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微生物细胞工厂的设计构建:从诱变育种到全基因组定制化创制 被引量:9
1
作者 袁姚梦 邢新会 张翀 《合成生物学》 2020年第6期656-673,共18页
微生物细胞工厂(microbial cell factories,MCFs)被广泛用于生产丰富多样的化学品、食品、药品和能源,是绿色生物制造的核心环节。早期主要通过天然微生物的筛选和诱变育种的方式获得高产菌种,然而作为一种“以时间(人力)换水平”的非... 微生物细胞工厂(microbial cell factories,MCFs)被广泛用于生产丰富多样的化学品、食品、药品和能源,是绿色生物制造的核心环节。早期主要通过天然微生物的筛选和诱变育种的方式获得高产菌种,然而作为一种“以时间(人力)换水平”的非理性策略,其创制效率极低。随着分子生物学和基因工程研究方法的不断发展,对微生物系统认知和改造能力的进步促使代谢工程学科诞生。基于生物学知识的理性/半理性代谢工程设计和构建策略,目前已发展了从分子、途径到基因组层次不同的MCFs设计和工程化构建策略。本文结合实际案例对MCFs的设计及构建策略进行综述,首先回顾传统诱变育种和代谢工程指导的理性/半理性设计策略,探讨如何突破代谢工程经典框架的限制,实现全基因组水平定制化MCFs的快速构建,最后对这一新的构建范式的未来进行展望。 展开更多
关键词 生物制造 微生物细胞工厂 代谢工程 基因型-表型关联 数据驱动
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沼泽红假单胞菌作为微生物细胞工厂的应用 被引量:8
2
作者 李美洁 夏青青 +1 位作者 HARWOOD C S 杨建明 《生物加工过程》 CAS 2020年第1期27-34,共8页
沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)是一种紫色非硫细菌,具有新陈代谢代谢方式多样、可利用多种碳源、天然产多种化合物等优点,作为微生物细胞工厂具有很大的研究潜力,目前主要应用于废水处理和水产养殖领域。本文中,笔者从三... 沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)是一种紫色非硫细菌,具有新陈代谢代谢方式多样、可利用多种碳源、天然产多种化合物等优点,作为微生物细胞工厂具有很大的研究潜力,目前主要应用于废水处理和水产养殖领域。本文中,笔者从三个方面对沼泽红假单胞菌在微生物细胞工厂领域的研究应用进行总结,包括碳源的多样性、基因工程策略以及微生物细胞工厂的应用,如在产燃料燃气和萜烯化合物、微生物燃料电池、微生物电合成和光催化合成等领域。目前沼泽红假单胞菌作为微生物细胞工厂处于发展的初级阶段,笔者对其目前面临的难点进行了总结,并对其进一步的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 沼泽红假单胞菌 微生物细胞工厂 碳源 氢气 甲烷 萜烯化合物 产电微生物
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植物天然产物的微生物合成与转化 被引量:8
3
作者 薛海洁 王颖 李春 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期3825-3835,共11页
植物天然产物是一类结构复杂、性能多样的次级代谢产物,广泛应用于食品、药品、化妆品等多个领域。目前植物天然产物的主要来源依赖于从植物中提取,这种生产方式周期长且占用大量耕地。微生物细胞因其生长周期短、操作简便、环境友好、... 植物天然产物是一类结构复杂、性能多样的次级代谢产物,广泛应用于食品、药品、化妆品等多个领域。目前植物天然产物的主要来源依赖于从植物中提取,这种生产方式周期长且占用大量耕地。微生物细胞因其生长周期短、操作简便、环境友好、大规模发酵可控等优势而被广泛研究用以替代传统的植物提取法。目前利用微生物细胞工厂合成和转化植物天然产物已成为研究的热点,实现了萜类、黄酮、生物碱、皂苷等多种植物天然产物的合成和转化。本文分别从从头合成和生物转化的角度综述了微生物细胞工厂在植物天然产物合成中的应用,为更加系统、深入地研究植物天然产物的微生物合成与转化提供参考。 展开更多
关键词 微生物细胞工厂 植物天然产物 生物转化 萜类 黄酮 生物碱
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合成生物学时代基于非模式细菌的工业底盘细胞研究现状与展望 被引量:7
4
作者 杨永富 耿碧男 +5 位作者 宋皓月 胡蜜蜜 何桥宁 陈守文 白凤武 杨世辉 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期874-910,共37页
工业微生物底盘细胞的开发将为工业生物技术的发展提供优良的细胞工厂,有利于实现环境保护及经济可持续发展。基于合成生物学"设计-构建-测试-学习"(Design-Build-Test-Learn,DBTL)策略,对底盘细胞进行多维度的理性或半理性... 工业微生物底盘细胞的开发将为工业生物技术的发展提供优良的细胞工厂,有利于实现环境保护及经济可持续发展。基于合成生物学"设计-构建-测试-学习"(Design-Build-Test-Learn,DBTL)策略,对底盘细胞进行多维度的理性或半理性改造是实现"建物致知"以及"建物致用"目标的重要手段。文中简述了合成生物学DBTL策略中各步骤相关的重要技术方法;概述了部分重要模式微生物底盘细胞的策略与研究进展;重点比较介绍了工业生物技术领域具有特殊生理功能、利用一碳化合物及高效生产平台化合物的部分非模式细菌;同时也提出了实现优良、安全合成微生物细胞工厂构建与应用的策略。这些方法策略包括依靠合成生物学技术方法,综合模式与非模式微生物优势,开发应用经济、高效的高通量智能装备,建立分子组学与表型组学研究平台,推动多层次系统生物学与表型组学大数据的解析、整合、模拟与可视化,以及建立高质量的数字细胞模型和基因组优化的底盘细胞,推动高效、优良工业细胞工厂的理性设计、构建与应用。 展开更多
