摘要:

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摘要:肉类掺假现象普遍存在，导致严重的公共卫生风险和侵犯宗教信仰行为。快速、有效、准确和可靠的检测技术是有效监管肉类掺假的关键手段。近年来，基于高通量测序的DNA宏条形码技术发展迅速，具有高通量、高精度和速度快等特点，并且可以实现复杂样品中多个物种的同时检测，因而在肉类及其制品的掺假检测方面具有明显的优势。文中介绍了近20年来高通量测序技术的主要发展历程、DNA宏条形码的技术特点和研究方法，综述了近年来DNA宏条形码技术在肉类掺假检测中的应用，讨论分析了DNA宏条形码技术应用于肉类掺假检测领域面临的挑战，并对该技术的未来发展趋势进行了展望。

摘要:单萜类化合物是萜类化合物的一种，一般具有挥发性和较强的香气，部分单萜还具有抗氧化、抗菌、抗炎等生理活性，是医药、食品和化妆品工业的重要原料。近年来，利用微生物异源合成单萜类化合物的研究引起了科研人员的广泛关注，但因产量低、生产成本高等限制了其大规模应用。合成生物学的迅猛发展为微生物生产单萜类化合物提供了新的手段，通过改造微生物细胞可以得到不同种类的重组菌株，用于生产不同性能的单萜类化合物。文中将围绕单萜类化合物生物合成途径的设计与改造、高产单萜类化合物底盘细胞的设计与优化等几个方面阐述合成生物学应用于微生物生产单萜类化合物中的最新策略与进展。

摘要:三萜类化合物是植物代谢产物中最具多样性的化合物之一，具有广泛的生理活性和重要的经济价值。环氧角鲨烯环化酶（oxidosqualene cyclases，OSCs）催化2，3-氧化鲨烯环化生成不同类型的甾醇和植物三萜化合物，对天然产物的结构多样性具有重要意义。然而，目前对于OSCs酶催化2，3-氧化鲨烯发生环化多样性的机理尚不清晰。文中总结了近几年OSCs酶的研究进展，主要包括以下几个方面：催化功能；基因与蛋白的分子进化关系；OSCs酶蛋白结构；分子模拟与分子计算。期望为三萜环化酶的蛋白质工程和代谢工程的研究奠定基础。

摘要:人工微生物混菌系统的生物工程应用价值日益受到重视，使得对于混菌系统中成员菌间的相互作用机制研究也成为近年来的一个热点。其研究结果一方面可以为现有人工混菌系统的进一步优化提供理论依据，另一方面也为全新混菌系统的人工构建提供新的思路和策略，进而促进人工微生物混菌系统未来规模化应用。基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等研究方法能够高通量分析各种生物分子、提供大量的数据与信息，多组学分析可以获得混菌系统中细胞的“全景”，在揭示人工微生物混菌系统中各个成员间的相互作用的研究中有着特殊的意义。文中综述了近年来多种组学技术在人工微生物混菌系统机制解析中的应用及研究进展，从代谢网络、能量代谢、信号转导、膜转运、胁迫响应、混菌系统的稳定性以及结构合理性等方面探讨混菌系统机制解析的最新进展，以期为利用合成生物学、基因组编辑等新兴生物技术改造微生物混菌系统实现其工程化应用提供理论依据。

摘要:解脂耶氏酵母是一种重要的产油酵母，由于其能利用多种疏水性底物，具有良好的耐酸、耐盐等胁迫耐受性，具有高通量的三羧酸循环，可提供充足的乙酰辅酶A前体等特点，被认为是生产萜类、聚酮类和黄酮类等天然产物的理想宿主，在代谢工程领域有着广泛的应用。近年来，越来越多的基因编辑、表达和调控工具被逐渐开发，这促进了解脂耶氏酵母合成各种天然产物的研究。文中综述了近年来解脂耶氏酵母中基因表达和天然产物合成方面的研究进展，并探讨了在该酵母中异源合成天然产物所面临的挑战和可能的解决方案。

