共 102 篇

Discovery and characterization of a terpene biosynthetic pathway featuring a norbornene-forming Diels-Alderase

Nature Communications · 2022 · 10.1038/s41467-022-30288-6 · 含路线图 · 有原文

核心问题:解析并重构sordaricin的生物合成途径,揭示天然界催化环戊二烯与烯烃亲双烯体发生Diels-Alder环化形成降冰片烯结构的酶学机制,首次发现并表征了降冰片烯合酶SdnG。

关键发现:在构巢曲霉中逐步重构sordaricin生物合成:表达SdnA/B产生25 mg/L的8,9-二醇2和3.5 mg/L的副产物3 等 6 条

合成生物学 Diels-AlderaseP450norbornenepericyclasesordaricinterpene biosynthesis Sordaria araneosa NRR... Aspergillus nidulans ... Aspergillus nidulans ...

Screening microbially produced Δ9-tetrahydrocannabinol using a yeast biosensor workflow

Nature Communications · 2022 · 10.1038/s41467-022-33207-x · 含路线图 · 有原文

核心问题:微生物生产大麻素(如THC)时,构建菌株变体的能力远超筛选高产菌株的能力,缺乏低成本、高通量的检测方法;LC-MS通量低且昂贵,成为代谢工程开发的瓶颈。

关键发现:10 μM 2-AG刺激下CB2R与Gpa1组合的GFP表达变化达60倍 等 5 条

代谢工程 / 合成生物学 THCAS突变筛选Δ9-四氢大麻酚代谢工程大麻素生物传感器酵母GPCR 酿酒酵母(Saccharomyces ce... 酿酒酵母(Saccharomyces ce... 酿酒酵母(Saccharomyces ce...

Spheroplasts preparation boosts the catalytic potential of a squalene-hopene cyclase

Nature Communications · 2022 · 10.1038/s41467-022-34030-0 · 含路线图 · 有原文

核心问题:膜结合酶鲨烯-藿烯环化酶(SHC)在全细胞催化中因外膜扩散屏障导致疏水底物/产物传质受限,而纯酶又丧失膜环境稳定性,缺乏高效稳定的生物催化剂形式。

关键发现:['原生质球制剂对鲨烯环化的TOF达>17 h⁻¹,较全细胞(0.18 h⁻¹)提高约98倍。', '对E,E-金合欢基丙酮的TOF提高25倍至>17 h⁻¹ 等 2 条

合成生物学 biocatalysisimmobilizationspheroplastssqualene-hopene cyclaseterpenoids Escherichia coli BL21...

A microbial supply chain for production of the anti-cancer drug vinblastine

Nature · 2022 · 10.1038/s41586-022-05157-3 · 含路线图 · 有原文

核心问题:抗癌药物长春碱(vinblastine)的可持续生产面临植物提取产量极低和化学合成困难的问题,本研究旨在通过工程酵母建立微生物供应链,实现长春碱前体vindoline和catharanthine的从头生物合成,并经化学偶联生成长春碱。

关键发现:优化后strictosidine产量达到25.2 mg/L (47.4 μM)(96孔板);MIA-EM-2菌株在ambr 250生物反应器中从头产生catharanthine 等 3 条

代谢工程 / 合成生物学 Saccharomyces cerevisiaemetabolic engineeringmicrobial biosynthesismonoterpene indole alkaloidsvinblastine 酿酒酵母 CEN.PK2-1C 酿酒酵母 CEN.PK2-1C 酿酒酵母 CEN.PK2-1C

Predicting stress response and improved protein overproduction in Bacillus subtilis

npj Systems Biology and Applications · 2022 · 10.1038/s41540-022-00259-0 · 含路线图 · 有原文

核心问题:枯草芽孢杆菌的代谢建模中,传统基因组规模代谢模型(M模型)无法模拟蛋白质生产和分泌及其对应的蛋白质组应激响应,需构建代谢与基因表达(ME)模型来预测胁迫响应并优化蛋白质过量生产。

关键发现:iJT964-ME包含964个基因、6282个反应和4208个代谢物 等 6 条

代谢工程 Bacillus subtilisME-model基因必需性应激响应淀粉酶分泌蛋白质过量生产 Bacillus subtilis str... Bacillus subtilis str... Bacillus subtilis str...

