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核心问题:当前通过调控类胡萝卜素生物合成酶基因来增强作物营养品质的方法常常难以达到理想水平,需要寻找新的调控基因和策略。Or 基因提供了一种通过诱导形成色质体(代谢库)来促进类胡萝卜素积累的新机制。
关键发现:野生型花椰菜 curd 组织类胡萝卜素含量可忽略,而 Or 纯合植株外 curd 组织积累约 8 μg/g 鲜重 β-胡萝卜素,比野生型高数百倍。Or 基因插入一个
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代谢工程
Or genebeta-carotenecarotenoidscauliflowerchromoplastcrop nutrition enhancement
花椰菜
马铃薯
花椰菜
核心问题:实现Aureobasidium pullulans酸性木聚糖酶在毕赤酵母中的高效分泌表达,并鉴定其低pH最适性的关键氨基酸残基。
关键发现:XynI信号肽和α-MF信号肽驱动的木聚糖酶活性均为38 U/ml,PHO1信号肽为15 U/ml,对应分泌浓度分别约为178 mg/L、180 mg/L和100 mg/L,高于文献报道的A. niger木聚糖酶在毕赤酵母中的60 mg/L。重组酶纯化回收率27.9%,比活213 U/mg,低...
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代谢工程
Aureobasidium pullulansPichia pastorisacidophilic enzymeheterologous expressionprotein secretionsignal sequence
Pichia pastoris GS115
Pichia pastoris GS115
Pichia pastoris GS115
核心问题:如何有效对番茄腺毛进行代谢工程以生产特化代谢物,尤其是实现启动子特异性验证和目标基因在腺毛中的稳定表达,并阐明代谢途径改造的实际效果。
关键发现:瞬时转化中 SITPS5 启动子仅在 type VI 腺毛中驱动 GUS 表达;稳定转化中 SITPS9 启动子在 type VI 腺毛四个头细胞中特异表达 YFP。过表达禽源 FPS 并靶向质体后,FPP 含量较野生型增加约
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代谢工程
代谢工程法尼基二磷酸合酶特化代谢物番茄腺毛萜类生物合成
番茄 (Solanum lycopersi...
番茄 (Solanum lycopersi...
番茄 (Solanum lycopersi...
核心问题:萜类化合物天然产量低、成本高,以及新萜类化合物发现效率低的问题
关键发现:体外重构动力学分析表明,单独提高Idi浓度可17倍增加法尼烯初始速率,协同提高Idi、ERG13、ERG8和AFS可使产量提高5倍
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代谢工程/合成生物学
MVA pathwayastaxanthinfarnesenegenome miningin vitro reconstitutionlycopene
E. coli BL21(DE3)
E. coli K12 MG1655(DE3)
E. coli BL21(DE3)
核心问题:如何将纤维素酶以位点特异方式组装到合成聚合物支架上,以模拟天然纤维小体的多酶协同催化功能。
关键发现:角质酶标签为22 kDa丝氨酸酯酶
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合成生物学
cellulasecellulosomecutinaseenzyme-polymer conjugatefusion proteinpolymer scaffold
Escherichia coli Orig...
Escherichia coli Orig...
Escherichia coli Orig...
核心问题:揭示长链类胡萝卜素(N≥13)及其酮基衍生物在LH2天线复合物中的光物理特性,并解释其Car→BChl能量传递效率显著低于短链类胡萝卜素的原因。
关键发现:厌氧生长的crtI:crtlP4菌株LH2中,主要类胡萝卜素为螺菌黄素(N=13,占60%)和无水罗氏菌素(N=12,占15%)
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光合作用/生物能量学
CarotenoidDiketospirilloxanthinEnergy transferKeto-carotenoidLH2Spirilloxanthin
Rhodobacter sphaeroid...
Rhodobacter sphaeroid...
Rhodobacter sphaeroid...
核心问题:番茄果实类胡萝卜素含量的遗传工程改良受到内源代谢调控机制(如反馈抑制、前馈调控、底物通道化等)的抵抗,导致工程策略的可预测性和效率低下。
关键发现:过表达细菌八氢番茄红素合成酶(CrtB)使类胡萝卜素(八氢番茄红素、番茄红素、β-胡萝卜素)含量增加高达4倍
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代谢工程
AntioxidantsFruit ripeningIsoprenoidsLycopeneMathematical biologyMetabolomics
番茄 (Solanum lycopersi...
番茄 (Solanum lycopersi...
番茄 (Solanum lycopersi...
核心问题:解析花中类胡萝卜素色素积累的分子调控机制,并探讨通过代谢工程创造新奇花色的可能性。
关键发现:金盏花白色花与深橙色花类胡萝卜素含量相差约100倍,深橙色花瓣的类胡萝卜素含量是叶片的20倍
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植物代谢工程/合成生物学
CarotenoidsChromoplastFlower colorGene expressionKetocarotenoidsRegulation
Solanum lycopersicum ...
Solanum lycopersicum ...
Solanum lycopersicum ...
核心问题:传统天然产物药物发现效率下降且成本高,需要利用合成生物学手段对已知治疗性天然产物进行高产改造,并发现和创造新的天然产物药物分子。
关键发现:天然产物及其衍生物占药物40%以上
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合成生物学 / 代谢工程
Streptomyces
Aspergillus
Escherichia coli
核心问题:在毕赤酵母中高效表达并纯化重组乙肝表面抗原(rHBsAg),解决纯化困难、抗原性损失等问题。
关键发现:在MutS菌株中,72h甲醇诱导后rHBsAg浓度达12.5 μg/mL
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发酵工程
Alcohol oxidaseHepatitis B surface antigenP. pastorisReversed passive hem-agglutination assayS-protein
Pichia pastoris GS115
Pichia pastoris GS115
核心问题:丁醇毒性是丁醇发酵的主要瓶颈,但丁醇耐受性的遗传基础和分子机制尚不清楚。本研究旨在通过比较基因组学和蛋白质组学揭示耐丁醇突变株Rh8的耐受机制。
关键发现:C. acetobutylicum Rh8可耐受19 g/L丁醇,比亲本DSM 1731高46%。基因组比较发现67个单核苷酸变异(SNVs)、2个插入位点和4个缺失位点
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代谢工程
Butanol toleranceClostridium acetobutylicumComparative genomicsComparative proteomics
Clostridium acetobuty...