关键词 合成生物学 工业微生物 底盘细胞 微生物细胞工厂 非模式微生物 生物安全
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天然产物生物合成与微生物制造的挑战 被引量:1
5
作者 李秋阳 孙文涛 +2 位作者 秦磊 吕波 李春 《中国生物工程杂志》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期72-87,共16页
天然产物是大自然赐予人类的资源宝库,与人类的生活质量和健康息息相关。利用传统方式获取天然产物存在含量低、提取工艺复杂耗时以及资源不可持续等问题,而化学合成步骤繁琐、成本高,这些都严重制约了天然产物的广泛应用。合成生物学... 天然产物是大自然赐予人类的资源宝库,与人类的生活质量和健康息息相关。利用传统方式获取天然产物存在含量低、提取工艺复杂耗时以及资源不可持续等问题,而化学合成步骤繁琐、成本高,这些都严重制约了天然产物的广泛应用。合成生物学赋能的微生物细胞工厂通过变革天然产物的传统获取方式,实现高效、绿色及可持续的生物制造。分析天然产物传统获取方式面临的挑战,总结不同类型微生物细胞工厂的特点及天然产物合成案例。基于天然产物代谢通路的复杂性、底盘细胞的稳定性可能导致产物的结构和性质难以预测以及纯度和收率低等问题,从催化元件的局限、途径组装调控及底盘网络重塑的角度分析设计微生物细胞工厂的应对策略,并针对微生物制造产品的发展与应用提出政策建议。 展开更多
关键词 天然产物 生物制造 微生物细胞工厂 底盘细胞 生物安全
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氨基酸高产菌株创制的关键技术 被引量:1
6
作者 郭亮 高熙 张红霞 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1711-1727,共17页
氨基酸是构成蛋白质的基本单元,被广泛应用于食品、医药、饲料和化工等多个领域。利用微生物细胞工厂生产氨基酸,具备原料可再生、生产过程条件温和、产品纯度高、环境污染小等优点,能够助力实现碳中和。借助代谢工程和合成生物学技术,... 氨基酸是构成蛋白质的基本单元,被广泛应用于食品、医药、饲料和化工等多个领域。利用微生物细胞工厂生产氨基酸,具备原料可再生、生产过程条件温和、产品纯度高、环境污染小等优点,能够助力实现碳中和。借助代谢工程和合成生物学技术,对大肠杆菌(Escherichia coli)和谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)进行定向设计、改造与优化,创制了高产氨基酸的微生物细胞工厂,实现了支链氨基酸、天冬氨酸族氨基酸、谷氨酸族氨基酸和芳香族氨基酸的生物炼制。本文对高产氨基酸的大肠杆菌细胞工厂和谷氨酸棒杆菌细胞工厂创制过程进行分析,以期对高性能微生物细胞工厂的创制提供参考。 展开更多
关键词 微生物细胞工厂 支链氨基酸 天冬氨酸族氨基酸 谷氨酸族氨基酸 芳香族氨基酸
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非天然氨基酸细胞工厂的构建与应用 被引量:5
7
作者 汤晓玲 张慧敏 +1 位作者 柳志强 郑裕国 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1295-1306,共12页
非天然氨基酸在医药、农药、材料等领域得到广泛应用,其绿色、高效合成越来越受到关注。近年来,随着合成生物学的快速发展,微生物细胞工厂为非天然氨基酸的制造提供了重要手段。文中从合成途径的重构、关键酶的设计改造及与前体的协同... 非天然氨基酸在医药、农药、材料等领域得到广泛应用,其绿色、高效合成越来越受到关注。近年来,随着合成生物学的快速发展,微生物细胞工厂为非天然氨基酸的制造提供了重要手段。文中从合成途径的重构、关键酶的设计改造及与前体的协同调控、竞争性旁路途径的敲除、辅因子循环系统的构建等方面介绍了一系列非天然氨基酸细胞工厂构建与应用的研究进展,并从基于计算机深度学习的非天然氨基酸微生物细胞工厂设计新原则、与细胞和环境相适配的生物合成新途径,以及基于细胞适应性进化和智能发酵调控的生物制造新体系等方面对非天然氨基酸细胞工厂的进一步构建和应用进行了展望,提出了非天然氨基酸绿色、高效工业化生产的重要前景。 展开更多
关键词 合成生物学 微生物细胞工厂 非天然氨基酸 生物制造
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生物燃料高效生产微生物细胞工厂构建研究进展 被引量:2
8
作者 晏雄鹰 王振 +4 位作者 娄吉芸 张皓瑜 黄星宇 王霞 杨世辉 《合成生物学》 CSCD 2023年第6期1082-1121,共40页
生物燃料替代化石燃料可解决当前全球正面临的能源危机和环境危机。通过筛选、改造微生物,利用可再生资源高效生产具有经济效益和社会效益的生物燃料已成为可持续生物制造的重大发展方向。基于系统生物学理解并设计细胞工厂生物燃料的... 生物燃料替代化石燃料可解决当前全球正面临的能源危机和环境危机。通过筛选、改造微生物,利用可再生资源高效生产具有经济效益和社会效益的生物燃料已成为可持续生物制造的重大发展方向。基于系统生物学理解并设计细胞工厂生物燃料的合成途径与调控网络,利用合成生物学手段开发高产稳产微生物细胞工厂是实现生物燃料经济生产的重要手段。本文概述了当前生物燃料的主要种类及对应的代谢途径,并总结了当前主要生物燃料的生产情况。重点介绍从微生物物质代谢、能量代谢、生理代谢和信息代谢四个方面去认识、改造、开发微生物底盘细胞使其成为高产稳产的生物能源细胞工厂。此外,本文也对当前生物能源的生产瓶颈和挑战进行了总结,并从酶元件库的挖掘、合成途径的创建与优化、底盘细胞的理解和性能改善、发酵工艺的智能控制等方面提出了未来的发展方向和目标任务,强调了在未来的研究中,信息技术(IT)和生物技术(BT)交叉融合是能源细胞工厂构建的发展趋势,可为高效生物燃料细胞工厂的构建提供工具和资源,加速生物能源的产业化进程。 展开更多