Biofortified tomatoes provide a new route to vitamin D sufficiency

Nature Plants · 2022 · 10.1038/s41477-022-01154-6 · 含路线图 · 有原文

核心问题:全球约十亿人面临维生素D不足,植物是维生素D的极差来源,需要开发植物基的维生素D3生物强化食品。

关键发现:敲除Sl7-DR2后,7-DHC在叶片中含量显著升高,UVB照射1小时可将叶片中7-DHC转化为维生素D3,产量接近200 μg/g干重 等 2 条

代谢工程 / 合成生物学 7-脱氢胆固醇CRISPR-Cas9生物强化甾体生物碱甾醇代谢番茄 番茄(Solanum lycopersicum) 番茄(Solanum lycopersicum) 番茄(Solanum lycopersicum)

Discovery of non-squalene triterpenes

Nature · 2022 · 10.1038/s41586-022-04773-3 · 含路线图 · 有原文

核心问题:传统观点认为所有三萜均由角鲨烯或氧化角鲨烯经三萜合酶生成,而短链萜烯则由聚异戊烯基二磷酸合成。本研究旨在发现并表征不依赖角鲨烯的三萜生物合成新途径。

关键发现:TvTS与MpMS分别与PaFS和AcOS具有40.4%和33.4%的氨基酸序列同一性。TvTS和MpMS的PT结构域可分别将DMAPP和IPP转化为HexPP,TC结构域再将HexPP环化为talaropentaene (1) 和macrophomene (2)。MpMS产物macropho... 等 3 条

合成生物学 AlphaFold2筛选三萜生物合成嵌合萜烯合成酶环化机制非角鲨烯三萜 Saccharomyces cerevis... Saccharomyces cerevis... Saccharomyces cerevis...

5-Azacytidine increases tanshinone production in Salvia miltiorrhiza hairy roots through epigenetic modulation

Scientific Reports · 2022 · 10.1038/s41598-022-12577-8 · 含路线图 · 有原文

核心问题:探究DNA甲基化(表观遗传调控)对丹参毛状根中次生代谢产物丹参酮合成的影响机制,尤其是5-氮杂胞苷通过改变CPS启动子区域甲基化状态促进丹参酮积累的分子机制。

关键发现:5-氮杂胞苷浓度≥50 μM时,丹参酮类成分(二氢丹参酮I、丹参酮I、隐丹参酮、丹参酮IIA、丹参酮IIB)含量较对照提高1.5-5倍 等 7 条

代谢工程 5-AzacytidineDNA methylationSalvia miltiorrhizaepigenetic modulationtanshinone Salvia miltiorrhiza h... Salvia miltiorrhiza h... Salvia miltiorrhiza h...

Metabolome analysis of key genes for synthesis and accumulation of triterpenoids in Wolfiporia cocos

Scientific Reports · 2022 · 10.1038/s41598-022-05610-3 · 含路线图 · 有原文

核心问题:鉴定茯苓三萜化合物合成与积累的关键基因及其调控作用,为发酵生产三萜提供理论依据。

关键发现:共检测到正离子4909种、负离子3310种,总8219种,其中已知物质7591种(92.36%) 等 5 条

代谢工程 FDPSWolfiporia cocoserg11metabolometranscriptometriterpenoid biosynthesis Wolfiporia cocos (茯苓) Wolfiporia cocos (茯苓) Wolfiporia cocos (茯苓)

De Novo transcriptome assembly and differential expression analysis of catharanthus roseus in response to salicylic acid

Scientific Reports · 2022 · 10.1038/s41598-022-20314-4 · 含路线图 · 有原文

核心问题:水杨酸对长春花中抗癌生物碱长春碱和长春新碱合成的影响机制尚不明确,缺乏转录组层面的系统研究

关键发现:经CD-Hit聚类后共获得74,301条转录本,总组装碱基109,874,530 bp,平均长度1479 bp,N50为2201 bp 等 2 条

代谢工程 Catharanthus roseusTIAs pathwaysalicylic acidtranscriptomevinblastinevincristine Catharanthus roseus (... Catharanthus roseus (... Catharanthus roseus (...

