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合成生物学
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合成生物学/Journal Synthetic Biology JournalCSCDCSTPCD北大核心
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    真菌源非核糖体肽类药物生物合成及代谢工程

    陈锡玮张华然邹懿
    571-592页
    查看更多>>摘要：真菌源非核糖体肽类(NRP)药物因其活性优异、结构多样而备受关注.至今美国食品药品监督管理局(FDA)已批准了数十种真菌NRP药物,包括环孢菌素、头孢菌素和棘白菌素等重磅药物.这些NRP药物均由非核糖体肽合成酶(NRPS)催化形成,其多样化的结构域和模块数量决定了产物骨架的多样性,从而为天然源活性NRP的开发提供了广阔的空间.此外,骨架结构上的特殊后修饰过程往往为NRP药物提供了强效的药效基团,进一步扩充了 NRP结构与活性的多样性.本文综述了真菌NRP药物的研究进展,主要涵盖药物活性、生物合成途径、酶学机理和代谢工程改造等.深入了解真菌NRP药物生物合成途径不仅有助于理解相关的酶学组装机制,还有望为新型真菌NRP药物及其衍生物的深度开发提供重要的指导和参考.

    真菌非核糖体肽非核糖体肽合成酶生物合成酶学组装机制代谢工程

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    双嵌入家族抗肿瘤非核糖体肽的生物合成研究进展

    施鑫杰杜艺岭
    593-611页
    查看更多>>摘要：双嵌入家族(bisintercalator)非核糖体肽是一类由放线菌产生的C2中心对称的环状肽类化合物,能够通过其结构中两个独特的发色基团插入到DNA分子中,因此具有良好的抗菌和抗肿瘤等生物活性.这些家族化合物的结构多样性主要源于芳香杂环、氨基酸种类和数量以及修饰基团的不同.这些结构差异不仅导致其抗菌和抗肿瘤活性的强度和选择性的不同,还赋予了它们抗真菌、抗疟、抗病毒等其他活性.本文总结了双嵌入家族非核糖体肽的结构与活性和生物合成途径,展望了其未来发展方向以及面对的挑战.双嵌入家族非核糖体肽的分子结构复杂,化学合成非常具有挑战性,微生物发酵是生产此家族化合物的主要方法.近年来,双嵌入非核糖体肽类家族的生物合成途径得到了较为系统的研究,该家族主要代表性分子的肽链骨架组装、起始单元的生物合成以及后修饰过程已被基本阐明.这些研究成果不仅揭示了一系列微生物次级代谢中新颖的生物合成酶家族和酶催化机理,也为通过合成生物技术对该家族分子进行分子结构创新提供了珍贵的生物催化组件.这些生物合成的理论知识将进一步推动这一具有前景的天然产物家族的精准发现与后续的药物开发研究.

    非核糖体肽双嵌入家族天然产物抗肿瘤化合物生物合成

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    放线菌聚酮类化合物生物合成体系重构研究进展

    谢皇郑义蕾苏依婷阮静怡...
    612-630页
    查看更多>>摘要：放线菌因其丰富的次级代谢产物而成为候选药物发掘的宝贵资源库,其蕴含的活性化合物包含聚酮类、非核糖体肽类、氨基糖苷类、萜类等,其中聚酮类化合物占比最大.大环内酯是聚酮类化合物的典型,常常被用作抗生素、抗肿瘤剂、免疫抑制剂、抗寄生虫剂等,具有重要的生物学意义.本文立足聚酮类大环内酯的生物合成过程,提出了从基因组重塑、调控通路重组、组合代谢工程及聚酮类化合物结构的衍生与多样化等多角度,实现放线菌聚酮类生物合成体系的优化,为工业规模生产聚酮类药物及其新型衍生物提供技术支撑.通过这种多维度的方法,结合最新的合成生物学使能技术,遵循绿色、环保、高效和可持续的策略,可以更有效地优化和增强放线菌中聚酮类化合物的生产,为未来药物的开发和生产提供新的可能性.