关键词 合成生物学 生物燃料 微生物细胞工厂 代谢工程 信息技术 生物技术
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Design and construction of microbial cell factories based on systems biology 被引量:1
9
作者 Wenlong Yan Zhibei Cao +1 位作者 Mingzhu Ding Yingjin Yuan 《Synthetic and Systems Biotechnology》 SCIE CSCD 2023年第1期176-185,共10页
Environmental sustainability is an increasingly important issue in industry.As an environmentally friendly and sustainable way,constructing microbial cell factories to produce all kinds of valuable products has attrac... Environmental sustainability is an increasingly important issue in industry.As an environmentally friendly and sustainable way,constructing microbial cell factories to produce all kinds of valuable products has attracted more and more attention.In the process of constructing microbial cell factories,systems biology plays a crucial role.This review summarizes the recent applications of systems biology in the design and construction of microbial cell factories from four perspectives,including functional genes/enzymes discovery,bottleneck pathways identification,strains tolerance improvement and design and construction of synthetic microbial consortia.Systems biology tools can be employed to identify functional genes/enzymes involved in the biosynthetic pathways of products.These discovered genes are introduced into appropriate chassis strains to build engineering microorganisms capable of producing products.Subsequently,systems biology tools are used to identify bottleneck pathways,improve strains tolerance and guide design and construction of synthetic microbial consortia,resulting in increasing the yield of engineered strains and constructing microbial cell factories successfully. 展开更多
关键词 microbial cell factories Systems biology Functional genes/enzymes discovery Bottleneck pathways Strains tolerance Synthetic microbial consortia
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代谢工程改造微生物合成生物基单体的进展与挑战 被引量:1
10
作者 高聪 陈城虎 +1 位作者 陈修来 刘立明 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期4123-4135,共13页
单体是合成聚合物所用的小分子基础原料,目前主要来源于化石燃料。利用微生物制备生物基单体具有生产条件温和、环境友好、可持续的优势,是实现高分子材料行业绿色制造的重要途径。借助代谢工程和合成生物学元件,目前已经实现了多种单... 单体是合成聚合物所用的小分子基础原料,目前主要来源于化石燃料。利用微生物制备生物基单体具有生产条件温和、环境友好、可持续的优势,是实现高分子材料行业绿色制造的重要途径。借助代谢工程和合成生物学元件,目前已经实现了多种单体的微生物制造,然而与石油基生产工艺相比,这些单体微生物细胞工厂的生产性能普遍较低。围绕代谢工程改造微生物合成生物基单体过程中存在的瓶颈问题,本文基于具体案例分析,从廉价底物的高效利用、提高生物基单体合成效率、强化细胞环境耐受性三个方面,总结了改造微生物合成单体的最新研究进展。同时,讨论了单体微生物细胞工厂目前存在的挑战和未来发展方向。 展开更多
