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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
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    生物电化学系统对运动发酵单胞菌代谢的影响

    张家威王亮爱赛姆 克热尼吴双双...
    2513-2522页
    查看更多>>摘要：生物电化学系统能促进微生物与电极间的相互作用,从而改变微生物的代谢状态.本工作为研究运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)在电环境中的代谢表现,在外接3 V电源的H型电化学发酵装置中测试了其发酵效能.结果表明,相比于无电压的对照,阳极甘油产量上升24％,阴极葡萄糖消耗上升16％,产物乙醇和琥珀酸的产量也分别上升13％和8％.转录组分析表明,代谢物的显著改变归因于电环境导致的有机酸代谢、氧化还原平衡、电子传递等通路的改变.从表达差异显著的基因中挑选了代表胞内氧化还原平衡、生物膜形成和电子传递的3个基因ZMO1060(编码超氧化物歧化酶)、ZMO0401(编码二鸟苷酸磷酸二酯酶)和ZMO1819(编码固氮蛋白)进行验证,结果表明过表达ZMO1060和ZMO1819能够更显著地改变生物电化学系统中Z.mobilis的代谢.本工作为应用生物电化学系统调控微生物代谢物生产提供了参考.

    运动发酵单胞菌生物电化学系统转录组代谢电子传递

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    三种不同来源的α-葡糖苷酶合成L-抗坏血酸2-葡糖苷的比较

    丁伟秋周伟杰谢春芳刘大岭...
    2523-2533页
    查看更多>>摘要：L-抗坏血酸2-葡糖苷(L-ascorbic acid 2-glucoside,AA-2G)是L-抗坏血酸(L-ascorbic acid,L-AA)的衍生物,相比L-AA,其稳定性极好,并且容易被人体利用.α-葡糖苷酶(alpha glucosidase,AG)是最早发现可以产生AA-2G的酶,但合成效率很低.本研究的目的是通过系统评价来源于黑曲霉、粳稻以及大鼠的AG合成AA-2G的活性,为进一步分子改良提高AG合成AA-2G功能筛选候选AG出发酶.人工合成黑曲霉、粳稻以及大鼠来源的AG基因,构建重组工程菌,表达和纯化3种重组酶(AAG,JrAG,RAG),并对它们产生AA-2G的条件进行优化,在最适反应条件下,比较这3种酶的活力、合成AA-2G的产量和转糖率等.研究结果显示,JrAG的比活力为1.9 U/mg、生成AA-2G的量为2 577.2 mg/L、转糖苷率为7.6％;AAG的比活力为1.0 U/mg、生成AA-2G的量为153.10 mg/L、转糖苷率为0.5％;RAG的比活力为0.4U/mg、生成AA-2G的量为861.0 mg/L、转糖苷率为2.5％;在这3种来源的AG重组酶中,JrAG的比活力和转糖率最高.JrAG具有较高转麦芽糖合成AA-2G的活性,是进一步分子改良提高合成AA-2G产量的良好出发酶,本研究结果也可为开展AG在AA-2G合成的相关研究提供参考.

    α-葡糖苷酶L-抗坏血酸2-葡糖苷酶法合成麦芽糖粳稻

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    ABC转运蛋白SgnA/B促进纳他霉素胞外转运与高产

    宗工理陈曦张振涂煜...
    2534-2548页
    查看更多>>摘要：纳他霉素是一种天然、广谱、高效的多烯大环内酯类还原性抗真菌剂,广泛应用于食品真菌污染的防治和临床真菌感染的治疗.纳他霉素胞外转运效率可能是限制褐黄孢链霉菌(Streptomyces gilvosporeus)发酵高产纳他霉素的重要因素.通过生物信息学及分子对接技术分析纳他霉素胞外转运蛋白SgnA/B,发现SgnA和SgnB两个异源二聚体组成的ABC转运蛋白是内向开口构象的转运蛋白,且2个结合位点与纳他霉素结合能力有强弱差异,更有利于纳他霉素的胞外转运.本研究以纳他霉素生产菌株——褐黄孢链霉菌F607为出发菌株,构建了 sgnA/B基因超表达菌株F-EX,以分析sgnA/B基因超表达对纳他霉素合成及胞外转运的影响.研究发现,纳他霉素对数合成期的F-EX菌株不仅提高了纳他霉素胞外/胞内比,其120h发酵总产量也提高了 12.5％,达到7.38 g/L.最后,通过转录组测序发现,sgnA/B基因超表达除提高纳他霉素胞外转运效率外,还影响了与多种氨基酸、丙酸盐、糖、五碳化合物代谢和TCA循环相关基因的表达.研究表明,强化纳他霉素胞外转运有利于纳他霉素的合成,是提高褐黄孢链霉菌纳他霉素产量的有效策略,并为纳他霉素工业生产提供了一株具有良好应用前景的菌株.

