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核心问题:如何通过连续的调控突变使大肠杆菌能够利用正丁醇作为唯一碳源和能源生长
关键发现:从 adhC 突变体 DC272(fadR adhC81)出发,经 EMS 诱变和 4-甲基吡唑(2-4 mM)筛选获得 adhR30 突变(DC430),其 ADH 和 ACDH 水平分别提高至 adhC 亲本的 967% 和 1003%(约10倍);adhR 突变定位于大肠杆菌染色体约 9...
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代谢工程
Acetaldehyde dehydrogenaseAlcohol dehydrogenaseButanol oxidationExperimental evolution
Escherichia coli K-12
Escherichia coli K-12
Escherichia coli K-12
核心问题:毕赤酵母Pichia stipitis在发酵木糖和葡萄糖混合物时,由于呼吸消耗乙醇导致乙醇产量和得率较低,且低通气下糖摄取和发酵速率下降,需要获得发酵性能提高的突变株。
关键发现:在葡萄糖/木糖1:1混合糖发酵中,FPL-061产生29.4 g/L乙醇,得率0.42 g/g糖
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代谢工程
Pichia stipitisantimycin Aethanol productionmutationrespirationsalicyl hydroxide
Pichia stipitis CBS 6054
Pichia stipitis FPL-061
Pichia stipitis
核心问题:探索利用嗜盐古菌(Halobacterium salinarum)中细菌视紫红质的高效表达机制,实现人β2-肾上腺素能受体的异源表达,以评估古菌作为真核膜蛋白表达宿主的可行性。
关键发现:在H. salinarum中,β2-AR mRNA约为BO mRNA的1/8(8±2倍差异)
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合成生物学
BacteriorhodopsinHalobacterium salinarumHaloferax volcaniiHeterologous expressionβ2-Adrenoceptor
Halobacterium salinarum
Halobacterium salinarum
Haloferax volcanii
核心问题:开发一种高效、广宿主范围的转座子突变系统,用于 Xanthobacter autotrophicus Py2 的遗传分析,并阐明其黄色色素 zeaxanthin dirhamnoside 的生物合成基因。
关键发现:在 Xanthobacter autotrophicus Py2 中,转座频率达
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微生物遗传学
CarotenoidMutagenesisTn5TransposonXanthobacter
Xanthobacter autotrop...
Xanthobacter autotrop...
Xanthobacter autotrop...
核心问题:鉴定 Streptococcus thermophilus CNRZ368 中参与氧化应激防御的基因,并表征其抗性突变体。
关键发现:从2112个插入突变体中筛选到8个甲萘醌抗性克隆(osrA-osrH),鉴定出8个基因座:deoB、gst、rggC、osrD、osrE、osrF、osrG和orfP。所有突变体在空气暴露320 min后存活率至少比野生型高2倍。gst、rggC、osrG和orfP突变体对甲基紫精和H2O2的...
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微生物学
Oxidative stressReal-time quantitative RT-PCRStreptococcus thermophilus
Streptococcus thermop...
Streptococcus thermop...
Streptococcus thermop...
核心问题:鉴定Lactococcus lactis IL1403中负责纤维二糖和乳糖转运的系统,并解析其调控机制,尤其是解释乳糖阴性菌株IL1403在纤维二糖存在下能够代谢乳糖的分子基础。
关键发现:野生型IL1403在1%纤维二糖中的最大比生长速率为0.59±0.04 h^-1,ccpA突变体为0.46±0.02 h^-1,bglR突变体为0.63±0.05 h^-1,双突变体为0.48±0.02 h^-1
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代谢工程
CcpACellobioseLactosePTSSugar catabolism
Lactococcus lactis IL...
Lactococcus lactis IL...
Lactococcus lactis IL...
核心问题:阐明 Pseudomonas sp. ATCC19151 中胆碱硫酸酯酶(betC)及其调控因子 BetR 的转录调控机制,并探究该基因簇是否参与渗透压保护。
关键发现:克隆并测序了 8,161 bp 的 KpnI-NotI 片段,包含 betC、betD、betE 和 betR 基因
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微生物学
Choline sulfateateOsmostroceptionPseudomonasTranscriptional regulation of gene expression
Pseudomonas sp. ATCC1...
