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核心问题:放线菌中挥发性萜烯的生物合成途径与其基因组中萜烯环化酶功能之间的关联不明,需要快速鉴定新萜烯环化酶功能的方法。
关键发现:分析了24株放线菌,通过GC/MS鉴定多种萜烯;结合192个细菌萜烯环化酶序列的系统发育分析,提出了三个新酶的功能:(E)-β-caryophyllene synthase (YP_007039597, St. espanensis DSM
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合成生物学
actinomycetesbiosynthesisgas chromatographyterpene cyclasesvolatiles
St. espanensis DSM 44229
S. tsukubaensis NRRL ...
S. acidiscabies 84-104
核心问题:鉴定并功能表征粘细菌Sorangium cellulosum So ce56中CYP264B1-geoA基因簇的功能,特别是解析geoA合酶的新倍半萜产物及其被CYP264B1羟基化的过程,以阐明细菌萜类生物合成
关键发现:geoA被鉴定为(+)-eremophilene合酶,其产物(+)-eremophilene为首次发现的新倍半萜,旋光度[α]D25=+131.7,产量约19 mg/L/天
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合成生物学
Sorangium cellulosum So ce56cytochromeseremophileneshydroxylationterpenes
Sorangium cellulosum ...
Sorangium cellulosum ...
Escherichia coli
核心问题:传统细菌萜烯环化酶化学表征流程中,限制性酶切连接克隆步骤繁琐且常需多次尝试,成为快速鉴定的瓶颈;因此需要开发一种更高效的克隆与异源表达方法。
关键发现:从 S. espanensis 的萜烯环化酶(accession YP_007039597)被证实为石竹烯合酶,仅以 FPP 为底物生成单一产物石竹烯;从 S. spinosa 的酶(WP_010314578)在顶空分析中主产物为 (E)-β-法尼烯(2),体外孵育主产物为 hedycaryo...
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合成生物学
GC/MS异源表达放线菌生物合成萜烯环化酶酶
Escherichia coli
Escherichia coli
Escherichia coli
核心问题:探究DMATS超家族的二甲基烯丙基转移酶AnaPT是否能以香叶基焦磷酸(GPP)作为异戊烯基供体,并考察其产物结构变化。
关键发现:AnaPT能以GPP为供体催化六个环二肽的香叶基化,1a转化率达88%,2a总转化率91%,其他底物转化率33-72%
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合成生物学
cyclic dipeptidesenzyme catalysisgeranylationprenyltransferasesreaction mechanisms
Neosartorya fischeri ...
核心问题:萜烯环化酶催化机理不清,尤其是1,10环化反应如何高选择性地生成反马氏规则产物的分子基础尚待阐明。
关键发现:HcS可催化(2E,6E)-FPP生成(2Z,6E)-hedycaryol;pH
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合成生物学
X-ray diffractionbiosynthesiscrystal structuresenzyme mechanismshedycaryol synthasesterpenes
Escherichia coli
Escherichia coli
核心问题:探索非天然氨基酸诱变是否能够改善P450氧化催化剂的效率和区域选择性,并实现天然氨基酸突变无法达到的功能变化。
关键发现:构建了44个uP450变体,其中22个表达量为母体的10-95%,另有12个产量为2-15 mg/L。对(S)-布洛芬甲酯(1),母体139-3生成3/4比例为62:38
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合成生物学
cytochromesoxidationprotein engineeringterpenesunnatural amino acids
Escherichia coli
Escherichia coli
Escherichia coli
核心问题:鉴定两个链霉菌来源的推定异戊烯基转移酶SAML0654和Strvi8510的生化功能,并阐明其底物特异性。
关键发现:SAML0654和Strvi8510被鉴定为6-二甲基烯丙基色氨酸合酶(6-DMATS),二者序列一致性为63%。以L-色氨酸和DMAPP为底物时,SAML0654和Strvi8510的产物产率分别为59.4%和42.2%。L-色氨酸是最佳底物,Km=0.018 mM,kcat=0.30 s⁻...
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合成生物学
Streptomycesdimethylallyltyrptophan synthases enzymeshydroxynaphthalenesindole prenyltransferasesnatural products
Escherichia coli M15
Escherichia coli BL21...
核心问题:解析Streptomyces coelicolor A3(2)中C35 bacteriohopanepolyol生物合成途径,鉴定假定的中间体ribosylhopane并确定orf14和orf18基因功能
关键发现:野生型S. coelicolor A3(2)仅产生aminobacteriohopanetrol(5)
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合成生物学
Streptomyces coelicolorbiosynthesishopanoidsribosylhopaneterpenoids
Streptomyces coelicol...
Streptomyces coelicol...
Streptomyces coelicol...
核心问题:探究空肠弯曲菌PglB寡糖转移酶对合成脂联寡糖底物的识别与转移,明确其对天然和非天然寡糖的底物特异性。
关键发现:PglB可转移Bac1和GalNAc2Bac1至共有序列肽段:BODIPY肽5的Km为17±6 μM(三糖供体)
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合成生物学
glycopeptidesoligosaccharidesoligosaccharyltransferasessubstrate specificityundecaprenyl pyrophosphate-linked glycan
Escherichia coli
Campylobacter jejuni
Campylobacter jejuni
核心问题:系统梳理葡萄球菌属产生的生物活性次级代谢物(包括核糖体合成和翻译后修饰肽、非核糖体肽、萜烯和铁载体等)的化学多样性、生物合成途径、作用机制及工业化应用潜力,并探讨如何挖掘尚未表征的隐性生物合成基因簇。
关键发现:葡萄球菌可耐受
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合成生物学
Staphylococcus epider...
