共 101 篇

De Novo Production of Xanthohumol by a Metabolically Engineered Escherichia coli

ACS Synthetic Biology · 2025 · 10.1021/acssynbio.5c00221 · 含路线图 · 有原文

核心问题:在大肠杆菌中实现黄腐酚(xanthohumol)的从头生物合成,解决天然提取困难及此前仅在酿酒酵母中低产量的问题。

关键发现:最佳菌株E. coli M-PAR-121:BIDI:metK(整合Bacillus licheniformis的IDI和E. coli的metK)共表达柚皮素查尔酮途径(FjTAL、At4CL、CmCHS)、CdpC3PT(来自Neosartorya fischeri)和HlOMT1,在2 ... 等 2 条

代谢工程 / 合成生物学 CRISPR-Cas12aEscherichia coliheterologous productionmetabolic engineeringsynthetic biologyxanthohumol Escherichia coli M-PA... Escherichia coli M-PA... Escherichia coli M-PA...

Exploring and expanding the natural chemical space of bacterial diterpenes

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-57145-6 · 含路线图 · 有原文

核心问题:细菌萜类化合物(尤其二萜)相对稀少,而细菌基因组中含有大量功能未知的萜烯合酶;本研究旨在系统挖掘并扩展细菌二萜的天然化学空间,发现新骨架和新的酶学功能。

关键发现:从8个门、17个纲、83个属的细菌中筛选了334个萜烯合酶,其中125个(37%)具有二萜合酶活性 等 6 条

合成生物学 二萜基因组挖掘天然产物生物合成萜烯合酶 Melittangium boletus Streptomyces albitret... Chitinophaga japonensis

Systematic biotechnological production of isoprenoid analogs with bespoke carbon skeletons

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-57494-2 · 含路线图 · 有原文

核心问题:异戊二烯规则使所有天然萜类均由C5前体DMAPP和IPP构建,难以系统合成具有额外碳原子或非天然碳骨架的萜类类似物;化学合成因萜类结构复杂、多手性中心而效率低且成本高。

关键发现:截短型Δ65AtFKI比全长AtFKI转化异戊烯醇的效率高3.72倍。7种异戊烯醇类似物被接受,异戊烯醇型醇掺入效率为62.1%–95.6%,异戊烯醇型(isoprenol-like)为20.6%–44.7%。成功合成C11/C12柠檬烯类似物、C16/C17倍半萜类似物和C31的26-甲基角... 等 3 条

代谢工程/合成生物学 乙基芳樟醇大麻素类似物异戊二烯类似物生物催化萜类生物合成酿酒酵母 酿酒酵母(Saccharomyces ce... 酿酒酵母(Saccharomyces ce... 酿酒酵母(Saccharomyces ce...

Divergent multifunctional P450s-empowered biosynthesis of bioactive triterifordin and cryptic asterenoids in Aconitum implies convergent evolution

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-61188-0 · 含路线图 · 有原文

核心问题:乌头属植物中催化ent-kaurene和ent-atiserene骨架氧化的多功能P450酶尚未被鉴定,其驱动二萜结构多样化的机制不清楚。

关键发现:从乌头属两个物种中发现9个TPS和14个P450,其中8个P450为多功能,可催化7个不同位点(C3、C15、C16、C17、C18、C19和C20)的氧化 等 7 条

合成生物学 AconitumBiosynthesisCytochrome P450DiterpenoidsTriterifordinent-Atiserene 乌头(Aconitum carmichae... 乌头(Aconitum coreanum) 乌头(Aconitum coreanum)

Developing an alternative medium for in-space biomanufacturing

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-56088-2 · 含路线图 · 有原文

核心问题:解决太空生物制造对地球补给原料的依赖,利用原位资源(月壤/火星壤)、PET塑料废物和粪便废物等替代原料生产番茄红素,实现自给自足的生命支持系统。

关键发现:RPET S6在模拟微重力条件下培养6天,番茄红素产量与地球重力条件(3天)几乎相同(95%置信区间-0.09至0.01) 等 9 条

合成生物学 PET upcyclingRhodococcus jostiialternative feedstockin situ resource utilizationin-space biomanufacturinglycopene Rhodococcus jostii PE...

Biosynthesis and bioactivity of anti-inflammatory triterpenoids in Calendula officinalis

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-62269-w · 含路线图 · 有原文

核心问题:金盏花提取物中抗炎活性成分不明,且其生物合成途径未知,限制了可持续生物生产抗炎分子。

关键发现:金盏花提取物(50 μg/mL)使LPS诱导的TNF-α和IL-6释放分别降低46%和56% 等 7 条

合成生物学 Calendula officinalisacyltransferaseanti-inflammatorybiosynthetic pathwaycytochrome P450faradiol Nicotiana benthamiana Nicotiana benthamiana Nicotiana benthamiana

Nucleophilic addition promoted ring rearrangement-aromatization in aza-/thio- sesquiterpenoid biosynthesis

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-62075-4 · 含路线图 · 有原文

核心问题:阐明eremophilane类倍半萜中由杂原子亲核加成引发的环重排-芳构化机制,并利用该机制实现氮杂/硫杂萜类化合物的生物合成。

关键发现:JanF可氧化6的烯丙醇为α,β-不饱和醛10 等 5 条

合成生物学 aromatizationaza-janthinellinnucleophilic additionsesquiterpenoid biosynthesisthio-janthinellin Aspergillus nidulans ... Aspergillus nidulans ... Aspergillus nidulans ...