Clostridium acetobuty...
Clostridium acetobuty...
核心问题:现有用于农药残留检测的乙酰胆碱酯酶(AChE)存在来源有限、灵敏度低、稳定性差等缺陷,需要一种可低成本大量生产且对有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂具有高灵敏度的重组AChE。
关键发现:重组菌株最高表达量达180 U/mg总蛋白
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发酵工程
AcetylcholinesteraseCarbamateDrosophila melanogasterInsecticideOrganophosphatePichia pastoris
Pichia pastoris GS115
Pichia pastoris GS115
Pichia pastoris GS115
核心问题:植物细胞如何调控质体MEP途径与胞质MVA途径之间异戊烯基二磷酸的交换?法尼醇为何能部分恢复MEP途径抑制导致的蛋白质异戊二烯化缺失?
关键发现:法尼醇(C15)可在MEP途径被抑制时恢复烟草BY-2细胞中GFP-CVIL的异戊烯化,但仅在MVA途径功能完整时有效
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代谢工程
FarnesolIsoprenoid biosynthesisMethylerythritol phosphateMevalonatePlantsProtein prenylation
烟草BY-2细胞
烟草BY-2细胞
大肠杆菌dxs::KAN突变株(表达Lac...
核心问题:工业纤维素乙醇生产需要提高最终乙醇滴度以降低蒸馏能耗,但高固体底物导致混合困难、酶解效率低,且商品纤维素酶成本高。
关键发现:在以10 FPU/g-biomass商品纤维素酶存在下,展示菌株NBRC1440/B-EC3从200 g-DW/L稻草中经72h发酵产生38.2±0.5 g/L乙醇(理论产率的79%),比野生型高1.4倍
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代谢工程
BioethanolBiomassCell-surface displayCellulaseLignocellulose
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
核心问题:木质纤维素水解产物中的香兰素严重抑制酿酒酵母的生长和乙醇发酵,需要开发有效策略构建香兰素耐受菌株
关键发现:三倍体菌株CEN-TR在含9 mM vanillin的YPD中滞后期最短(22.3 h),最大OD600达13.18
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发酵工程
BioethanolSaccharomyces cerevisiaeploidytolerancevanillin
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
核心问题:在酿酒酵母中高效生产原人参二醇(PPD)时,PPDS-CPR解偶联与乙醇胁迫协同诱导ROS大量积累,导致细胞活力下降和PPD产量受限。
关键发现:SSD1高表达使ROS水平降低24.7%
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代谢工程
Cells viabilityEthanol stress toleranceProtopanaxadiolROS toleranceSaccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
核心问题:解析β-葡萄糖苷酶在酵母中表达时,细胞表面展示与分泌两种运输策略对细胞造成的代谢负担差异及其影响因素(基因来源、基因剂量、氧供应)
关键发现:构建了14株表达β-葡萄糖苷酶的重组酿酒酵母。与分泌型相比,细胞表面展示型菌株整体表现出更长的延滞期、更低的μ_m、更低的总酶活和乙醇滴度,好氧下生物量更低、厌氧下生物量更高。基因拷贝数增加会加剧代谢负担,多拷贝YEplac195载体菌株比单拷贝YCplac33或单拷贝整合菌株影响更显著。来自...
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代谢工程 / 发酵工程
Displaying and secretingMetabolic burdenRate and yieldRecombinant yeastβ-Glucosidase
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
核心问题:开发用于有机磷检测的生物传感器,需要将基因工程改造的Moraxella spp.细胞包封在硅胶基质中,同时保持细胞活性和表面展示的有机磷水解酶(OPH)的酶活性。
关键发现:包埋后OPH最大活性约为游离细胞的55.5%(Vmax为1232 AU/min/OD600 vs 游离细胞2221 AU/min/OD600)
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生物传感器
Acetylcholine esteraseBiosensorsMoraxellaOrganophosphate hydrolaseOrganophosphatesSol-gel
Moraxella spp.
Moraxella spp.
核心问题:传统D-木糖检测方法(如还原法、HPLC、毛细管电泳等)存在选择性差、耗时长、试剂昂贵、操作复杂等缺点,难以满足快速、灵敏、经济的选择性检测需求。
关键发现:构建的Nafion/XDH-细菌/MWNTs/GCE传感器对D-木糖线性检测范围为0.6-100 μM,线性回归方程y =
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代谢工程
D-XyloseElectrochemical biosensorMulti-walled carbon nanotubesXylose dehydrogenase displayed bacteria
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
核心问题:如何通过基因改造提高ABE发酵中丁醇的产量和比例,解决代谢从酸化向溶剂化转变难以调控以及丁醇产物抑制等经济性问题。
关键发现:构建含ace操纵子(pFNK6)的重组C. acetobutylicum使丙酮、丁醇、乙醇产量分别增加95%、37%和90%
等 8 条
代谢工程
ABE fermentation pathwayBiobutanolBiomassCritical enzymesGenetic modificationSolventogenic clostridia
Clostridium acetobuty...
Clostridium acetobuty...
Clostridium acetobuty...