    褐黄孢链霉菌纳他霉素高产ABC转运蛋白内向开口构象胞外转运

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    基于双酶级联协调表达策略高效催化合成D-甘露醇

    潘珊胡孟凯潘学玮吕青兰...
    2549-2565页
    查看更多>>摘要：D-甘露醇(D-mannitol)作为合成抗肿瘤药和免疫刺激剂的重要前体被广泛应用于制药和医疗等行业,酶法合成D-甘露醇反应成本昂贵无法满足工业化生产.本研究首先筛选关键酶获得较优性能的甘露醇脱氢酶LpMDH和用于辅因子NADH再生的葡萄糖脱氢酶BaGDH,在大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)中共表达,实现了基于双酶级联反应催化底物D-果糖合成D-甘露醇,D-甘露醇的初步摩尔转化率为59.7％.针对双酶级联催化反应中辅酶再生用酶与催化用酶表达量不协调的问题,通过增加Bagdh拷贝量来提高辅因子循环能力,获得了双酶催化速率平衡的重组大肠杆菌E.coli BL21/pETDuet-Lpmdh-Bagdh-Bagdh.进一步对重组菌的全细胞转化条件进行优化,确定了最适转化条件为反应温度30℃,初始pH值6.5,菌体量OD600=30,底物D-果糖100.0 g/L,辅底物葡萄糖与底物1∶ 1摩尔当量.于最优转化条件下5 L发酵罐转化24 h,D-甘露醇的最高产量为81.9 g/L,摩尔转化率为81.9％.本研究提供了一种绿色、高效生物催化生产D-甘露醇的方法,为实现其规模化生产奠定了基础,同时也对其他相关稀有糖醇的研究具有指导意义.

    D-甘露醇D-甘露醇脱氢酶双酶协调表达系统NADH循环全细胞转化

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    代谢工程改造大肠杆菌合成丙二酸

    付雯宣李诗韵赵运英邓禹...
    2566-2580页
    查看更多>>摘要：丙二酸是一种重要的有机二元羧酸,其应用价值遍及化工、医药、食品等领域.本文以大肠杆菌为底盘细胞,过表达了 ppc、aspC、panD、pa0132、yneI和pyc基因,成功构建了丙二酸合成重组菌株大肠杆菌BL21(TPP).该菌株在摇瓶发酵条件下,丙二酸产量达到0.61 g/L.在5 L发酵罐水平,采用间歇补料的方式丙二酸的积累量达3.32 g/L.本研究应用了融合蛋白技术,将ppc和aspC、pa0132和yneI分别进行融合表达,构建了工程菌BL21(SCR).在摇瓶发酵水平,该菌株丙二酸的积累量达到了 0.83 g/L,较出发菌株BL21(TPP)提高了 36％.在5 L发酵罐中,工程菌BL21(SCR)的丙二酸产量最高达5.61 g/L,较出发菌株BL21(TPP)提高了 69％.本研究实现了丙二酸在大肠杆菌中的生物合成,为构建丙二酸合成的细胞工厂提供了理论依据和技术基础,同时也对其他二元羧酸的生物合成具有启发和指导意义.

    大肠杆菌代谢改造丙二酸融合表达

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    重组大肠杆菌全细胞催化高效合成胆绿素

    闫思翰邵明龙徐美娟张显...
    2581-2593页
    查看更多>>摘要：胆绿素作为一种重要的保护细胞的抗氧化剂,其传统生产方法主要由胆红素的化学氧化产生,但过程复杂、纯度不高.本研究提出了一种高效、绿色、安全的生产胆绿素的方法.通过比较,筛选得到了破伤风梭状芽孢杆菌(Clostridium tetani)来源的血红素加氧酶(heme oxygenase,HO)基因,并成功构建具备转化血红素合成胆绿素能力的重组大肠杆菌(Escherichia coli)BL21/pETDuet-hoCt.在pH 7.0、35℃、100 mg/L底物浓度条件下胆绿素产量为32.9 mg/L.为提高还原力,构建了基于谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase,GdhA)的NADPH辅酶再生系统,获得重组菌E.coliBL21/pETDuet-gdhAEc-hoCt,胆绿素产量为71.5 mg/L.此外,通过引入膜表面展示系统,构建重组菌E.coliBL21/pETDuet-gdhAEc-blc/hoCt,缩短转化时间的同时,胆绿素产量进一步得到提高,达到76.3 mg/L,是目前生物法合成胆绿素的最高研究报道.本研究为胆绿素的绿色生产奠定了良好的基础.