关键词 微生物细胞工厂 塑料单体 底物利用 调控策略 环境耐受性
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微生物细胞工厂的代谢调控 被引量:5
11
作者 刘洋 牟庆璇 +1 位作者 石雅南 于波 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1541-1563,共23页
代谢调控是构建微生物细胞工厂的重要技术手段。随着合成生物学技术的不断突破,挖掘和人工设计的高质量调控元件大幅度提升了对细胞代谢网络的改造能力;代谢调控研究也已从单基因的静态调控发展到系统水平上的智能精确动态调控。文中简... 代谢调控是构建微生物细胞工厂的重要技术手段。随着合成生物学技术的不断突破,挖掘和人工设计的高质量调控元件大幅度提升了对细胞代谢网络的改造能力;代谢调控研究也已从单基因的静态调控发展到系统水平上的智能精确动态调控。文中简要综述了近30年来代谢途径表达调控技术在代谢工程领域的研究进展。 展开更多
关键词 代谢工程 表达调控 合成生物学 细胞工厂
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微生物合成植物天然产物的细胞工厂设计与构建 被引量:4
12
作者 孙文涛 李春 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1202-1214,共13页
植物天然产物结构多样,具有丰富的生理活性与功能。利用微生物细胞工厂生产来源稀缺、获取难度大的植物天然产物具有经济可行、环境友好等优势。本文系统介绍了萜烯、黄酮以及生物碱的生物合成途径及其关键酶,阐述了差异转录组学、同功... 植物天然产物结构多样,具有丰富的生理活性与功能。利用微生物细胞工厂生产来源稀缺、获取难度大的植物天然产物具有经济可行、环境友好等优势。本文系统介绍了萜烯、黄酮以及生物碱的生物合成途径及其关键酶,阐述了差异转录组学、同功酶挖掘等途径解析与重构的方法。指出关键酶改造、途径动态调控、代谢区室化与代谢网络再平衡是增大外源途径代谢通量、抑制副产物合成、降低产物毒性与菌株代谢负担、提高目标产物合成能力的有效策略。提出了解析合成植物天然产物关键酶在微生物中的催化特异性机制、开发外源途径的高效组装方法等进一步提高微生物细胞工厂生产效率的建议。 展开更多
关键词 植物天然产物 微生物细胞工厂 途经重构 合成生物学
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微生物合成植物三萜及其皂苷化合物 被引量:4
13
作者 薛海洁 孙文涛 +2 位作者 赵雨佳 王颖 李春 《生物产业技术》 2019年第1期19-26,共8页
植物三萜及其皂苷化合物普遍存在于植物中,具有抗炎、抗过敏、保肝护肝等多种生物活性,因此被广泛应用于医药、农业和食品等多个行业。目前,植物三萜及其皂苷化合物的主要来源是从植物中直接提取,这种方式不仅消耗大量的人力物力而且会... 植物三萜及其皂苷化合物普遍存在于植物中,具有抗炎、抗过敏、保肝护肝等多种生物活性,因此被广泛应用于医药、农业和食品等多个行业。目前,植物三萜及其皂苷化合物的主要来源是从植物中直接提取,这种方式不仅消耗大量的人力物力而且会带来严重的环境问题。随着合成生物学及组学技术的快速发展,微生物因其生长快速、操作方便等优势成为广泛应用的宿主,这为替代传统的供应方式提供了可行的方法。然而,植物三萜类化合物复杂的合成途径和外源途径的代谢不平衡严重限制了其生产。综述了植物三萜及其皂苷化合物的生物合成途径,以及利用微生物细胞工厂合成三萜及其皂苷化合物的方法,并探讨了其高效微生物合成的策略。 展开更多
关键词 植物三萜及其皂苷化合物 微生物细胞工厂 氧化鲨烯环化酶 细胞色素P450酶 葡萄糖基转移酶
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基于工业环境扰动的微生物适应性进化
14
作者 汤晓玲 陈静祥 +1 位作者 柳志强 郑裕国 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期993-1008,共16页
合成生物学技术的快速发展极大提升了微生物细胞工厂的构建能力,为化学品的绿色高效生产提供了重要策略。然而,微生物细胞难以耐受高强度工业环境、抗逆性差,成为了限制其生产性能的关键因素。适应性进化是一种人为施加定向选择压力,使... 合成生物学技术的快速发展极大提升了微生物细胞工厂的构建能力,为化学品的绿色高效生产提供了重要策略。然而,微生物细胞难以耐受高强度工业环境、抗逆性差,成为了限制其生产性能的关键因素。适应性进化是一种人为施加定向选择压力,使微生物经过长期或短期驯化,获得适应特定环境的表型或生理性能的重要方法。近年来,随着微流控、生物传感器、组学分析等技术的发展,适应性进化为提升微生物细胞在工业环境下的生产性能奠定了基础。本文论述了适应性进化的关键技术及在提高微生物细胞工厂环境耐受性和生产效率方面的重要应用,并展望了适应性进化实现微生物细胞工厂在工业环境下高效运行的重要前景。 展开更多
关键词 适应性进化 工业环境扰动 微生物细胞工厂 耐受性 生产性能
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甾体化合物绿色生物制造:从生物转化到微生物从头合成 被引量:4
15
作者 熊亮斌 宋璐 +4 位作者 赵云秋 刘坤 刘勇军 王风清 魏东芝 《合成生物学》 CSCD 2021年第6期942-963,共22页
