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核心问题:在酸性发酵条件下,乳酸毒性抑制酿酒酵母生长,导致D-乳酸产量和产率低,需要提高菌株的乳酸耐受性和生产效率。
关键发现:JHY5610相比JHY5210,葡萄糖摄取提高18%,D-乳酸产量提高44%(JHY5610在50 g/L葡萄糖下消耗38.8 g/L葡萄糖,产D-LA
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代谢工程
Adaptive evolutionD-lactic acidLactic acid toleranceMetabolic engineeringSaccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
核心问题:解决紫杉醇生产依赖植物、产量有限的问题,通过工程化甲羟戊酸(MVA)途径在大肠杆菌和丝状真菌中生产紫杉二烯(taxadiene),为紫杉醇的微生物合成提供基础。
关键发现:在大肠杆菌中,菌株T2(低拷贝质粒)紫杉二烯产量为11.3±0.5 mg/L(13.2 mg/g DCW),菌株T4(高拷贝)为5.0±0.7 mg/L(5.9 mg/g DCW)。在A. alternata TPF6中,异源启动子强度从4.5×10^3(gpdA)到3.4×10^7(alcA...
代谢工程
Agrobacterium tumefaciensAlternaria alternata TPF6Mevalonate pathwayTaxadiene
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
核心问题:酿酒酵母在利用葡萄糖时,上部糖酵解通量具有较强的刚性,导致流向氧化戊糖磷酸途径的葡萄糖-6-磷酸通量受限,NADPH 供应不足,从而限制了异戊二烯类化合物的高效生产。
关键发现:PFK 突变(Pfk1 S724D、Pfk2 S718D)降低了甘油产量并增加了 G6P、F6P 积累;ZWF1 过表达提高 G6PD 活性并降低乙酸产量。组合突变与过表达使 [NADPH]/[NADP+] 比率在 SZe 菌株中比 De、DZe、Se 分别提高 75%、46%、40%。在过表...
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代谢工程
IsoprenoidNADPHOxidative pentose phosphate pathwayPhosphofructokinaseSaccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
核心问题:传统适应性实验室进化(ALE)耗时长且往往依赖基因改造菌株或致癌性诱变剂,本文旨在开发一种利用二价金属阳离子加速遗传多样性创建的快速ALE工作流,以高效获得能耐受高浓度甘油的Cupriavidus necator H16菌株。
关键发现:经aALE获得的Mn-C2-B11在10% v/v甘油中最终OD600为56.0,干重15.2 g/L,而野生型(WT)分别为39.1和8.4 g/L
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代谢工程
Cupriavidus necator H16Ralstonia eutropha H16adaptive laboratory evolution (ALE)divalent metal cationsglycerol utilization
Cupriavidus necator H16
Cupriavidus necator H16
核心问题:微藻β-胡萝卜素产量低,限制其商业化应用,需要利用基因工程手段提高微藻β-胡萝卜素的生产能力。
关键发现:野生型Scenedesmus sp. CPC2的β-胡萝卜素含量为10.8 mg/g-cell
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代谢工程
Phytoene synthase (psy)Scenedesmuscarotenoidsgenetic engineeringmicroalgaeβ-carotene
Scenedesmus sp. CPC2
Scenedesmus sp. CPC2
Chlamydomonas reinhar...
核心问题:野生型与基因改造巴氏毕赤酵母在甘油和甲醇上的生长及底物消耗动力学特征不明确,缺乏可指导过程优化的宏观模型
关键发现:甘油条件下,Haldane模型优于Monod模型,基因改造菌株WMSE从9.08e-4降至7.29e-4(降低约20%);野生型最优比生长速率μopt=0.259 h^-1,基因改造菌株μopt=0.304 h^-1(提高约17%)。
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发酵工程
Pichia pastorisbioprocessmacroscopic modellingsubstrate consumption
Pichia pastoris GS115...
Pichia pastoris GS115...