Multi-omics network model reveals key genes associated with p-coumaric acid stress response in an industrial yeast strain

Scientific Reports · 2022 · 10.1038/s41598-022-26843-2 · 含路线图 · 有原文

核心问题:解析工业酿酒酵母菌株SA-1在p-香豆酸(pCA)胁迫下的转录组与生理响应机制,并识别与胁迫耐受相关的关键基因。

关键发现:在7 mM pCA下,SA-1菌株的乙醇比生成速率从8.66增加到13.27 mmol g^-1 h^-1(增加53%),葡萄糖摄取率从-5.80增加到-7.34 mmol g^-1 h^-1(增加26%),生物量产率从0.13降至0.09 gDW/g葡萄糖(降低22%),乙醇产率从0.38增... 等 5 条

代谢工程 p-香豆酸乙醇发酵基因网络多组学整合木质纤维素抑制物转录组 Saccharomyces cerevis... Saccharomyces cerevis... Saccharomyces cerevis...

Photobiological production of high-value pigments via compartmentalized co-cultures using Ca-alginate hydrogels

Scientific Reports · 2022 · 10.1038/s41598-022-26437-y · 含路线图 · 有原文

核心问题:解决光合自养蓝细菌与异养工程菌共培养时存在的相互抑制问题(如活性氧胁迫、光照遮蔽、生长条件不兼容)以及产物分离困难,实现利用CO2和光能生产高值色素。

关键发现:在含蔗糖酶的水凝胶共培养体系中,indigoidine产量达7.5±0.7 g/L水凝胶体积,β-胡萝卜素产量达1.3±0.3 g/L水凝胶体积,分别比无封装的游离共培养高15倍和22倍 等 3 条

代谢工程与合成生物学 Ca-alginate hydrogelSynechococcus elongatusco-cultureindigoidinephotobioreactorpigment production Synechococcus elongat... Pseudomonas putida Yarrowia lipolytica

Multiplex CRISPR/Cas9-mediated knockout of the phytoene desaturase gene in Coffea canephora

Scientific Reports · 2022 · 10.1038/s41598-022-21566-w · 含路线图 · 有原文

核心问题:验证CRISPR/Cas9系统在Coffea canephora(中粒咖啡)优良无性系克隆14中敲除八氢番茄红素脱氢酶基因(CcPDS)的有效性,并产生预期的白化表型,以加速咖啡育种进程。

关键发现:77%的再生幼苗在CcPDS基因至少一个靶位点发生突变,其中50%至少一个靶位点呈纯合突变 等 4 条

基因工程 Coffea canephora clon... Coffea canephora clon...

Engineering an acetoacetyl-CoA reductase from Cupriavidus necator toward NADH preference under physiological conditions

Scientific Reports · 2022 · 10.1038/s41598-022-07663-w · 含路线图 · 有原文

核心问题:将 Cupriavidus necator 的乙酰乙酰辅酶A还原酶 AAR (Cn1) 的辅因子偏好从 NADPH 改造为 NADH,使其能在生理条件下偏好 NADH,从而支持 PHB 作为厌氧发酵产品的 NADH 再氧化偶联。

关键发现:AAR(Cn1) 的 (kcat/KM)^NADPH=0.118 μM/s,(kcat/KM)^NADH=0.013 μM/s,选择性比为 等 4 条

代谢工程/酶工程 Cupriavidus necatorNADH preferenceacetoacetyl-CoA reductasepoly-3-hydroxybutyrateprotein engineering Cupriavidus necator Escherichia coli Escherichia coli

Vanillin reduction in the biosynthetic pathway of capsaite, a non-pungent component of Capsicum fruits, is catalyzed by cinnamyl alcohol dehydrogenase

Scientific Reports · 2022 · 10.1038/s41598-022-16150-1 · 含路线图 · 有原文

核心问题:鉴定辣椒果实辣椒素酯生物合成途径中催化香草醛还原为香草醇的关键酶

关键发现:成熟红果胎盘提取物中香草醛还原活性比未成熟绿果高,24 h时香草醇合成量约为绿果的10倍 等 8 条

代谢工程 Capsicumcapsaicin biosynthesiscapsiatecinnamyl alcohol dehydrogenasepAMTvanillin Capsicum annuum (CH-1... Capsicum annuum (CH-1... Capsicum annuum