甾体化合物(简称甾体)分布广泛、功能卓越,在机体生长、物种繁育以及代谢调控等方面,发挥着难以取代的生理功能。因此,天然甾体及其衍生物被广泛用于生殖健康、内分泌调控等领域,是器官移植、重症感染等许多危重疾病的“刚需药”和“救... 甾体化合物(简称甾体)分布广泛、功能卓越,在机体生长、物种繁育以及代谢调控等方面,发挥着难以取代的生理功能。因此,天然甾体及其衍生物被广泛用于生殖健康、内分泌调控等领域,是器官移植、重症感染等许多危重疾病的“刚需药”和“救命药”。甾体结构复杂、构型精巧,很难通过化学全合成来生产,当前主要以天然甾体皂素或甾醇为原料,通过化学与生物转化相结合的半合成法获得。然而,甾体药物的生产路线长、工艺复杂、收率低,涉及大量有毒有害试剂和重金属催化剂的使用,污水废渣排放量大、处理难度高,总体成本居高不下。为改变此局面,推动产业的转型升级,大力开发绿色生物制造技术是行业健康发展的大势所趋。当前,甾体制药工业正处于以生物催化转化取代化学合成的产业升级阶段,随着高效酶和细胞转化的成功应用,传统的甾体生产模式正发生着深刻变化。在此基础上,若能进一步利用合成生物学技术,创建可高效从头合成甾体的微生物细胞工厂,则将彻底改变甾体制药的工业模式,切实实现甾体药物的绿色制造。近年来,已有利用微生物从头合成部分甾体化合物的报道,然而由于甾体的天然合成机制异常复杂,如何实现细胞工厂的高效生产,仍是目前面临的主要挑战。本文从甾体药物生产方式的演变出发,系统综述了甾体生物催化转化和从头合成的最新进展,重点阐述了甾体生物催化转化酶的挖掘及改造、微生物代谢转化甾醇机制的解析及转化细胞工厂的开发、微生物从头合成甾体人工路线的创建三部分内容,以期对甾体药物绿色生物制造的现状和趋势做出合理的总结与展望。 展开更多
关键词 甾体化合物 绿色生物制造 生物催化转化 从头生物合成 微生物细胞工厂
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代谢工程发展30年 被引量:4
16
作者 陈涛 崔真真 +2 位作者 户文亚 王智文 赵学明 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1477-1493,共17页
代谢工程学科建立30年以来先后与分子生物学、系统生物学和合成生物学发生深度的交叉融合,并在此基础上获得了飞速发展,极大地促进了生物技术产业的进步和升级。文中首先基于SCI论文发表情况对30年来代谢工程学术研究现状和我国在该领... 代谢工程学科建立30年以来先后与分子生物学、系统生物学和合成生物学发生深度的交叉融合,并在此基础上获得了飞速发展,极大地促进了生物技术产业的进步和升级。文中首先基于SCI论文发表情况对30年来代谢工程学术研究现状和我国在该领域的地位和影响力进行了分析,随后总结了近10年来系统生物学方法和合成生物学的主要使能技术在代谢工程中的应用。最后讨论了目前代谢工程发展中存在的主要问题和今后的发展趋势。 展开更多
关键词 代谢工程 系统生物学 合成生物学 微生物细胞工厂 生物基产品
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Optimization of microbial cell factories for astaxanthin production: Biosynthesis and regulations, engineering strategies and fermentation optimization strategies 被引量:3
17
作者 Mostafa Basiony Liming Ouyang +11 位作者 Danni Wang Jiaming Yu Liming Zhou Mohan Zhu Xuyuan Wang Jie Feng Jing Dai Yijie Shen Chengguo Zhang Qiang Hua Xiuliang Yang Lixin Zhang 《Synthetic and Systems Biotechnology》 SCIE 2022年第2期689-704,共16页
The global market demand for natural astaxanthin is rapidly increasing owing to its safety,the potential health benefits,and the diverse applications in food and pharmaceutical industries.The major native producers of... The global market demand for natural astaxanthin is rapidly increasing owing to its safety,the potential health benefits,and the diverse applications in food and pharmaceutical industries.The major native producers of natural astaxanthin on industrial scale are the alga Haematococcus pluvialis and the yeast Xanthopyllomyces dendrorhous.However,the natural production via these native producers is facing challenges of limited yield and high cost of cultivation and extraction.Alternatively,astaxanthin production via metabolically engineered non-native microbial cell factories such as Escherichia coli,Saccharomyces cerevisiae and Yarrowia lipolytica is another promising strategy to overcome these limitations.In this review we summarize the recent scientific and biotechnological progresses on astaxanthin biosynthetic pathways,transcriptional regulations,the interrelation with lipid metabolism,engineering strategies as well as fermentation process control in major native and non-native astaxanthin producers.These progresses illuminate the prospects of producing astaxanthin by microbial cell factories on industrial scale. 展开更多