Pseudomonas sp. ATCC1...
Pseudomonas sp. ATCC1...
核心问题:研究环境因素(CO2、氢气、底物氧化还原态)和生理因素(酶活性)对Actinobacillus sp. 130Z发酵碳水化合物时琥珀酸产物比例的影响,揭示该菌高产琥珀酸的生化机制。
关键发现:CO2浓度从100降低到10时,琥珀酸产量从69 mol/100 mol葡萄糖降至19 mol,乙醇从18升至71 mol
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代谢工程
Actinobacillus sp. 130ZCarbon dioxide fixationEscherichia coliFermentationFumarate reductionMetabolic fluxes
Actinobacillus sp. 130Z
Actinobacillus sp. 130Z
Actinobacillus sp. 130Z
核心问题:工业酿酒酵母无法利用木糖,需要将木糖代谢途径引入工业菌株,以利用木质纤维素原料中的戊糖生产燃料乙醇,并比较实验室与工业背景菌株的发酵性能和胞内代谢物差异。
关键发现:构建的工业重组菌株A4和A6最大比生长速率分别为0.27和0.30 h^-1,亲本A为0.32 h^-1,实验室菌株TMB 3001为0.26 h^-1
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代谢工程
酿酒酵母工业菌株A(重组菌株A4/A6)
酿酒酵母工业菌株A(重组菌株A4/A6)
酿酒酵母工业菌株A(重组菌株A4/A6)
核心问题:在微流体环境中对活酵母细胞内氧化还原过程进行生物电化学探测时,非贴壁酵母细胞难以固定在电极上,且传统可溶性介体在微流控中因被冲出而信号弱,需要开发有效的细胞固定和电子传递新方法。
关键发现:ENY.WA菌株对葡萄糖和果糖的稳态电流分别为71±2 nA和70±2 nA(t检验p=0.653,无显著差异)
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微生物生物电化学/代谢工程
Cellular redox activityDouble mediator systemMicrobial bioelectrochemistryMicrofluidic systemOsmium redox polymerSaccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevisiae
核心问题:在毕赤酵母中利用甲醇诱导表达rGuamerin时,溶解氧(DO)与甲醇流加速率(MFR)相互关联,传统独立控制方式难以同步优化,导致产量受限且长期生产不稳定
关键发现:采用双变量DO-stat控制,细胞浓度超过140 g/l,rGuamerin表达水平达到450 IU/l,比传统手动控制甲醇流加的培养高40%
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发酵工程
DO-statPichia pastorisdissolved oxygen controlmethanol inductionrGuamerinrepeated fed-batch
Pichia pastoris GS115...
Pichia pastoris GS115
Pichia pastoris GS115
核心问题:综述真菌赤霉素(GA)生物合成的基因、酶、进化及其对生物技术的意义,重点阐明Fusarium fujikuroi中GA生物合成基因簇的组成、功能、调控机制和进化起源。
关键发现:F. fujikuroi的GA生物合成基因簇约40 kb,包含7个酶编码基因,由GGDP经15步反应合成GA3。P450-1催化ent-kaurenoic acid至GA14的四步氧化,涉及C-6、C-7、C-3、C-18四个不同碳原子
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代谢工程 / 发酵工程
Biosynthetic gene clusterBiotechnologyCytochrome P450Fusarium fujikuroiGibberellinsNitrogen regulation
Fusarium fujikuroi
Fusarium fujikuroi
Fusarium fujikuroi
核心问题:如何通过氧限制策略控制甲醇摄取速率,在保持恒定甲醇浓度的同时提高单链抗体片段在重组毕赤酵母中的产量
关键发现:延长甘油补料策略中,诱导时细胞密度为245 g/L,产物积累立即开始,比产率恒定在80 mg kg^-1 h^-1,3天后获得2,500 mg/L scFv。限制空气策略中,诱导时细胞密度为135 g/L,产物积累滞后20 h,但平均比产率高达250 mg g^-1 h^-1(原文单位),是全...