摘要:微生物诱导碳酸钙沉积（microbial induced calcium carbonate precipitation，MICP）是微生物通过新陈代谢在其周围微环境中形成碳酸钙沉积的一种自然现象，根据其原理目前研发出了“微生物水泥”。因其具有绿色环保、经济高效的特点，已成为生物、土木、环境等领域的研究热点。文中就与微生物水泥密切相关的关键酶——脲酶、碳酸酐酶的研究进展进行了系统综述，主要包括两种酶的基因、蛋白结构、调控机制、工程菌的构建以及脲酶与碳酸酐酶在MICP过程中的协同关系等，并对MICP未来的发展作出展望。在现有研究基础上，借助生物信息学、合成生物学等前沿技术，开发能适应广泛环境、高性能的生物水泥，这将开启MICP研究的一个新阶段。

摘要:化石燃料的挖掘和燃烧导致环境污染以及气候变化。与化石燃料相比，微藻被认为是一种更有前途的生物柴油生产原料，它具有生长速度快、含油量高、不占用耕地的特点。尽管微藻被认为是生产第三代生物燃料的最佳生产者之一，但单独培养微藻容易污染且采收成本高，与化石燃料和传统可再生能源相比缺乏竞争力。利用微藻与其他微生物共培养能够实现自絮凝降低微藻采收成本，而且培养体系不易污染、油脂产率与高价值副产物产量较高。因此，微藻与其他微生物共培养是一种经济、节能、高效的技术，具有广阔的应用前景。文中综述了近年来微藻与其他微生物共培养的研究现状、相互作用机制以及影响微藻产油的因素，总结了微藻与其他微生物共培养技术的应用，最后对微藻与其他微生物共培养体系发展的前景与挑战进行了展望。

摘要:基于约束的基因组尺度代谢网络模型（genome-scale metabolic models，GEMs）分析已被广泛应用于代谢表型的预测。而实际细胞中代谢速率除计量学约束外，还受到酶资源可用性和反应热力学可行性等其他因素影响，在GEMs中整合酶资源约束或者热力学约束构建多约束代谢网络模型可以进一步缩小优化解空间，提升细胞表型预测的准确性。文中主要对近年来多约束模型的研究进展进行了综述，介绍了不同多约束模型的构建方法，以及其在研究基因敲除影响、预测可行途径和提供代谢瓶颈信息等方面的应用。将多种约束条件进一步与代谢模型整合，可更准确地预测细胞代谢的瓶颈和关键调控改造靶点，从而为工业菌种代谢工程改造提供精确的设计指导。

摘要:核糖体工程（ribosome engineering）是一项利用靶点位于细菌RNA聚合酶及核糖体功能因子的抗生素诱导细菌产生抗性突变，进而提升菌株次级代谢生产潜能的技术。该方法无需依赖菌株完善的遗传操作体系，可应用于发掘几乎所有放线菌菌株中潜在的宝贵活性次级代谢产物，并广泛应用于放线菌基因组挖掘和次级代谢产物增产优化。核糖体工程效果显著，迄今为止，已从百余种放线菌菌株中发掘了10余种新结构分子和提升近30种活性次级代谢产物的生产效价。鉴于此，文中从核糖体工程的发展角度出发，对该技术的建立与优化，及其作用机制的阐明进行了系统的归纳与总结；同时也全面分析探讨了该技术在放线菌次级代谢产物开发中的推广应用，以期为核糖体工程的发展完善及放线菌次级代谢产物的综合开发提供借鉴与参考。

摘要:餐厨垃圾中含有丰富的营养物质，经生物转化过程可以合成对人类有用的化学品。某些产油微生物可以处理餐厨垃圾生产油脂，同时合成高附加值代谢产物如多不饱和脂肪酸、角鲨烯和类胡萝卜素等。这不仅能够降低生产成本，而且提高了产物的经济价值，具有极大的工业化应用潜力。文中主要概括了目前餐厨垃圾的处理研究现状，综述了产油微生物发酵餐厨垃圾生产油脂的研究进展，并结合笔者的工作对未来该领域的发展进行了总结与展望，以期为今后的相关研究提供有益借鉴。

摘要:微藻主要是指一类能进行光合自养的微生物，且很多藻株还兼具运动特性。因而将微藻与微流控芯片结合，实现精确靶向，或用于分子药物递送，在生物医学治疗和药效学分析等领域有重要的潜在应用价值，也是当今的研究热点之一。然而，目前关于微藻趋向运动的研究及潜在的应用的综述报道却相对较少。本文主要以模式微藻莱茵衣藻为例，概述基于微藻细胞趋光、趋化和趋磁等特征，实现微藻可控运动的研究进展，并对其现存的问题以及未来可能的应用方向进行了展望，为进一步利用合成生物学等前沿技术理性改造微藻，实现靶向运输和精准医疗等提供科学依据。