核心问题:在解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)中缺乏既强又受脂肪酸诱导的启动子,限制了脂质衍生化学品的生物生产效率。
关键发现:鉴定出200 bp上游调控序列R1
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合成生物学 / 代谢工程
Fatty acid sensorHybrid promoterPOX2Transcriptional regulationUpstream activating sequenceUpstream regulatory sequence
Yarrowia lipolytica PO1f
Yarrowia lipolytica PO1f
Yarrowia lipolytica PO1f
核心问题:评估大肠杆菌体内合成植物倍半萜的潜力,并确定影响产量的关键因素,尤其是环化酶表达与前体FDP供应哪个是限制步骤。
关键发现:最高产量分别为:(+)-δ-cadinene
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代谢工程
(+)-δ-cadinene5-epi-aristolochonecyclaseisoprenoidsesquiterpenevetispiradiene
Escherichia coli DH5α
Escherichia coli DH5α
Escherichia coli DH5α
核心问题:天然琥珀等树脂聚合物资源日益枯竭,缺乏可持续来源;同时天然树脂结构复杂,难以通过传统化学方法定制。
关键发现:I类琥珀树脂基于labdane型二萜单体,通过CPS、Class I DTS和CYP酶系从GGPP合成
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合成生物学
amberbiosynthesisresin
细菌/酵母
细菌/酵母
细菌/酵母
核心问题:Shewanella oneidensis 等产电菌无法直接利用甘油作为碳源,导致甘油难以在微生物燃料电池中高效转化为电能。
关键发现:工程联合体 (ETK.pneumoniae-ETS.oneidensis) 在 100 mM 甘油条件下最大功率密度为
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合成生物学
GlycerolKlebsiella pneumoniae- Shewanella oneidensisMicrobial consortiumMicrobial fuel cellSynthetic biology
Klebsiella pneumoniae
Klebsiella pneumoniae
Klebsiella pneumoniae
核心问题:如何提高糖苷水解酶的转糖苷/水解选择性,减少水解副产物并提高转糖苷产物收率
关键发现:['F426Y突变使选择性S值提高2.6倍(从1.9升至4.9),己基-β-D-葡萄糖苷产率从56%提高至69%', 'M424K、F426Y、M424K/F426Y三种突变体的转糖苷/水解特异性常数比分别比野生型提高1.8、2.6、1.9倍', '在aw=0.29时,F426Y突变体仍有0....
酶工程/生物催化
activityhexanolselectivitytransglucosylationβ-glucosidase
E. coli BL21(DE3)
核心问题:如何通过代谢网络模型定量预测乙醛酸循环和糖异生途径关键酶缺失突变体在葡萄糖/乙醇混合碳源条件下的生长性能,并用恒化培养实验验证。
关键发现:['野生型菌株能量参数:P/O比为1.46,非生长相关维持能为56 mmol ATP/C-mol biomass/h,生长相关ATP需求为655 mmol ATP/C-mol biomass', '野生型在D=0.1 h-1时,葡萄糖、乙醇、醋酸盐的生物量产量分别为0.600、0.623、0....
