯化得到(-)-germacradien-4-ol (9.8 mg)和(-)-epi-α-bisabolol (14.0 mg)
等 6 条
合成生物学
Streptomyces citricolorcyclizationgenome miningsesquiterpene cyclasesterpenoids
Streptomyces citricol...
Streptomyces lividans...
Streptomyces lividans...
核心问题:鉴定参与最丰富的真菌meroterpenoid(来源于3,5-二甲基苔色酸)生物合成的关键异戊烯基转移酶,并揭示其催化的芳香加成反应。
关键发现:从A. terreus基因组中鉴定出36 kb的trt基因簇(13个基因);Trt4(PKS)在A. oryzae中异源表达产生DMOA (1),分子式C10H12O4(HRMS [M+H]+
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合成生物学
biosynthesismeroterpenoidspolyketidesprenyltransferasesterpenesterretonin
Aspergillus oryzae M-2-3
Aspergillus oryzae M-2-3
Aspergillus oryzae M-2-3
核心问题:从链霉菌基因组中挖掘并表征新的细菌二萜环化酶,鉴定合成西松烷骨架的酶。
关键发现:从Streptomyces sp. SANK 60404基因组中鉴定出两个新的I类二萜环化酶DtcycA(371 aa)和DtcycB(343 aa),两者均含NSE基序,与CotB2的序列一致性仅14%和19%
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合成生物学
反应机理环化生物合成萜类化合物链霉菌
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
Streptomyces sp. SANK...
核心问题:识别并验证来自 Bacillus clausii 的新型 TS 同源物 Bcl-TS 的催化功能,发现新的 sesterterpene/triterpene 合酶,并确定其产物结构。
关键发现:从 B. clausii 中分离纯化得到新型 sesterterpene 6(β-geranylfarnesene,C25H38,产量
等 7 条
合成生物学
biosynthesisenzymessesterterpenesterpene synthasestriterpenes
Bacillus clausii
Escherichia coli
核心问题:PR毒素生物合成途径中的挥发性中间体和副产物难以痕量鉴定,且GC-MS无法提供确定立体化学信息
关键发现:鉴定出PR毒素生物合成途径中的多种挥发性萜类副产物,包括首次发现的7-epi-α-selinene (22)和nootkatene (23);相对含量:aristolochene
等 11 条
合成生物学
PR toxinaristolochenebiosynthesisisotopic labelingterpenesvolatiles
Penicillium roquefort...
Penicillium roquefort...