摘要:蓝细菌是重要的光合自养微生物，也是最具潜力的光合微生物底盘之一，被广泛应用于光驱固碳细胞工厂的开发。糖原是蓝细菌最重要的天然碳汇物质，糖原代谢对蓝细菌光合碳流的分配和调控具有重要意义。为了优化蓝细菌光合细胞工厂的合成效能，驱动更多的光合碳流重定向至目标代谢产物的合成，已经有多种策略和方法被成功开发用于调控蓝细菌的糖原代谢和糖原含量。然而，作为具有全局效应的重要碳汇机制，针对糖原代谢的调控往往对蓝细菌底盘藻株的光合生理和代谢网络造成复杂的影响，在不同光合细胞工厂合成效能优化上取得的效果也不尽相同。文中梳理了蓝细菌糖原代谢工程的最新进展，对糖原代谢调控造成的生理、代谢影响进行了介绍和分析，进而对通过糖原代谢调控来优化光合细胞工厂效能的研究前景进行了展望。

摘要:阿卡波糖是一种用于Ⅱ型糖尿病治疗的糖苷酶抑制剂，工业上采用游动放线菌Actinoplanes sp.生产。作为一种次级代谢产物，阿卡波糖生物合成复杂，游动放线菌发酵液中除阿卡波糖外还会积累大量结构类似杂质组分。由于缺乏对阿卡波糖及其杂质合成和调控机制的系统了解，难以通过调控来阻断或降低杂质合成，从而导致纯化难度大。近年来，随着组学和分子生物学技术的发展，游动放线菌中阿卡波糖及其结构类似杂质的合成及调控机制的研究备受关注。研究人员通过生物信息学分析、基因工程技术以及酶学表征等手段探究了相关基因及其调控机制，文中对这方面的进展进行了综述。

摘要:遗传密码扩充（genetic code expansion，GCE）技术利用终止密码子将非天然氨基酸掺入到蛋白质中，再结合点击反应对蛋白质实现定点标记。相较于荧光蛋白、标签抗体等其他标记工具，该技术在蛋白标记中使用的化合物分子较小、对蛋白空间结构影响较小，且能通过点击反应实现蛋白分子与染料分子1：1的化学计量比，从而能够依据荧光强度对蛋白质定量。因此，在活细胞单分子追踪和超分辨率显微成像等需要细胞长时间暴露在高激光功率下的研究中，GCE技术具有极大的优势。同时，该技术也为提高活细胞成像过程中的定位精度和分子计数准确度奠定了基础。文中旨在总结近年来GCE技术在蛋白质研究中的应用进展，特别是在蛋白质标记成像方面的应用进展。

摘要:氧化还原生物合成体系在绿色生物制造手性化合物中具有重要应用价值。甲酸脱氢酶（formate dehydrogenase，FDH）能氧化甲酸盐生成二氧化碳，同时将NAD （P）⁺还原为NAD （P） H，是氧化还原生物合成中辅酶再生体系的关键酶。但天然的FDH催化效率低、稳定性差、辅酶利用率不高等缺点制约了其在工业生产中的应用。文中着重介绍了FDH的结构特征、催化机制以及不同来源FDH在酶活、催化效率、稳定性及辅酶偏好性改造方面的研究进展，同时总结了利用FDH作为辅酶再生系统进行绿色生物制造手性化合物的应用实例。

摘要:在生理环境下原位构筑自组装纳米材料，由于其生物体内的可控性、相容性及功能性优势，在临床应用方面具有广泛前景。利用病理条件在体内触发响应，能够在多重弱键相互作用下自发形成高级有序结构。其中内源性组装触发因素，如酶、pH、活性氧和配受体相互作用等，通过生物可激活的体内自组装（bioactivated in vivo assembly，BIVA）纳米技术，将材料原位自组装成多种可控结构，包括纳米颗粒、纳米纤维、凝胶等。而不同的自组装纳米结构带来了新的生物效应，例如组装诱导滞留效应、靶向增强效应、多价键效应、膜扰动等，实现了高效药物递送、增强靶向和治疗、优化生物分布、提高成药性等功能，为肽基自组装材料的生物医学应用提供创新思路和方向。文中系统总结了基于BIVA技术的肽基自组装材料响应设计及其不同的生物医学应用，并对其未来前景进行展望。