    血红素加氧酶谷氨酸脱氢酶锚定蛋白胆绿素Ⅸα生物催化合成生物学

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    基于工程化毕赤酵母一锅法合成硫酸软骨素A

    盛靖雨金学荣胥睿睿王阳...
    2594-2605页
    查看更多>>摘要：硫酸软骨素(chondroitin sulfate,CS)是一种线性多糖,广泛应用于医疗和保健等领域.相比于传统动物组织提取法,微生物合成硫酸软骨素具有可控、易规模化放大等优势.为实现硫酸软骨素A(CSA)的高效合成,本研究首先通过整合软骨素合酶编码基因kfoC、kfoA以及UDP-葡萄糖脱氢酶编码基因tuaD至毕赤酵母GS115基因组中,构建了以甘油为唯一碳源发酵生产软骨素的毕赤酵母工程菌株.通过进一步优化软骨素合成途径,软骨素分批补料发酵水平达到2.6 g/L.在进一步整合表达软骨素-4-O-磺基转移酶的基础上,本研究通过向生产软骨素毕赤酵母工程菌株破碎液中添加3'-磷酸腺苷-5'-磷酰硫酸和软骨素-4-O-磺基转移酶,成功建立了 CSA的一锅法生物合成体系.通过优化,最终实现0-40％不同磺酸化水平CSA的可控合成.本研究中CSA的一锅法生物合成体系操作简便、易放大,更适用于工业化大规模生产.本研究结果也为肝素等其他糖胺聚糖的合成提供了思路.

    软骨素硫酸软骨素A一锅法3'-磷酸腺苷-5'-磷酰硫酸毕赤酵母生物合成体系

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    麦芽糖诱导梯度强度启动子的定向进化改造

    张国强滕茂放刘松周景文...
    2606-2617页
    查看更多>>摘要：不同灵敏度与响应强度的启动子在基因表达调控与代谢工程改造中应用广泛.为筛选不同诱导表达强度的启动子元件,本研究以麦芽糖诱导启动子Pgivc为对象,通过易错PCR方法对麦芽糖诱导型启动子进行突变获得启动子突变体库,然后基于四环素筛选的细胞生长偶联方法对突变体进行高效筛选,获得了不同响应范围和强度的启动子突变体,最终得到的诱导型启动子突变体(MT2、MT3、MT4、MT6)对麦芽糖诱导剂的响应范围从0-3 g/L扩展至0-15 g/L,其中最高诱导表达强度菌株(MT8)较原始启动子菌株的绿色荧光蛋白表达水平提高约3.15倍,有利于进一步拓展梯度强度启动子在枯草芽孢杆菌代谢工程和合成生物学中的应用.

    诱导启动子麦芽糖定向进化梯度强度枯草芽孢杆菌

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    一株新型莫能菌素高效降解菌的分离鉴定及其降解性能解析

    李豪王传文王孟冬张然...
    2618-2627页
    查看更多>>摘要：利用微生物对抗生素类污染物进行生物降解是目前的研究热点之一.寻找能高效降解抗生素的微生物是该类研究的重要前提.本研究以莫能菌素为唯一碳源,从莫能菌素污染的鸡粪中分离出一株能高效降解莫能菌素的菌株DM-l.根据菌落形态学特征、生理生化特性和16S rRNA基因系统发育分析,对该菌株进行种属鉴定;利用柱后衍生化法的高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)检测DM-1对莫能菌素的降解效率;并对DM-1的降解条件进行了优化.结果表明,筛选到的莫能菌素降解菌DM-1为不动杆菌属(Acinetobacter)的细菌,命名为鲍曼不动杆菌DM-1(Acinetobacter baumannii DM-1);该菌株在10 mg/L莫能菌素的无机盐液体培养基中,避光培养28d后,莫能菌素的降解率为87.51％,对照组仅为8.57％;菌株DM-1对莫能菌素降解的最优条件为:pH 7.0、温度30℃,最适初始添加莫能菌素浓度为50 mg/L;本研究结果表明菌株DM-1在莫能菌素污染环境的生物修复方面具有良好的应用前景.

    莫能菌素生物降解分离鉴定鲍曼不动杆菌

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    重组枯草芽孢杆菌发酵生产乳铁蛋白N叶工艺优化

    金亮李利宏张荣珍徐岩...
    2628-2638页
    查看更多>>摘要：为实现乳铁蛋白N叶的大规模制备,本研究对表达乳铁蛋白N叶的工程菌枯草芽孢杆菌pMA0911-D60Y/Y92D进行了发酵工艺的优化.确定了最佳的培养条件:以葡萄糖为最佳碳源,以胰蛋白胨为最佳氮源,在pH 7.0、温度28℃、发酵25.5 h条件下诱导表达目的蛋白,目的蛋白的IOD值高达68.03％.在10 L发酵罐上对重组菌株的发酵条件进行优化,获得如下的最佳发酵工艺,即采用300r/min转速,0-7 h时,在pH 7.5、30℃条件下培养菌体;7-25h时,在pH 7.0、28℃条件下诱导表达目的蛋白.发酵结束后,收集细胞并破碎后取上清液用HisTrap HP亲和层析及SuperdexTM 200(10/300 GL)亲和层析法对细胞上清液进行纯化至均一条带,获得了纯度＞94％的重组乳铁蛋白N叶,1 L菌体能制备23.5 mg纯蛋白.本研究为重组牛乳铁蛋白N-叶的高效制备奠定了基础.

    牛乳铁蛋白N叶枯草芽孢杆菌蛋白表达与纯化发酵工艺优化响应面分析

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