关键词 ASTAXANTHIN Carotenoids Metabolic engineering microbial cell factories Lipid FERMENTATION ANTIOXIDANTS
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非常规酵母细胞工厂合成天然产物 被引量:4
18
作者 叶敏 高教琪 周雍进 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期12-24,共13页
天然产物在医药、美容、食品等行业具有重要的应用,随着人们需求的增加,迫切需要绿色可持续的生产过程。近年来,微生物细胞工厂合成天然产物发展迅速,目前常用的细胞工厂宿主包括大肠杆菌和酿酒酵母。与此同时,非常规酵母因其性状独特,... 天然产物在医药、美容、食品等行业具有重要的应用,随着人们需求的增加,迫切需要绿色可持续的生产过程。近年来,微生物细胞工厂合成天然产物发展迅速,目前常用的细胞工厂宿主包括大肠杆菌和酿酒酵母。与此同时,非常规酵母因其性状独特,如高密度有氧发酵、耐受温度和pH范围广,底物谱广泛(长链糖、脂肪酸、甲醇等),逐渐成为极具潜力的细胞工厂宿主。本文综述了近年来非常规酵母在天然产物合成方面的研究进展,主要集中在萜类和黄酮类化合物的生物合成,并对常用的改造手段和策略进行了介绍。在此基础上,系统讨论了新型非常规酵母细胞工厂存在的优势和不足之处,并总结了非常规酵母细胞工厂合成天然产物的挑战和机遇。 展开更多
关键词 非常规酵母 萜类化合物 黄酮类化合物 微生物细胞工厂 合成生物学
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Functional expression and regulation of eukaryotic cytochrome P450 enzymes in surrogate microbial cell factories 被引量:2
19
作者 Pradeepraj Durairaj Shengying Li 《Engineering Microbiology》 2022年第1期17-34,共18页
Cytochrome P450(CYP)enzymes play crucial roles during the evolution and diversification of ancestral monocel-lular eukaryotes into multicellular eukaryotic organisms due to their essential functionalities including ca... Cytochrome P450(CYP)enzymes play crucial roles during the evolution and diversification of ancestral monocel-lular eukaryotes into multicellular eukaryotic organisms due to their essential functionalities including catalysis of housekeeping biochemical reactions,synthesis of diverse metabolites,detoxification of xenobiotics,and con-tribution to environmental adaptation.Eukaryotic CYPs with versatile functionalities are undeniably regarded as promising biocatalysts with great potential for biotechnological,pharmaceutical and chemical industry applica-tions.Nevertheless,the modes of action and the challenges associated with these membrane-bound proteins have hampered the effective utilization of eukaryotic CYPs in a broader range.This review is focused on comprehen-sive and consolidated approaches to address the core challenges in heterologous expression of membrane-bound eukaryotic CYPs in different surrogate microbial cell factories,aiming to provide key insights for better studies and applications of diverse eukaryotic CYPs in the future.We also highlight the functional significance of the previously underrated cytochrome P450 reductases(CPRs)and provide a rational justification on the progression of CPR from auxiliary redox partner to function modulator in CYP catalysis. 展开更多