摘要:黏酸属于己糖二酸，可以由果胶的主要成分d-半乳糖醛酸氧化制备。黏酸结构、性质与葡萄糖二酸类似，可应用于重要平台化合物、聚合物、高分子材料的制备。与目前受到广泛关注的葡萄糖二酸合成相比，黏酸合成的研究工作尚处于起步阶段。果胶是一种廉价、丰富的可再生生物质资源，以果胶为原料生物转化制备黏酸具有重要的经济价值和环保意义。文中主要综述了果胶的结构及其水解，微生物代谢d-半乳糖醛酸的生物途径、调控及基于相应途径代谢改造菌株生产黏酸的方法，并展望了黏酸的应用前景，提出了生物法制备黏酸的后续研究方向。

摘要:计算机信息技术已经渗透到我们生活的方方面面，不仅可以辅助药物的筛选，也能够模拟药物的作用。目前已有研究使用计算机辅助技术筛选适配体，对筛选效率的提升和筛选高亲和力的适配体有着重要的指导作用。文中将主要对计算机通过序列评估、结构分析、分子对接3个方面辅助适配体筛选的方法进行综述。

摘要:黄酮类化合物具有多种生物活性，在食品、药品、化妆品等领域都有重要应用。柚皮素是多种重要黄酮类化合物生物合成的平台化合物。泛素化是蛋白质翻译后修饰的重要一环，参与调控细胞的生命活动。泛素化的蛋白质通过泛素-蛋白酶体系统降解，对维持细胞正常生理活动具有重要意义，对外源蛋白的表达和积累也可能具有显著影响。文中利用荧光双分子互补法在酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae中建立了泛素化修饰的实时原位检测体系，以荧光强度表征蛋白的泛素化修饰程度。应用该方法获得了柚皮素合成途径中5个关键酶的潜在泛素化位点。将相关泛素化位点的赖氨酸突变为精氨酸，用于降低关键酶的泛素化修饰程度。其中，酪氨酸解氨酶FjTAL、查尔酮合成酶SjCHS、SmCHS突变体表现为荧光下降，表明其泛素化水平有所降低。发酵结果表明，表达酪氨酸解氨酶FjTAL突变体FjTAL-K487R的酿酒酵母在发酵72 h后获得了74.2 mg/L的对香豆酸产量，相较于原始FjTAL提高了32.3%，而表达查尔酮合成酶突变体的酿酒酵母产量没有明显变化。结果表明，对柚皮素生物合成途径相关蛋白的潜在泛素化位点进行突变，能够提高对香豆酸产量，对柚皮素生物合成有积极影响。

摘要:葡萄糖二酸是天然存在的一种重要二元酸，其在医疗保健和化工工业等领域具有很高的实际应用价值，因此被称为“最具价值的生物炼制产品之一”。以酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）为底盘微生物，文中考察了过量表达肌醇转运蛋白Itr1、融合表达肌醇加氧酶和葡萄糖醛酸脱氢酶以及弱化表达葡萄糖6-磷酸脱氢酶基因ZWF1三种策略对葡萄糖二酸产量的影响。研究结果显示，过量表达肌醇转运蛋白Itr1使葡萄糖二酸产量在摇瓶发酵条件下较出发菌株Bga-3提高了26%；MIOX4-Udh融合蛋白的表达使葡萄糖二酸的产量较Bga-3菌株提高了40%；在此基础上，弱化表达葡萄糖6-磷酸脱氢酶基因ZWF1后，葡萄糖二酸的产量达5.5 g/L，较相同发酵条件下Bga-3菌株提高了60%。在5 L发酵罐中，该菌株葡萄糖二酸的最高产量达10.85 g/L，较Bga-3菌株提高了80%。由此可见，上述代谢改造策略的应用在很大程度上提高了葡萄糖二酸的途径效率和产量，为通过代谢工程方法在酿酒酵母中合成其他化合物的研究提供了参考。