Carotenoid binding in Gloeobacteria rhodopsin provides insights into divergent evolution of xanthorhodopsin types

Communications Biology · 2022 · 10.1038/s42003-022-03429-2 · 含路线图 · 有原文

核心问题:阐明微生物视紫红质中类胡萝卜素结合的分子机制,以及该类胡萝卜素结合功能在进化中如何丢失或替代。

关键发现:GR与角黄素共表达获得1:1的结合比;G178W突变完全抑制类胡萝卜素结合;关键突变导致结合率下降:F185G约37%、T179G约41%、T179G/T182G约19%、T179G/T182G/F185G约5%,而野生型约87%;螺旋F突变S221G、P226G、I227G、P226G/I2... 等 3 条

合成生物学 Gloeobacter rhodopsincarotenoid bindingproton pumprhodopsin evolutionxanthorhodopsin Escherichia coli BL21 Escherichia coli BL21 Escherichia coli BL21

Biosynthesis of cannabinoid precursor olivetolic acid in genetically engineered Yarrowia lipolytica

Communications Biology · 2022 · 10.1038/s42003-022-04202-1 · 含路线图 · 有原文

核心问题:在解脂耶氏酵母中高效合成大麻素前体橄榄醇酸(OLA),解决己酰辅酶A、丙二酰辅酶A、乙酰辅酶A、NADPH和ATP等前体供应不足的瓶颈问题。

关键发现:初始菌株YL101仅产OLA 0.11 mg/L 等 6 条

代谢工程 Yarrowia lipolyticaacyl-CoA synthetasecannabinoid biosynthesismetabolic engineeringolivetolic acid Yarrowia lipolytica Yarrowia lipolytica Yarrowia lipolytica

Structure-guided product determination of the bacterial type II diterpene synthase Tpn2

Communications Chemistry · 2022 · 10.1038/s42004-022-00765-6 · 含路线图 · 有原文

核心问题:细菌II型二萜合酶的序列-结构-功能关系不清,无法从蛋白序列预测其产物(如克罗烷/拉布烷/卤烷骨架),本文旨在通过解析Tpn2结构和突变研究阐明产物选择性决定机制。

关键发现:['Tpn2晶体结构分辨率2.57 Å,是第三个细菌II型TS结构,也是首个克罗烷合酶结构。', 'Tpn2催化GGPP生成terpendetienyl二磷酸(TPP) 等 3 条

合成生物学 X-ray crystallographyclerodanediterpene synthaselabdanesite-directed mutagenesisterpenoid biosynthesis Escherichia coli BL21... Escherichia coli NiCo...

Gene discovery and virus-induced gene silencing reveal branched pathways to major classes of bioactive diterpenoids in Euphorbia peplus

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America · 2022 · 10.1073/pnas.2203890119 · 含路线图 · 有原文

核心问题:阐明 Euphorbia peplus 中 casbene 衍生的多环二萜类生物活性化合物(jatrophanes 和 ingenanes)的生物合成途径,特别是从 casbene 到 jolkinol C 之后的分支路径。

关键发现:EpSDR-5 是 C3-酮还原酶,将 jolkinol C 转化为 jolkinol E,经酵母异源表达确认 等 11 条

代谢工程 / 合成生物学 cytochrome P450soxidationshort-chain dehydrogenases/reductasesterpenoidsvirus-induced gene silencing Euphorbia peplus Nicotiana benthamiana Saccharomyces cerevisiae

Metabolic engineering strategies for sesquiterpene production in microorganism

Critical Reviews in Biotechnology · 2022 · 10.1080/07388551.2021.1924112 · 含路线图 · 有原文

核心问题:天然倍半萜产量低且提取困难,需通过微生物发酵和代谢工程策略实现倍半萜的高效生物合成。

关键发现:在E. coli中,通过异源MVA途径和发酵优化,amorphadiene最高产量达29.7 g/L 等 6 条

代谢工程 MEP pathwayMVA pathwaySesquiterpene biosynthesismetabolic engineering strategiessesquiterpene synthase Escherichia coli Escherichia coli Escherichia coli