    放线菌聚酮菌种重构产量代谢工程合成生物学

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    中药药效成分群的合成生物学研究进展

    查文龙卜兰訾佳辰
    631-657页
    查看更多>>摘要：中药是中华民族的文化瑰宝,也是我国在新药创制领域的重要驱动力.许多中药材来源于稀缺物种,其药效物质的规模化获取困难,是制约中药新药创制研究的重要瓶颈.合成生物学的出现和快速发展为解决这一瓶颈问题提供了新的途径.目前,中药药效物质的合成生物学研究在单个药效分子的生物制备方法上取得了重要进展.中药的药效主要源于多成分作用的叠加和协同,所以药效成分群是中药药效物质的主要形式,然而针对药效成分群的合成生物学研究鲜有报道.建立中药药效成分群合成生物技术的关键是精确调控组成分子的比例,从而产出优质药效成分群.本文首先总结了挥发油、总皂苷、总黄酮、总木脂素、总生物碱等重要类型中药药效成分群形成机制的研究进展.然后,重点以檀香挥发油为例,介绍如何通过酶工程和代谢工程的联合运用实现药效成分群成分比例和产量的双重优化.最后,对中药药效成分群合成生物学领域的未来研究重点进行了展望,包括:(1)加强中药药效成分群生物合成途径解析方面的研究,重点深入阐明复杂药效成分群的形成机制;(2)加强代谢优化手段方面的创新研究,重点揭示未知代谢调控机制并基于此发展创新调控策略;(3)加强酶工程方法学的创新研究,重点发展新型理性设计和定向进化的联用技术以及人工智能辅助的酶工程技术.

    中药药效成分群合成生物学途径解析挥发油皂苷黄酮木脂素生物碱

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    CRISPR/Cas9编辑系统在微生物天然产物研究中的应用

    惠真唐啸宇
    658-671页
    查看更多>>摘要：微生物作为天然产物的巨大宝库,一直以来都是研究人员挖掘和开发新的活性化合物的重要来源.目前,利用基因编辑工具发现、生物合成和代谢调控天然产物的研究方法受到该领域研究者的广泛关注.CRISPR/Cas9遗传编辑系统以其独特的灵活靶向优势克服了其他遗传编辑方法常见的对序列同源或位点限制,简化了实验步骤,提高了实验效率,促进了天然产物研究领域的发展.本文主要介绍CRISPR/Cas9系统在微生物天然产物发现、生物合成和工程改造方面的应用,分别从CRISPR/Cas9系统的发展、天然产物生物合成基因簇的克隆和遗传编辑、天然产物结构衍生化和代谢调节、沉默天然产物基因簇的激活这几个方面阐述CRISPR/Cas9系统在微生物天然产物研究领域的优势.最后,针对CRISPR/Cas9系统无法克服的重组效率和宿主适应性问题提供了可行的解决思路.相信随着合成生物学和信息技术的发展,越来越多的与CRISPR/Cas9系统相关的遗传操作工具和方法会被开发,将不断推动天然产物领域的发展进步.

    CRISPR/Cas9天然产物微生物合成生物学异源表达结构衍生化启动子工程代谢工程

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    CRISPR/Cas基因编辑及其新兴技术在丝状真菌研究中的系统应用

    陈盈盈刘扬史俊杰马俊英...
    672-693页
    查看更多>>摘要：丝状真菌(filamentous fungi)具有独特的形态和细胞构造,与人类健康和工农业生产息息相关,对这类生物资源的开发和利用高度依赖高效的基因编辑平台.然而,由于丝状真菌复杂多样的遗传背景,使用传统的基因编辑技术较难实现大范围的基因编辑,极大地妨碍了丝状真菌的遗传学研究.CRISPR/Cas(clustered regularly interspaced short palindromic repeat/CRISPR-associated protein)技术的出现,打破了这一困境,促进了不同种属和不同来源的丝状真菌的基因编辑,为丝状真菌的基础和应用研究带来了革命性的突破.本文简述了 CRISPR/Cas系统的作用机理、分类及基于CRISPR的各种新型技术,归纳总结了丝状真菌中现有的CRISPR/Cas9系统功能组分、多种新兴CRISPR/Cas技术在丝状真菌中的应用现状以及海洋真菌中的CRISPR/Cas技术的应用情况.最后,对CRISPR/Cas系统在丝状真菌中应用进展缓慢、编辑效率低和脱靶效应等问题以及针对这些问题的潜在解决方法进行总结和展望,以期为不同类型的丝状真菌基因编辑平台的构建提供参考.

    丝状真菌海洋真菌CRISPR/Cas基因编辑

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    征稿简则

    封3页
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