摘要:氧化葡萄糖酸杆菌（Gluconobacter oxydans）因具有快速不完全氧化糖醇化合物的能力而被广泛应用于工业中。然而，适用于氧化葡萄糖酸杆菌的基因编辑工具较为缺乏，科研人员对其进行代谢改造受到很大的限制。近年来，规律成簇间隔短回文重复序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats，CRISPR）系统在基因组编辑和转录调控中的应用极大地提高了微生物基因组的编辑效率。为了实现氧化葡萄糖酸杆菌的转录调控，本研究构建了由CRISPR/dCpf1介导的基因转录抑制系统。通过在氧化葡萄糖酸杆菌表达失活的Cpf1蛋白（dCpf1）和含有19 nt重复序列的crRNA，使得该系统在基因转录中表现出有效的抑制效果，其对于单基因的抑制水平最高可达97.9%，且可同时应用于多基因的抑制并表现出很强的抑制能力。为了验证dCpf1介导的CRISPR干扰（CRISPR interference，CRISPRi）系统在代谢工程中的应用效果，将该系统应用于l-山梨糖的代谢途径和呼吸链的调控中，对山梨糖代谢途径关键脱氢酶进行了鉴定，确定了细胞色素bo₃氧化酶对细胞生长的作用。该CRISPRi系统的开发有效填补了目前氧化葡萄糖酸杆菌中基因调控方法的短缺，为代谢工程改造氧化葡萄糖酸杆菌提供了有效的基因调控工具。

摘要:CRISPR/Cas9基因编辑技术已经被广泛应用于工程酿酒酵母的基因插入、基因替换和基因敲除，通过使用选择标记进行基因编辑具有简单高效的特点。前期利用CRISPR/Cas9系统敲除青蒿酸生产菌株酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae） 1211半乳糖代谢负调控基因GAL80，获得菌株S.cerevisiae 1211-2，在不添加半乳糖诱导的情况下，青蒿酸摇瓶发酵产量达到了740 mg/L。但在50 L中试发酵实验中，S.cerevisiae 1211-2很难利用对青蒿酸积累起到决定性作用的碳源-乙醇，青蒿酸的产量仅为亲本菌株S.cerevisiae 1211的20%–25%。我们推测因遗传操作所需的筛选标记URA3突变，影响了其生长及青蒿酸产量。随后我们使用重组质粒pML104-KanMx4-u连同90 bp供体DNA成功恢复了URA3基因，获得了工程菌株S.cerevisiae 1211-3。S.cerevisiae 1211-3能够在葡萄糖和乙醇分批补料的发酵罐中正常生长，其青蒿酸产量超过20 g/L，与亲本菌株产量相当。研究不但获得了不加半乳糖诱导的青蒿酸生产菌株，同时首次发现了营养缺陷型标记URA3基因显著影响乙醇补料的中试发酵中青蒿酸的产生，也为酵母作为底盘来进行其他天然产物的生产提供了借鉴。

摘要:染料木素及其单糖苷衍物在食品和医药领域具有重要作用，但难溶于水的特性极大地限制了其应用范围，研究表明糖基化反应可有效提高其水溶性。文中针对来源于软化芽孢杆菌的环糊精葡萄糖基转移酶，研究其对染料木素单糖苷衍生物槐角苷的糖基化反应。通过对D182位点的定点饱和突变，突变酶D182C较WT转化率提高了13.42%，主要糖基化产物（槐角苷单糖苷、二糖苷、三糖苷）分别提高了39.35%、56.05%和64.81%。酶学性质研究发现，D182C较WT的环化、水解、歧化活力均有所提高。且最适pH和温度分别为6和40℃。动力学研究发现，D182C针对底物（糖基供体和受体）的K_m值较WT均有所降低，且催化效率k_cat/K_m则明显提高，说明D182C对底物的亲和力相较于WT有大幅提升。同源建模及分子对接结果表明，突变酶D182C糖基化效率提高的原因可能与底物作用力增加有关。

摘要:脂肪酸作为一种化工原料，在生物能源、化妆品、个人护理产品和工业润滑剂等领域具有广泛应用。多形汉逊酵母因其能够利用甲醇、耐高温、底物谱广等优点，被认为是微生物细胞工厂的理想底盘宿主。本研究首先通过代谢工程构建了产脂肪酸的汉逊酵母细胞工厂。在此基础上，通过发酵条件优化进一步提升了工程菌株生产性能。在温度37℃、pH 6.4、培养基碳氮摩尔比为120、种子液OD₆₀₀在6–8之间时，摇瓶中工程菌脂肪酸产量达到1.86 g/L。在发酵罐中，采用溶氧（DO）关联法控制补料速度，初始培养基碳氮摩尔比为17.5，在DO高于30%时，补料碳氮摩尔比为120的葡萄糖培养基，脂肪酸产量达到18.0 g/L，显示了汉逊酵母作为脂肪酸合成细胞工厂的潜力，为实现工业化奠定了坚实的理论与应用基础。