发酵工程
Pichia pastorismethanol uptakeoxygen limitationsingle-chain antibody fragment
Pichia pastoris GS115
Pichia pastoris GS115
Pichia pastoris GS115
核心问题:实现Peniophora lycii植酸酶在毕赤酵母中的高水平表达,以满足工业规模生产需求,解决野生型菌株表达量低的问题。
关键发现:重组毕赤酵母(pPLMsh)在140小时发酵后,OD600达385,植酸酶产量12.2 g/L,酶活10,540 U/mL
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发酵工程
MF4I信号肽基因合成密码子优化植酸酶毕赤酵母高密度发酵
Pichia pastoris GS115
Pichia pastoris GS115
Pichia pastoris GS115
核心问题:重组木糖利用酿酒酵母在低木糖浓度下,木糖转运成为限速步骤,导致木糖摄取和乙醇生产效率低下。
关键发现:表达Gxf1的菌株TMB 3411的木糖转运Km为88±4 mM,对照菌株TMB 3413为146±8 mM(约降低2倍)
等 3 条
代谢工程
Candida intermediaGXF1木糖转运木质纤维素酿酒酵母
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae
核心问题:实现Fibrobacter succinogenes截短1,3-1,4-β-D-葡聚糖酶在毕赤酵母中的高水平分泌表达,克服野生型基因表达量低的问题。
关键发现:密码子优化共改变189个核苷酸,信号肽和葡聚糖酶G+C含量分别调整为48.3%和48.8%
等 6 条
代谢工程
1,3-1,4-β-D-GlucanaseCodon optimizationFibrobacter succinogenesMixed feedPichia pastoris
Pichia pastoris GS115
Pichia pastoris GS115
Pichia pastoris GS115
核心问题:α-蒎烯的低水溶性和毒性限制了P450BM-3全细胞生物转化的效率和反应器放大,需要开发水-有机双相生物过程以延长产物形成期并提高产率。
关键发现:在DINP/α-蒎烯70:30 (v/v)有机相、相比3:2、搅拌1100 rpm条件下,BL21(P450BM-3 QM)和BL21(P450BM-3 QM/GlcDH/GLF)的总产物浓度分别达1,020±144 mg/L_aq和800±61 mg/L_aq
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发酵工程
Aqueous-organic two-phase bioprocessBiotransformationCofactor regenerationP450BM-3PhthalatePinene
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
核心问题:利用大肠杆菌作为底盘细胞,通过代谢工程和合成生物学手段,实现多种生物燃料(乙醇、高级醇、脂肪酸衍生燃料、异戊二烯衍生燃料等)的高效生产,同时解决不同碳源(糖、甘油、脂肪酸)的利用效率、氧化还原平衡、产物抑制等问题,以替代化石燃料。
关键发现:在PTS突变株中过表达galP和glk可恢复葡萄糖转运并解除CCR,实现糖共利用;mgsA缺失使乙醛生产菌株能同时利用葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖和半乳糖。
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代谢工程;合成生物学
代谢工程合成生物学大肠杆菌生物燃料生物燃料生产
Escherichia coli
Escherichia coli
Escherichia coli
核心问题:阐明丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)从产酸代谢向产溶剂代谢转换的调控机制,并在稳定可控的恒化培养条件下系统比较产酸与产溶剂稳态细胞的蛋白质组和转录组差异。
关键发现:通过磷酸盐限制恒化培养,在pH
等 3 条
代谢工程
AcidogenesisCAP0037 and CAP0036Phosphate-limited chemostatProteome reference mapsSolventogenesisTranscriptome
Clostridium acetobuty...
Clostridium acetobuty...
Clostridium acetobuty...
核心问题:酿酒酵母在高浓度乙醇特别是高重力/超高重力发酵条件下对乙醇敏感,乙醇耐受性涉及基因组水平的复杂互作网络,但其机制尚未完全阐明。
关键发现:乙醇耐受突变株K11和SR4-3可耐受约20%乙醇
等 10 条
代谢工程
Gene expressionGenomic adaptationPathway analysisRegulatory networksStress tolerance
Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae