期刊,合成生物学 2022年卷5期_国家学术搜索

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合成生物学

合成生物学/Journal Synthetic Biology JournalCSCDCSTPCD北大核心

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调控工程在光合蓝细菌中的应用

董正鑫孙韬陈磊张卫文...

966-984页

查看更多>>摘要：能源短缺与环境污染问题限制着人类发展,光合蓝细菌因能够利用太阳能将CO2固定生成燃料和化学品而受到广泛关注.迄今为止,在光合蓝细菌中已实现近百种燃料和化学品由CO2的生物合成,有望促进CO2的资源化利用并助力"碳中和".调控工程能够实现基因表达多层次调控及代谢网络的全局性调控,是提高光合蓝细菌CO2固定效率的有效手段.本文首先归纳了光合蓝细菌底盘中的双组分信号转导系统、调控小RNA和σ因子等3种主要调控系统的分类、作用过程以及功能;介绍了光合蓝细菌调控系统中的调控元件功能研究,系统总结了光合蓝细菌中通过调控系统元件改造,提高底盘鲁棒性、优化产品生产所进行的调控工程;最后,讨论了光合蓝细菌中调控工程的未来研究方向,重点包括调控系统功能阐明、工具开发、多基因调控、调控系统蛋白工程改造和系统调控工程等.总之,有望通过系统调控工程,实现对光合蓝细菌底盘细胞全局代谢网络的精确调控.

关键词：

光合蓝细菌自养型细胞工厂碳中和调控工程双组分系统小RNAσ因子

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植物二氧化碳代谢途径改造研究进展

史梦琳周琳王庆赵磊...

985-1005页

查看更多>>摘要：降碳减排是我国可持续发展过程中的一项重大战略决策.为如期实现"碳达峰、碳中和"宏伟目标,我国需在提高生态碳汇能力上取得突破.植物光合作用有利于增加地球碳汇,而光呼吸和呼吸作用过程则释放CO2.自然状态下,上述CO2代谢过程能量利用率低、人工改造并提高植物CO2固定的难度较大.因此,在植物体内重构新的人工代谢途径,有望大幅提高植物CO2固定能力,是解决人类社会发展瓶颈的有效途径之一.本文分别介绍了植物光合作用、光呼吸和呼吸作用中与CO2固定、释放相关途径,并指出可用于改造的潜在靶点;重点综述了植物体内已构建的人工固碳途径及其代谢原理,系统分析评价了不同途径的CO2固定能力和限制因素;最后,对人工设计及合成植物CO2代谢通路、基于零碳排放的新型物质生产等关键问题进行了探讨,并对植物CO2代谢途径的改造发展趋势进行了展望.

关键词：

植物CO2代谢改造合成生物学碳中和

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酶促生物电催化系统的设计构建与强化

崔馨予吴冉冉王园明朱之光...

1006-1030页

查看更多>>摘要：酶促生物电催化是一种绿色高效的催化技术,充分结合了生物酶催化和电催化的优点,可实现化学能和电能的相互转换,目前已在生物发电、电能存储、CO2固定、传感与监测等方面受到广泛关注.本综述分析了酶促生物电催化的发展现状与当前面临的挑战,从合成生物学的角度详细介绍了氧化还原酶的结构功能和酶促生物电催化系统的基本要素,探讨了酶的改造,包括定向进化、理性设计和引入非天然组件等,以及通过构建多酶复合体模块和强化生物-非生物界面电子传递等方法以提高系统性能.围绕电子传递和能量转化效率等问题,阐述了酶的定向固定方法、电子传递机制以及电极材料设计原则.此外,总结了酶促生物电催化技术在酶燃料电池、生物传感器、化学品酶电合成等合成生物学相关领域的前沿应用.最后,本文展望了未来前景,并提出了从设计改造电活性生物元件、拓宽反应电势、放大反应系统等方面进一步提升酶促生物电催化系统的性能和可应用性.

关键词：

酶促生物电催化氧化还原酶酶工程电子传递酶电极

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电能细胞的合成生物学设计构建

由紫暄李锋宋浩

1031-1059页

查看更多>>摘要：电能细胞具有与外界环境进行双向电子交换的能力,包括向外界环境释放电子的产电细胞,以及从外界环境获取电子的噬电细胞,在微生物电化学系统中发挥微生物电催化剂的核心作用.以电能细胞为核心的微生物电化学系统在生态环境治理、绿色能源开发、化学品高效合成等方面有着广泛应用.但是野生电能细胞因其摄取底物能力弱、胞内电子通量小、双向跨膜电子传递效率低、生物膜形成能力差等原因,化学能到电能的双向转化效率受到极大限制,是实现微生物电化学系统大规模产业化应用的核心瓶颈.本综述聚焦近5年电能细胞合成生物学改造的最新研究进展,通过分析双向电子传递的分子机制,分类汇总产电细胞和噬电细胞的合成生物学改造策略:①工程产电细胞(强化产电细胞的胞内电子生成、胞外传递效率,具体为拓宽底物谱、增强还原力转化,提高胞外传递能力、促进电极生物膜形成);②工程噬电细胞(强化噬电细胞胞外电子摄取、还原力转化、产物合成效率,包括提高噬电细胞电子摄取和还原力转化,调控细胞代谢路径电合成化学品和生物燃料).最后,展望了未来高效电能细胞和微生物电化学系统的设计与构建.

关键词：

电能细胞合成生物学生物电催化双向电子传递电活性生物膜

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征稿启事

封3页

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