摘要:木葡糖酸醋杆菌（Gluconacetobacter xylinus）是细菌纤维素的主要生产菌株。在该菌中，BcsD是纤维素合酶的亚基之一，参与细菌纤维素的组装过程。利用CRISPR/dCas9系统调控bcsD基因的表达量，获得了一系列bcsD基因表达量不同的木葡糖酸醋杆菌。通过分析细菌纤维素的结构特征发现，细菌纤维素的结晶度和孔隙率随着木葡糖酸醋杆菌中bcsD表达量的变化而发生改变。其中孔隙率的变化范围在59.95%–84.05%之间，结晶度的变化范围在74.26%–93.75%之间，而细菌纤维素的产量并未因bcsD的表达量变化而发生显著下降。结果表明，bcsD的表达量低于55.34%后，细菌纤维素的孔隙率显著上升，并且细菌纤维素的结晶度与bcsD的表达量呈正相关。最终，通过干扰bcsD基因的表达，实现了一步发酵木葡糖酸醋杆菌获得了产量稳定且结构不同的细菌纤维素。

摘要:作为新型的基因组编辑工具，碱基编辑技术结合了CRISPR/Cas系统的定位功能和碱基脱氨酶的编辑功能，可实现特定位点的碱基突变，具有不产生双链DNA断裂，无需外源模板且不依赖染色体DNA同源重组的优势。目前，研究者们已在重要的工业生产菌株谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）中开发了多种碱基编辑工具，并实现了两基因和三基因的同时编辑。文中针对谷氨酸棒杆菌中基于CRISPR/Cas9的多位点碱基编辑系统中存在的不足（多重sgRNA结构烦琐、重复序列干扰、更换靶点困难等），采用多种策略进行优化，并比较碱基编辑效率：首先优化基于单独启动子/终止子的多重sgRNA表达框，通过构建框架质粒，并结合Golden Gate连接方法，加速靶点更换，避免重复序列干扰，虽然该方法sgRNA结构烦琐，但编辑效率最高；同时，开发基于Type Ⅱ CRISPR crRNA阵列、tRNA加工的多重gRNA表达框，这两种形式均只需要一个启动子和一个终止子序列，极大地简化了表达框结构，虽然编辑效率均出现下降，但仍具有一定的实用性。该研究丰富了谷氨酸棒杆菌的基因组编辑工具，为该菌株的遗传改造提供了更多的技术支持。

摘要:麦角硫因（ergothioneine，ERG）是一种天然的抗氧化剂，广泛应用于化妆品、食品以及医药领域。相比于传统植物提取和化学合成方法，微生物发酵合成麦角硫因具有周期短、成本低等优点，因而受到广泛关注。为构建高产麦角硫因的大肠杆菌工程菌株，本研究以大肠杆菌（Escherichia coli） BL21（DE3）为出发菌株，通过引入耻垢分枝杆菌（Mycobacterium smegmatis）来源的麦角硫因合成基因簇egtABCDE以及粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）来源的Egt1，构建了从头发酵合成麦角硫因的工程菌株E1-A1，麦角硫因发酵浓度为（95.58±3.20） mg/L。为进一步提高麦角硫因的产量，对前体氨基酸组氨酸、甲硫氨酸以及半胱氨酸合成路径中关键酶的表达进行了强化，结果表明，单一表达基因serA^T410STOP、thrA以及两者共表达时，麦角硫因发酵浓度分别提高至（134.83±4.22） mg/L、（130.26±3.34） mg/L以及（144.97±5.40） mg/L。最后，采用分批补料发酵策略，菌株E1-A1-thrA-serA^*在无机盐培养基和丰富培养基培养中的产量分别为548.75 mg/L和710.53 mg/L。