Structure of bifunctional variediene synthase yields unique insight on biosynthetic diterpene assembly and cyclization

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-60537-3 · 含路线图 · 有原文

核心问题:解析双功能萜烯合酶的完整三维结构,阐明异戊二烯基转移酶与环化酶之间的底物转运(channeling)机制,并探索该类酶在真菌及动物中的分布与进化。

关键发现:['EvVS是一个495-kD的双功能萜烯合酶,cryo-EM结构显示其六聚体异戊二烯基转移酶核心被两个环化酶三聚体夹在中间。', '六聚体核心结构分辨率为2.77 Å,六环化酶结构为3.18 Å(C3对称化后),五环化酶结构为3.59 Å,最优单环化酶结构(Map 3)分辨率达2.98 Å。...

结构生物学/酶学 bifunctional terpene synthasecryo-EMditerpene biosynthesissubstrate channelingvariediene synthase

Analysis of the Rehmannia chingii genome identifies RcCYP72H7 as an epoxidase in iridoid glycoside biosynthesis

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-60909-9 · 含路线图 · 有原文

核心问题:地黄(Rehmannia chingii)缺乏高质量参考基因组,且催化桃叶珊瑚苷(aucubin)环氧化生成梓醇(catalpol)的关键环氧化酶尚未明确,阻碍了对环烯醚萜苷生物合成途径的解析和地黄属功能基因组学研究。

关键发现:组装获得R. chingii的1.169 Gb T2T无缺口基因组,contig N50为82.2 Mb,BUSCO完整性99.07%,LAI 22.22 等 7 条

代谢工程 RcCYP72H7Rehmannia chingiiT2T genomecatalpolcytochrome P450iridoid glycosides Rehmannia chingii (地黄) Rehmannia chingii (地黄) Saccharomyces cerevis...

Fast growth and high-titer bioproduction from renewable formate via metal-dependent formate dehydrogenase in Escherichia coli

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-61001-y · 含路线图 · 有原文

核心问题:人工合成甲酸营养型菌株生长缓慢且产率低,主要原因是异源甲酸脱氢酶(FDH)活性慢,导致能量供应不足,无法达到天然甲酸营养菌的生长速度和工业化要求的产物产量。

关键发现:K4Me2菌株在100 mM甲酸中的最小倍增时间为4.4±0.1小时,优于原始K4e(>6小时) 等 7 条

代谢工程 / 合成生物学 adaptive laboratory evolutionformateformate dehydrogenasemevalonatereductive glycine pathway Escherichia coli (K4e) Escherichia coli (K4M... Escherichia coli (K4M...

Horizontal acquisition of prokaryotic hopanoid biosynthesis reorganizes membrane physiology driving lifestyle innovation in a eukaryotic

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-58515-w · 含路线图 · 有原文

核心问题:真核生物如何通过水平基因转移获得原核类hopanoid合成能力,并将其整合到宿主膜生理中,从而在缺氧环境中生存并驱动生活方式创新。

关键发现:['S. japonicus缺失shc1突变体在无氧条件下完全不能生长,而野生型可以 等 4 条

代谢工程 Schizosaccharomyces j... Schizosaccharomyces j... Schizosaccharomyces p...

Evolution of linear triterpenoid biosynthesis within the Euphorbia genus

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-60708-2 · 含路线图 · 有原文

核心问题:揭示大戟属(Euphorbia)中线性三萜peplusol生物合成的进化起源与分子机制,并鉴定其合成酶基因,以实现异源生产。

关键发现:在烟草中表达EpSS-L1并共表达AtHMGRt后,peplusol产量达到叶片干重的2.5%以上,较不共表达HMGRt提高35倍 等 3 条

合成生物学 / 代谢工程 Euphorbialinear triterpenoidneofunctionalizationpeplusolsqualene synthasesynthetic biology Euphorbia peplus Euphorbia peplus Euphorbia lateriflora

Single-nucleus transcriptomics reveal the morphogenesis and artemisinin biosynthesis in Artemisia annua glandular trichomes

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-63770-y · 含路线图 · 有原文

核心问题:青蒿素在青蒿腺毛中合成,但腺毛发育和青蒿素的精确细胞来源尚不清楚。

关键发现:青蒿素含量从S1到S3增加7.2倍(0.5→3.6 mg/g),S4下降22%(2.8 mg/g) 等 8 条

代谢工程 代谢工程单核RNA测序空间转录组腺毛青蒿青蒿素生物合成 青蒿(Artemisia annua) 青蒿(Artemisia annua) 青蒿(Artemisia annua)