Staphylococcus epider...
Staphylococcus epider...
核心问题:细菌中二萜类化合物稀少,需要发现和鉴定细菌来源的新二萜生物合成基因簇及其产物。
关键发现:Haur_2145与Rv3377c氨基酸序列同一性为29%,含有DxDD motif(311-314位DGDD)
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合成生物学
Herpetosiphon aurantiacusditerpene cyclasesditerpene synthasesnatural productsterpenoids
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
核心问题:缺乏快速有效的方法获得具有互补立体选择性的 Old Yellow Enzyme (OYE) 变体对,以控制不对称氢化反应的面选择性;现有蛋白质工程策略筛选工作量大,且立体互补的野生型 OYE 极为稀少和底物特异。
关键发现:通过支架取样策略,仅构建了14个异源表达变体,即可获得多个高效立体互补的烯还原酶催化剂。对底物1(3-甲基环己-2-烯-1-酮),TsER C25D/I67T 转化率达95%,TOF为190 h⁻¹
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合成生物学
ene reductasesenzyme based stereocontrolprotein engineeringresidue transferscaffold sampling
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
核心问题:克隆和表征来自蕨类植物Colysis的角鲨烯环化酶,阐明控制三萜骨架重排(1,2-氢负和甲基迁移)的分子机制,并鉴定关键氨基酸开关。
关键发现:从Colysis elliptica和Colysis pothifolia中克隆到5个SC cDNA(CEH1, CEH2, CEP, CPH, CPF),其中CPF为含22核苷酸缺失的转录假基因。CEH1和CEH2编码hop-22(29)-ene合酶,CEP编码α-polypodatetra...
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合成生物学
biosynthesiscyclasesfernssqualenesynthasesterpenoids
Pichia pastoris
Pichia pastoris
Pichia pastoris
核心问题:阐明麻风树中lathyrane二萜生物合成中由casbene转化为lathyrane所需的分子内碳-碳环闭合机制,并鉴定催化该反应的细胞色素P450酶。
关键发现:从麻风树中鉴定到一个约300 kb的二萜生物合成基因簇(scaffold 123,GenBank NW_012124159)
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合成生物学
casbenecytochromediterpenoidsgene clusterslathyranes
Nicotiana benthamiana
Nicotiana benthamiana
Nicotiana benthamiana
核心问题:LL-Z1272β(1)是真菌meroterpenoids生物合成中的关键途径中间体,但其生物合成基因簇及芳香醛形成的分子机制此前尚未阐明。
关键发现:从Stachybotrys bisbyi PYH05-7中分离得到LL-Z1272β(1),产量为10.3 mg/kg大米培养基
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合成生物学
aryl-aldehydebiosynthesiscarboxylate reductaseenzymesmeroterpenoids
Stachybotrys bisbyi P...
Stachybotrys bisbyi P...
Stachybotrys bisbyi P...
核心问题:萜类糖苷的化学合成存在产率低、底物范围窄(特别是仲醇和叔醇位点)等问题,且植物中天然含量有限;需要发现能识别萜类骨架的糖基转移酶作为生物催化剂,以实现绿色、高效的糖苷合成。
关键发现:共27个GT(从107个中筛选)对9种模型萜类底物有活性
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合成生物学
biotransformationsenzymesglycosidesglycosylationterpenoids
E. coli BL21
E. coli BL21
E. coli BL21
核心问题:阐明担子菌中二萜类抗生素截短侧耳素(pleuromutilin)的完整生物合成途径,尤其是所有生物合成酶的具体功能。
关键发现:AO-ple34转化体在MPY培养基中产生premutilin (2)的产量为37 mg/L(纯化得37.2 mg),GC-MS检测到m/z 290的分子离子峰。新中间体4和5的分子式分别为C20H34O2和C20H34O3,HR-MS(APCI)计算值/实测值分别为341.2253/341....
合成生物学
Basidiomycete fungiBiosynthesisDiterpeneHeterologous expressionPleuromutilin
Aspergillus oryzae NSAR1
Aspergillus oryzae NSAR1
Aspergillus oryzae NSAR1
核心问题:高效合成纯的D-甘油酸-2-磷酸,因为该代谢物是多种代谢通路的关键中间体,化学合成路线步骤多、纯度低,需要开发直接、高选择性的酶法磷酸化方法。
关键发现:重组甘油酸-2-激酶对D-甘油酸具有严格对映选择性,L-甘油酸不被磷酸化
等 2 条
合成生物学
D-Glycerate-2-phosphateGlycerate-2-kinaseasymmetric biocatalysischiral metaboliteenzymatic phosphorylation
Escherichia coli BL21...
Thermotoga maritima
核心问题:植物天然产物(如单萜吲哚生物碱和西松烷型萜类)的从头生物合成面临诸多挑战,包括关键生物合成步骤的酶催化机理不明、不稳定中间体难以捕获、植物基因发掘困难,以及异源表达常导致蛋白低产量或无活性。
关键发现:沉默CYP71D1V1基因导致长春花中多种单萜吲哚生物碱产量显著下降
等 6 条
合成生物学
alkaloidsbiosynthesisenzyme catalysisprotein engineeringterpenes
Catharanthus roseus(长...
Catharanthus roseus(长...
Catharanthus roseus(长...
核心问题:阐明氧化角鲨烯环化酶(OSC)中芳香族残基Phe728通过阳离子-π相互作用及空间位阻对催化活性和环化途径的调控机制。
关键发现:野生型EtAS的β-amyrin形成活性为5.02 ±
等 7 条
合成生物学
alkenescyclizationenzyme catalysispolycyclesterpenoids
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...