摘要:DNA聚合酶广泛应用于PCR技术，在生命科学研究及相关领域发挥重要作用。但目前商业化DNA聚合酶仍不能完全满足科研需要，有必要寻求高性能DNA聚合酶。文中克隆表达了超嗜热古菌（Thermococcus eurythermalis） A501来源的B家族DNA聚合酶基因（NCBI数据库基因登录号为TEU_RS04875）、表征该重组蛋白的生化特性、评价了其PCR应用。将删除intein蛋白序列的DNA聚合酶（Teu-PolB）进行体外重组表达，经亲和层析和离子交换层析纯化获得Teu-PolB蛋白；利用5'端带荧光标记的寡核苷酸作为底物，用尿素变性聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定Teu-PolB的生化特性；以噬菌体λDNA基因组为模板，探究Teu-PolB的PCR应用。结果显示，Teu-PolB具有DNA聚合酶活性和3'→5'核酸外切酶活性，该酶在98℃下的半衰期约为2 h，热稳定性高。使用Teu-PolB进行PCR扩增，最适PCR缓冲液为50 mmol/L Tris-HCl pH 8.0，2.5 mmol/L MgCl₂，60 mmol/L KCl，10 mmol/L （NH₄）₂SO₄，0.015% Triton X-100和0.01% BSA，最适延伸温度为68℃。此外，Teu-PolB能在2 kb/min条件下成功扩增4 kb目的片段，扩增产量弱于商品化Taq DNA聚合酶，优于Pfu DNA聚合酶，但扩增速率和保真度优于Taq和Pfu DNA聚合酶，且对盐的耐受性较高。综上所述，本研究鉴定了一种高保真DNA聚合酶Teu-PolB的生化特性，结果表明该酶可应用于PCR扩增，具有热稳定性高、耐盐性能好、扩增速率高、保真度高等特征。

摘要:细胞动态过程的研究表明，细胞在动态过程中会发生状态变化，主要由细胞内部的基因表达情况控制。随着高通量测序技术的发展，大量的基因表达数据能够在单细胞水平上获得细胞真实的基因表达信息。然而，现有大多数研究方法需要使用除基因表达以外其他的信息，带来了额外的复杂度和不确定性。此外，普遍存在的“缺失值”事件更是影响了对细胞动态发展的研究。为此，文中提出了基因互作网络熵方法，来量化细胞的分化状态，以此来研究细胞的发展动态。具体而言，通过借助网络的稳定性，依据基因间的关联来构造细胞特异性网络，并定义基因互作网络熵，从而将不稳定的基因表达数据转换成相对稳定的基因互作网络熵。该方法没有额外的复杂度和不确定性，同时在一定程度上规避了“缺失值”事件的影响，能更可靠地表征诸如细胞命运等生物学过程。将该方法应用于头颈部鳞状细胞癌和慢性髓细胞白血病两个单细胞RNA-seq数据集，不仅能够有效区分恶性细胞与良性细胞、有效区分不同分化时期，还可以有效反映疾病疗效过程，证明了利用基因互作网络熵方法研究细胞动态的潜力。该方法旨在探索单细胞混乱程度水平的动态信息，从而研究生物系统进程中的动态变化情况。研究结果能够为细胞分化、追踪癌症发展以及疾病对药物反应过程等研究提供科学建议。

摘要:启动子是实现基因精细表达调控的重要工具，广泛应用于微生物的代谢工程改造。谷氨酸棒杆菌是重要的工业底盘，已报道的启动子文库较少且主要是基于完全人工设计的突变序列构建获得。本研究对谷氨酸棒杆菌odhA基因天然启动子的–10区及附近序列进行随机突变，借助rfp报告基因和荧光成像系统进行高通量筛选，构建了包含57个相对强度为2.4–16.7倍的人工启动子文库，最高强度可达强诱导型启动子P_trc的2.3倍。分析文库的突变序列，发现55个启动子突变体的–10区保守序列“TANNNT”均向3'端移动1–4个碱基，其中移动4个碱基的突变体占68%；同时发现强、中、弱启动子突变体在不同位置还呈现T或G保守碱基。选择5个不同强度的启动子应用于l-脯氨酸合成途径γ-谷氨酰激酶（ProB）的表达调控，结果显示，l-脯氨酸产量随着启动子强度增强逐渐提高，相对强度为9.8倍的启动子达到最高产量（6.4 g/L），更高强度的启动子将不再提高l-脯氨酸的产量。本研究基于谷氨酸棒杆菌天然启动子P_odhA构建文库，成功获得1个强度增强显著、分布均匀的新型启动子文库，可用于谷氨酸棒杆菌的系统代谢工程改造，还可为更多启动子文库的构建提供思路和方法借鉴。