Engineering hormonal crosstalk to enhance serotonin/melatonin levels in rice

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-65067-6 · 含路线图 · 有原文

核心问题:在不牺牲水稻产量的前提下,提高水稻中血清素(5-HT)及其衍生物褪黑素(MT)的含量,增强其营养价值。

关键发现:ABA处理24小时后,水稻幼苗中5-HT和MT含量显著上升,且色氨酸向色胺转化增强(图1b-e) 等 7 条

代谢工程 ABI5代谢工程水稻脱落酸(ABA)血清素(5-HT)褪黑素(MT) 水稻(Oryza sativa) 水稻(Oryza sativa) 水稻(Oryza sativa)

Noncanonical terpene cyclases for the biosynthesis of diterpenoids regulating chlamydospore formation in plant-associated Trichoderma

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-63055-4 · 含路线图 · 有原文

核心问题:木霉属真菌中特征性二萜类化合物(harzianes和trichodermamins)的生物合成酶长期未知,及其生物学功能不明。

关键发现:鉴定出TriDTCs家族负责将GGPP环化为harzianol I和wickerol A。在E. coli中共表达tri4155与triTPS4时,harzianol I产量为3.55 ± 等 7 条

合成生物学 BiosynthesisChlamydospore formationDiterpenoidsTerpene cyclasesTrichoderma Trichoderma atrovirid... Trichoderma citrinovi... Trichoderma atrovirid...

Single cell profiling framework reveals metabolic subpopulations as drivers of bioproduction heterogeneity

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-67408-x · 含路线图 · 有原文

核心问题:克隆群体内表型异质性会降低生物生产产量,但缺乏在单细胞水平定量代谢状态的技术手段,限制了对异质性成因和影响的研究。

关键发现:pHluorin2信号在5mM和10mM山梨酸处理下分别降低38%和47% 等 12 条

代谢工程 代谢亚群单细胞生物传感器生物生产番茄红素紫色杆菌素胞内pH Saccharomyces cerevis... Saccharomyces cerevis... Saccharomyces cerevis...

Engineering microbial consortia for mixed plastic upcycling

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-67409-w · 含路线图 · 有原文

核心问题:后消费混合塑料废物的化学复杂性和组成变异性使其难以作为生物制造的原料,单菌株难以有效利用。

关键发现:LDPE、HDPE、PP、PET、PS 的碳效率分别为 35.1%、39.0%、25.4%、71.6%(TPA)、39.6%(BEN) 等 8 条

代谢工程 / 合成生物学 division of laborlipidslycopenemicrobial consortiaplastic upcycling Rhodococcus jostii st... Acinetobacter baylyi ... Acinetobacter baylyi ...

Designing an oxidase toolbox for site-directed oxidation of taxanes

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-67544-4 · 含路线图 · 有原文

核心问题:紫杉醇合成中天然P450酶活性低、选择性差,导致下游氧化步骤效率低,缺乏非天然氧化酶替代方案

关键发现:从29种真菌氧化酶中筛选,13种对紫杉二烯有活性,TteUPO活性最高 等 9 条

代谢工程 / 合成生物学 位点定向氧化生物合成紫杉二烯紫杉醇蛋白质工程非特异性过氧合酶 Pichia pastoris X-33 Escherichia coli BL21... Escherichia coli BL21...

Analysis genome of Pseudotaxus chienii reveals insights into the origin and evolution of taxane biosynthesis

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-67849-4 · 含路线图 · 有原文

核心问题:探究白豆杉(Pseudotaxus chienii)紫杉烷生物合成途径的起源与进化,阐明为何仅Taxus属能合成完整紫杉醇(Taxol)

关键发现:本研究组装了白豆杉15.6 Gb染色体水平基因组(contig N50=65.6 Mb,GC含量35.2%,12条假染色体),注释35,404个蛋白编码基因。重复序列占86.12%,其中LTR-RT扩增发生在约60-10百万年前(MYA),峰值约23 MYA。系统发育分析表明白豆杉与红豆杉属约... 等 3 条

合成生物学 Pseudotaxus chienii Pseudotaxus chienii Pseudotaxus chienii

Discovery of iridoid cyclase completes the iridoid pathway in asterids

Nature Plants · 2025 · 10.1038/s41477-025-02122-6 · 含路线图 · 有原文

核心问题:环烯醚萜生物合成途径中由8-氧代香茅烯醇环化生成两种主要立体异构体萘丙醇的关键酶学步骤长期未知,导致该途径无法完整重构,限制了环烯醚萜类化合物及其衍生物的异源生产。

关键发现:['通过共表达网络筛选得到13个高表达候选基因,其中包含ICYC(CiICYC) 等 3 条

合成生物学 代谢工程环烯醚萜环化酶环烯醚萜生物合成甲基酯酶萘丙醇 Nicotiana benthamiana Nicotiana benthamiana Nicotiana benthamiana