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期刊信息/Journal information
生物工程学报
生物工程学报

杨胜利

月刊

1000-3061

cjb@im.ac.cn

010-64807509

100101

北京朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所B401

生物工程学报/Journal Chinese Journal of BiotechnologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《生物工程学报》是国内外公开发行的全国性学术期刊, 由中国科学院微生物研究所和中国微生物学会共同主办。主要报道生物工程研究的新发展、新成果、新技术。刊登的内容包括：基因工程、细胞工程、酶工程、生化工程、组织工程、生物信息、生物制药、生物芯片等。栏目设有：综述、研究报告、研究简报、技术与方法等。《生物工程学报》创刊于1985年。20多年来，本刊始终以推动生命技术发展和促进国家经济建设为宗旨，及时报道我国生物工程方面的重要研究成果, 有力地促进了国内在这一领域的学术交流，为科研教学和经济建设发挥了积极的作用。本刊已被美国<CA>,<BA>，<MEDLINE>,及<俄罗斯文摘>、中国生物学文摘、中国科学引文数据库、万方数据库、中国科技期刊光盘版等检索系统收录，是中国自然科学核心期刊。
正式出版
收录年代

    化学品生物合成专刊序言

    周雍进
    2101-2107页
    查看更多>>摘要：以酶及微生物细胞催化剂结合工程学方法将廉价、废弃原料进行高效生物转化可实现化学品的可持续生产.近年来,合成生物学、系统生物学及酶工程等技术的快速发展大大推动了化学品的可持续生物制造,既实现了多种新型化学品的生物合成,又显著提高化学品的生物合成效率.为展示化学品生物合成的最新进展并促进绿色生物制造的发展,《生物工程学报》特组织出版化学品生物合成专刊,从酶催化与生物合成机制、微生物细胞合成、一碳生物炼制以及关键核心技术等方面,介绍化学品生物合成的最新前沿、挑战以及潜在解决方案.

    合成生物学酶催化细胞工厂生物制造基因编辑

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    植物乳杆菌谷氨酸脱羧酶催化pH范围的理性改造及高效转化生产γ-氨基丁酸

    肖杰文韩瑾乔郅钠张国栋...
    2108-2125页
    查看更多>>摘要：γ-氨基丁酸可由谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase,GAD)催化谷氨酸一步合成,反应体系成分简单、环境友好.然而,绝大多数GAD酶催化pH偏酸性且反应范围狭小,需要加入无机盐维持最适催化环境,增加了生产附加成分.此外,随着产物 γ-氨基丁酸的生成,溶液 pH 会逐渐上升,不利于 GAD 酶的持续转化.本研究首先从实验室保藏的一株高产 γ-氨基丁酸的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)中克隆得到谷氨酸脱羧酶LpGAD,基于酶蛋白表面电荷修饰,选择 9 个位点进行定点突变及组合突变,酶学性质表征结果显示三突变体 LpGADS24R/D88R/Y309K在催化 pH 区间内酶活力整体提高,尤其拓宽了在偏中性pH 6.0下的酶活,为野生酶的1.68倍.接下来,通过分子动力学模拟解析了酶活提高的机理.此外,将Lpgad与LpgadS24R/D88R/Y309K突变基因分别在谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)E01 中过表达,通过优化确定了摇瓶最适转化条件为反应温度40℃,菌体量OD600=20,底物L-谷氨酸 100.0 g/L,5-磷酸吡哆醛添加量为 100 μmol/L.5 L发酵罐中,不调节 pH,通过分批投料底物 L-谷氨酸,γ-氨基丁酸产量高达 402.8 g/L,较对照菌株提高了1.63倍.本研究成功拓宽了LpGAD的pH催化范围及酶活,提高了γ氨基丁酸的转化效率,为实现其规模化工业生产奠定了基础.

    γ-氨基丁酸谷氨酸脱羧酶pH改造表面电荷全细胞转化

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    半理性设计进化土曲霉来源的ω-转氨酶AtTA热稳定性