关键词 Cytochrome P450 enzymes Cytochrome P450 reductase Membrane-bound proteins N-terminal transmembrane domain Heterologous expression microbial cell factories Redox partners Electron transfer
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Raising the production of phloretin by alleviation of by-product of chalcone synthase in the engineered yeast 被引量:3
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作者 Chunmei Jiang Xiaonan Liu +8 位作者 Xianqing Chen Yi Cai Yibin Zhuang Tian Liu Xiaoxi Zhu Hui Wang Yuwan Liu Huifeng Jiang Wen Wang 《Science China(Life Sciences)》 SCIE CAS CSCD 2020年第11期1734-1743,共10页
Phloretin is an important skin-lightening and depigmenting agent from the peel of apples. Although de novo production of phloretin has been realized in microbes using the natural pathway from plants, the efficiency of... Phloretin is an important skin-lightening and depigmenting agent from the peel of apples. Although de novo production of phloretin has been realized in microbes using the natural pathway from plants, the efficiency of phloretin production is still not enough for industrial application. Here, we established an artificial pathway in the yeast to produce phloretin via assembling two genes of p-coumaroyl-CoA ligase(4CL) and chalcone synthase(CHS). CHS is a key enzyme which conventionally condenses a CoA-tethered starter with three molecules of malonyl-CoA to form the backbone of flavonoids. However, there was 33% of byproduct generated via CHS by condensing two molecules of malonyl-CoA during the fermentation process. Hence, we introduced a more efficient CHS and improved the supply of malonyl-CoA through two pathways;the by-product ratio was decreased from 33% to 17% and the production of phloretin was improved from 48 to 83.2 mg L^(-1). Finally, a fed-batch fermentation process was optimized and the production of phloretin reached 619.5 mg L^(-1), which was 14-fold higher than that of the previous studies. Our work established a platform for the biosynthesis of phloretin from the low-cost raw material 3-(4-hydroxyphenyl) propanoic acid and also illustrated the potential for industrial scale bio-manufacturing of phloretin. 展开更多
关键词 PHLORETIN Saccharomyces cerevisiae metabolic engineering microbial cell factories fed-batch fermentation
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