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代谢工程
S. cerevisiaemetabolic network modelnull mutants
S. cerevisiae CEN.PK2...
S. cerevisiae CEN.PK2...
S. cerevisiae CEN.PK4...
核心问题:重组酿酒酵母厌氧发酵木糖时,木糖醇大量积累导致乙醇产率低,原因是NADH/NAD+不平衡,需要探索电子受体对氧化还原平衡的调节作用。
关键发现:添加acetoin后,木糖醇排泄停止,乙醇产率从0.62 mol/mol木糖提高至1.35 mol/mol木糖(提高约118%),比ATP产量从856.6 μmol/g biomass/h增至1835.8 μmol/g biomass/h
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代谢工程
Saccharomyces cerevisiaeacetoinelectron acceptorsfurfuralhydroxymethylfurfuralxylose
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
核心问题:在有机溶剂体系中利用酵母介导苯甲醛与丙酮酸缩合制备L-苯乙酰基甲醇(L-PAC),并抑制副产物苯甲醇的生成,解决传统水相反应产物分离困难的问题。
关键发现:在石油醚中,最佳条件下(5 g酵母/mmol苯甲醛、2.5 g丙酮酸、0.5 mL乙醇、pH 6柠檬酸缓冲液、20°C、24 h)苯甲醛到L-PAC的转化率为30%(气相色谱分析),分离产率16%,对映体过量86%ee
等 6 条
发酵工程
I-PACpyruvateyeast-mediated acyloin condensation
Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae
核心问题:优化重组小鼠内皮抑素生产中的甲醇补料策略,以提高产量和产率。
关键发现:三种策略总内抑素产量相近(约400 mg/3 L初始体积),其中传感器策略470 mg、DO信号策略402 mg、预定速率策略408 mg。预定速率策略甲醇消耗仅0.90 L、生物量434 g DCW、最终浓度96 mg/L,比产量为489 mg/L甲醇和0.72 mg/g DCW,约为DO策...
发酵工程
Pichia pastorisendostatingrowth strategiesmethanol
Pichia pastoris GS115...
Pichia pastoris GS115...
Pichia pastoris GS115...
核心问题:大肠杆菌PTS系统在葡萄糖转运时消耗磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),不利于需要PEP为前体的产物合成;本研究旨在通过非PTS途径恢复葡萄糖转运并提高糖酵解通量。
关键发现:VH32(PTS-)在葡萄糖上μ仅0.03 h^-1;表达galP(trc1)后μ为0.55 h^-1,达W3110(0.62 h^-1)的89%。单独表达glk无改善,同时表达galP和glk的菌株μ可达0.59-0.64 h^-1,与W3110相当。启动子强度范围为野生型trc1的8%至8...
等 6 条
代谢工程
Escherichia coli VH32
Escherichia coli VH32
Escherichia coli VH32
核心问题:获得能组成型积累高价值玉米黄质的杜氏盐藻突变体,并评估其生理特性和商业应用潜力
关键发现:在低光生长条件下,zea1突变体玉米黄质含量为6 mg/g干重(8×10^-16 mol/细胞),而野生型仅为0.2 mg/g干重(0.5×10^-16 mol/细胞)
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代谢工程
Dunaliella salinacarotenoid biosynthesisgreen algamass culturephotosynthesiszeaxanthin
Dunaliella salina
核心问题:重组漆酶在毕赤酵母中表达量低,难以满足生化表征和工业应用需求,需优化发酵条件以提高异源表达水平。
关键发现:发酵罐培养获得的漆酶活性比摇瓶培养高至少7倍(24 U/mL vs
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发酵工程
Pichia pastorisheterologous expressionlaccasemethanol concentrationtemperature effect
Pichia pastoris SMD11...
Pichia pastoris SMD11...
Trametes versicolor
核心问题:在汉逊酵母DL-1中利用甲醇诱导MOX启动子高效分泌表达重组人血清白蛋白,解决表达效率受5'UTR、基因拷贝数和宿主甲醇氧化酶竞争等限制的问题。
关键发现:去除5'-UTR后HSA表达效率提高至少5倍
等 6 条
代谢工程
5'-untranslated regionHansenula polymorphaMOX promotercopy numberhuman serum albuminmethanol oxidase-deficient phenotype
Hansenula polymorpha ...
Hansenula polymorpha ...
Hansenula polymorpha ...
核心问题:毛状根培养放大到生物反应器时,萜类化合物合成相关基因表达的调控机制尚不清楚,特别是光照、氧气、培养时间和反应器内位置对关键萜类基因表达的影响。
关键发现:在雾化反应器中,黄花蒿发根青蒿素含量可达0.29±0.13 μg/g FW(反应器47),而气泡柱反应器最高为0.14±0.07 μg/g FW(反应器48)
等 3 条
代谢工程
bioreactorsimmobilizationtransformed roots
Artemisia annua 发根(转化根)
Artemisia annua 发根(转化根)
Artemisia annua 发根(转化根)