    蔡婷婷曹佳仁邱帅吕常江...
    2126-2140页
    查看更多>>摘要：ω-转氨酶(ω-transaminase,ω-TA)作为一种天然的生物催化剂,在手性胺类化合物的合成中具有较好的应用前景.但ω-TA在催化非天然底物的反应过程中存在稳定性差、活性低的缺陷,大大限制了 ω-TA 的应用.为改善此缺陷,针对来源于土曲霉(Aspergillus terreus)的(R)-ω-TA(At TA),采用基于分子动力学模拟的计算机辅助设计与随机突变、组合突变相结合的策略进行酶的热稳定性改造,获得了热稳定性与活性同步提高的最佳突变酶At TA-E104D/A246V/R266Q(M3).与At TA野生酶(wild-type,WT)相比,M3 的半衰期t1/2(35℃)由 17.8 min提升至 102.7 min,提升了 4.8 倍,半失活温度T1050 比WT(38.1℃)提高 2.2℃.最佳突变酶M3 对丙酮酸和 1-(R)-苯乙胺的催化效率分别是野生酶的 1.59 倍和 1.56 倍.分子动力学模拟与分子对接结果表明,分子内氢键与疏水相互作用的增加所导致 α-螺旋的加固稳定是酶热稳定性提升的主要原因;底物分子与结合口袋氨基酸之间氢键相互作用的增加以及底物结合口袋体积的增大是导致 M3 催化效率提升的主要原因.底物谱测定结果表明,相较于 WT,M3 对 11 种芳香酮类化合物的催化性能均有所提升,进一步说明M3 对手性胺的合成具有更高的应用价值.

    手性胺ω-转氨酶热稳定性半理性设计分子动力学模拟α-螺旋

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    机器学习在蛋白质功能预测领域的研究进展

    池燕飞李春冯旭东
    2141-2157页
    查看更多>>摘要：蛋白质是有机生命体内不可或缺的化合物,在生命活动中发挥着多种重要作用,了解蛋白质的功能有助于医学和药物研发等领域的研究.此外,酶在绿色合成中的应用一直备受人们关注,但是由于酶的种类和功能多种多样,获取特定功能酶的成本高昂,限制了其进一步的应用.目前,蛋白质的具体功能主要通过实验表征确定,该方法实验工作繁琐且耗时耗力,同时,随着生物信息学和测序技术的高速发展,已测序得到的蛋白质序列数量远大于功能获得注释的序列数量,高效预测蛋白质功能变得至关重要.随着计算机技术的蓬勃发展,由数据驱动的机器学习方法已成为应对这些挑战的有效解决方案.本文对蛋白质功能及其注释方法以及机器学习的发展历程和操作流程进行了概述,聚焦于机器学习在酶功能预测领域的应用,对未来人工智能辅助蛋白质功能高效研究的发展方向提出了展望.

    人工智能机器学习蛋白质功能功能预测

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    多酶级联反应的构建及其在双官能团功能化学品合成中的应用

    李举谋石焜张志钧许建和...
    2158-2189页
    查看更多>>摘要：利用多酶级联催化反应合成精细化学品是近年来生物催化领域的研究热点.通过构建体外多酶级联体系,可以替代传统的化学合成法,实现多种双官能团功能化学品的绿色合成.本文系统介绍了多酶级联催化反应中不同级联方式的特点及其构建策略,总结了级联反应中元件酶常用的筛选方法、NAD(P)H和ATP等辅酶的再生策略及其在多酶级联反应中的应用,并且阐述了多酶级联催化反应体系在 6 种双官能团功能化学品,包括 ω-氨基脂肪酸、烷基内酰胺、α,ω-二元羧酸、α,ω-二胺、α,ω-二醇、ω-氨基醇合成中的应用.

    多酶级联构建策略辅酶再生生物催化双官能团化学品

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    脱落酸生物合成研究进展

    李可心王颖姚明东肖文海...
    2190-2203页
    查看更多>>摘要：脱落酸作为一种抑制生长的植物激素,是平衡植物内源激素和调节生长代谢的关键因子.脱落酸具有提高作物抗旱耐盐、减少果实褐变的作用,同时可降低疟疾发病率、刺激胰岛素分泌,因此在农业和医药领域有着广阔的应用前景.相较于传统的植物提取法和化学合成法,利用微生物合成脱落酸是一种经济、可持续的来源方式.目前利用天然微生物如灰葡萄孢霉菌、蔷薇色尾孢菌等合成脱落酸的研究已经取得了诸多进展,而脱落酸的异源微生物合成研究相对较少.酿酒酵母、解脂耶氏酵母、大肠杆菌等工程菌株作为天然产物异源合成的常用宿主,具有遗传背景清晰、易于操作、便于工业化生产等优势,因此利用微生物异源合成脱落酸是一种更具潜力的生产方式.本文着重从底盘细胞的选择、关键酶的筛选与表达强化、辅因子的调节、增强前体供应及促进脱落酸外排 5 个方面对微生物异源合成脱落酸的研究进行综述.最后,对该领域的未来发展方向进行了展望.

