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World File Search System代谢工程
代谢工程通讯 - NSF-PAR
衣康酸 (IA) 或 2-亚甲基琥珀酸由于结构中存在一个乙烯基键和两个酸基，在生物聚合物工业中具有广泛的应用。其聚合反应遵循与丙烯酸类似的机理，但可以将额外的功能性融入额外的 β 酸基团中。目前，工业上 IA 的生物基生产依赖于丝状真菌土曲霉的发酵。然而，丝状真菌发酵的困难以及土曲霉的致病潜力对工业规模生产构成了严峻挑战。近年来，人们对开发用于更均质生产有机酸的发酵工艺的替代生产宿主的兴趣日益浓厚。
通过基于核糖核蛋白的CRISPR – CASPR – CAS9系统从可再生生物量生产的琥珀酸生产的曲果蛋白CRISPR – CAS9系统 niger的代谢工程 通过在纳米镜上进行多聚体的适体来改善癌症靶向 脊柱操纵对运动单位行为的影响 集成能量系统的协调操作WP1 Aalborg Univertet技术数据和天然气成本... 使用低成本的开源脑部计算机界面和3D打印的手腕外骨骼诱导神经可塑性
摘要背景：琥珀酸具有巨大的潜力，可以成为基于生物的新基础，用于推导工业中多种增值化学品。基于可再生生物量的琥珀酸生产可以提供一种可行的方法来部分减轻全球制造对石油炼油厂的依赖性。为了改善生物过程的经济学，我们试图通过真菌细胞平台探索可能的解决方案。在这项研究中，尼日尔（Aspergillus Niger）是一种著名的生物基有机酸工业生产生物，因其琥珀酸产生的潜力而被利用。结果：使用核糖核蛋白（RNP）的CRISPR – CAS9系统，连续的遗传操作是在产生柠檬酸菌株的工程中实现的。两种涉及两种副产品的基因，即葡萄糖酸和草酸，被破坏。此外，有效的C 4-二羧酸盐转运蛋白和可溶性NADH依赖性富马酸酸盐还原酶被过表达。所得的菌株SAP-3产生了17 g/l琥珀酸，而使用合成底物在野生型菌株中未检测到可测量水平的琥珀酸。此外，还研究了两个培养参数，温度和pH值，以实现其对成功的粉刺产生的影响。3天后在35°C下获得最高量的琥珀酸，低培养pH值对琥珀酸的产生具有抑制作用。探索了两种类型的可再生生物量作为琥珀酸产生的底物。6天后，SAP-3菌株能够分别从甜菜糖蜜和小麦水解物中产生23 g/L和9 g/l琥珀酸。结论：在这项研究中，我们成功地将基于RNP的CRISPR-CAS9系统应用于尼日尔的基因工程中，并显着改善了工程菌株中的琥珀酸产生。关于栽培参数的研究揭示了pH和温度对琥珀酸产生的影响以及未来在菌株发展中的挑战。使用可再生生物量使用糖浆和小麦稻草水解产物来证明了可再生生物量来生产琥珀酸。关键字：尼日尔曲霉，代谢工程，琥珀酸生产，CRISPR – CAS9系统
niger的代谢工程
适体是短的单链寡核苷酸，被选为具有高的属性和特异性与靶标结合的。与抗体相比，可以在大规模的体外系统中产生适体，而无需任何生物学剂，这使其具有对生物成像和药物递送的靶向配体的极具吸引力。对于体内应用，通常需要多种适体以提高其具有约束力的强度和整体特定城市。需要以化学计量的方式附着其他功能，例如想象和治疗剂以及药代动力学剂。在此，我们提出了一种可靠的方法，用于在单个良好的纳米疗法中组装多达三个剂量和一个圆锥体。该过程完全是模块化的，可以应用于只需要一个反应性的“单击句柄”的任何适体。”两种适体A9G和GL21.T的多聚化，先前显示的靶向癌细胞，导致细胞上升的强烈增加。在小鼠中观察到了前列腺特异性膜抗原（PSMA）靶向A9G Aptamer的类似作用，其中多价适体的结合导致肿瘤特异性增加。总的来说，此方法为在组合筛选能力和纳米医学的多功能设计方面具有优势的适体的多聚化提供了一个平台。
细菌中 CRISPR 激活在数据驱动代谢工程中的挑战与机遇
在具有工业前景的细菌中创建 CRISPR 基因激活 (CRISPRa) 技术可能会对加速数据驱动的代谢工程和菌株设计产生变革性影响。CRISPRa 已广泛应用于真核生物，但在细菌系统中的应用仍然有限。最近的研究表明，细菌启动子的多种特性对 CRISPRa 介导的基因激活提出了严格的要求。然而，通过系统地定义有效的细菌 CRISPRa 位点的规则并开发在工程向导 RNA 中编码复杂功能的新方法，现在有明确的途径来推广细菌中的合成基因调控。当与多组学数据收集和机器学习相结合时，细菌 CRISPRa 的全面开发将通过加速设计-构建-测试-学习循环，大大提高快速工程化细菌进行生物生产的能力。