    脱落酸异源合成关键酶优化底盘选择产物外排

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    四乙酰基植物鞘氨醇生物合成的研究进展

    崔柳伟王凯峰纪晓俊
    2204-2214页
    查看更多>>摘要：四乙酰基植物鞘氨醇(tetraacetyl phytosphingosine,TAPS)是一种性能卓越的天然护肤品原料,经去乙酰化后生成的植物鞘氨醇可作为前体合成保湿护肤品神经酰胺,因此广泛应用于护肤化妆品行业.非常规酵母威克汉姆西弗酵母(Wickerhamomyces ciferrii)是已知的唯一可天然分泌四乙酰基植物鞘氨醇的微生物,目前已成为四乙酰基植物鞘氨醇工业生产的宿主.本文介绍了四乙酰基植物鞘氨醇的发现、功能及其生物合成途径,综述了近年来利用单倍体筛选、诱变育种和代谢工程改造威克汉姆西弗酵母高产四乙酰基植物鞘氨醇的研究进展,并展望了实现四乙酰基植物鞘氨醇工业生产的未来发展方向.

    四乙酰基植物鞘氨醇威克汉姆西弗酵母植物鞘氨醇合成生物学

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    功能膜微域在七烯甲萘醌合成过程中的作用解析

    董雅君崔世修刘延峰李江华...
    2215-2230页
    查看更多>>摘要：功能膜微域(functional membrane microdomains,FMMs)是细菌细胞质膜上富含脚手架蛋白和聚异戊二烯类物质的结构域,参与细胞生命活动的多个过程.本研究主要聚焦于揭示FMMs与 MK-7 之间的相关性,并对 MK-7 合成进行代谢调控.首先,通过荧光标记初步确定FMMs和MK-7 在细胞膜上存在相关性;其次通过分析FMMs破坏前后细胞膜上MK-7 含量的变化以及细胞膜有序度的变化情况,明确MK-7是FMMs的聚异戊二烯类关键组分;接下来,采用可视化分析探究 MK-7 合成过程中部分关键酶的亚细胞定位,并通过 FloA 将胞内游离的途径酶Fni、IspA、HepT和YuxO定位至FMMs中,进而实现MK-7 合成途径的区室化,最终成功获得一株高产MK-7的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)菌株BS3AT,摇瓶水平MK-7产量达到 300.3 mg/L,3 L发酵罐中MK-7 产量为 464.2 mg/L.

    枯草芽孢杆菌功能膜微域七烯甲萘醌可视化分析膜有序度区室化

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    利用酵母菌生产有机酸的研究进展

    张瑞元朱翊凡曾杜文魏士昊...
    2231-2247页
    查看更多>>摘要：有机酸是含有一种或多种低分子量酸性基团(如羧基、磺酸基)的可生物合成的有机化合物,广泛应用于食品、农业、医药、生物基材料工业等领域.酵母菌具有生物安全、抗逆性强、底物谱广泛、方便遗传改造,以及大规模培养技术成熟等独特优点,因此利用酵母菌生产有机酸的研究日益受到国内外学者的关注.目前利用酵母生产有机酸还存在浓度低、副产物多,以及发酵效率低等缺陷.随着酵母菌代谢工程和合成生物学技术的发展,利用酵母菌生产有机酸取得了快速进展.本文总结了利用酵母合成 11 种有机酸的研究,包括内源和异源合成的大宗羧酸和高价值有机酸,并对该领域的未来研究方向进行了展望.

    酵母有机酸生物合成生物基材料代谢调控

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    微生物发酵法生产S-腺苷甲硫氨酸的研究进展

    李美京米哲言王金浩胡忠策...
    2248-2264页
    查看更多>>摘要：S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl-L-methionine,SAM)广泛存在于生物体内,主要参与生物体内的转甲基过程、转硫过程及转氨丙基过程,具有重要的生理功能,其生产备受重视.目前SAM生产的研究主要集中于微生物发酵法,该方法与化学合成法和酶催化法相比,成本较低且更容易实现工业化生产.随着需求量的迅速增加,通过菌种改良提高SAM产量备受关注.当前SAM生产菌种改良的主要策略包括常规育种和代谢工程.本文综述了提高微生物生产SAM能力的近期研究进展并探讨了SAM生产中的瓶颈问题及解决方法,以期为进一步提高SAM产量提供思路.

    S-腺苷甲硫氨酸生理功能常规育种代谢工程

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