拜氏梭菌中组氨酸激酶的代谢工程用于提高丁醇产量
拜氏梭菌 (Clostridium beijerinckii) 是一种很有前途的丁醇工业生产微生物，但其丁醇产量低且缺乏高效的基因工程工具包。一些负责 Spo0A 磷酸化的组氨酸激酶 (HK) 已被证实是调控溶剂型梭菌 (如丙酮丁醇梭菌) 丁醇生物合成的重要功能组分，但尚未在拜氏梭菌中进行有关 HK 的研究。本研究通过序列比对，筛选出 6 个已注释但尚未鉴定的候选 HK 基因，这些基因与丙酮丁醇梭菌的基因具有部分同源性（不低于 30%）。利用基于 CRISPR-Cas9n 的基因组编辑技术删除这些 HK 基因的编码区。 cbei2073 和 cbei4484 的缺失导致丁醇生物合成发生显著变化，与野生型相比，丁醇产量分别增加了 40.8% 和 17.3% (13.8 g/L 和 11.5 g/L vs. 9.8 g/L)。观察到丁醇生产速率更快，丁醇生产率分别大幅提高了 40.0% 和 20.0%，表明这两个 HK 在调节 C. beijerinckii 细胞代谢中起重要作用。此外，两个 HKs 失活菌株的孢子形成频率分别降低了 96.9% 和 77.4%。与野生型相比，另外四个 HK 缺失突变菌株（包括 cbei2087、cbei2435、cbei4925 和 cbei1553）表现出的表型变化很小。本研究揭示了HKs在拜氏梭菌中孢子形成和溶剂生成中的作用，并提供了一种新的HKs工程化策略来提高代谢物的产量。本研究产生的高丁醇生产菌株在工业生物丁醇生产中具有巨大的潜力。
运动发酵单胞菌代谢工程用于厌氧异丁醇生产
摘要背景：通过生物化学转化从可再生生物质中获得的生物燃料和增值生物化学品已引起广泛关注，以满足全球可持续能源和环境目标。异丁醇是一种四碳醇，具有许多优点，使其成为有吸引力的化石燃料替代品。运动发酵单胞菌是一种高效的厌氧产乙醇细菌，使其成为生物精炼厂的有前途的工业平台。结果：在本研究中，研究了异丁醇对运动发酵单胞菌的影响，并构建了各种生产异丁醇的重组菌株。结果表明，运动发酵单胞菌亲本菌株能够在低于 12 g/L 的异丁醇存在下生长，而浓度高于 16 g/L 会抑制细胞生长。运动发酵单胞菌中异丁醇生产需要整合编码 2-酮异戊酸脱羧酶的异源基因，例如来自乳酸乳球菌的 kdcA。此外，在由四环素诱导启动子 Ptet 驱动的含有 kdcA 基因的重组菌株中，异丁醇产量从接近零提高到 100–150 mg/L。另外，我们确定在表达 kdcA 的重组 Z. mobilis 菌株中过表达异源 als 基因和两个参与缬氨酸代谢的天然基因（ ilvC 和 ilvD ）可将丙酮酸从乙醇生产转移到异丁醇生物合成。这一工程将异丁醇产量提高到 1 g/L 以上。最后，确定了含有由 Ptet 驱动的合成操纵子 als - ilvC - ilvD 和由组成型强启动子 Pgap 驱动的 kdcA 基因的重组菌株大大提高了异丁醇产量，最高滴度约为 4.0 g/L。最后，异丁醇生产受到通气的负面影响，通气较差的烧瓶中会产生更多的异丁醇。结论：这项研究表明，kdcA 与合成异源操纵子 als - ilvC - ilvD 的过度表达对于将丙酮酸从乙醇生产中转移出来以增强异丁醇的生物合成至关重要。此外，这项研究还提供了一种利用缬氨酸代谢途径在 Z. mobilis 中生产其他丙酮酸衍生生物化学物质的策略。关键词：Zymomonas mobilis、生物燃料、异丁醇、代谢工程、丙酮酸衍生生物化学物质、2-酮异戊酸脱羧酶 (Kdc)
植物抗癌药物的代谢工程
测序和转录组学的进步使得通过共表达分析可以发现酶，其中候选基因通过组织表达模式与已知途径酶的相似性来识别 — — 最近在 C.roseus 和 Podophyllumpeltatum 中的发现证明了这一点 [ 4 , 5 ]。自组织映射等机器学习方法进一步优化了候选基因 [ 6 ]。这些方法，加上对植物体内生物合成定位的更深入理解，以及单细胞代谢组学等技术的发展，进一步改善了候选基因的选择，加速了酶的发现 [ 7 ]。借助基于 OMIC 的工具（如 plantiSMASH）识别物理基因簇有助于阐明缺失的生物合成酶，如那可丁和长春花碱途径中的酶 [ 8–10 ]。然而，这种方法是有限的，因为许多植物生物合成途径几乎没有或没有基因聚集，如喜树碱生物合成途径[11]。基于同源性的克隆可以加速发现与已知生物合成酶具有直系同源功能的基因，例如在 Tabernanthe iboga 的 ibogaine 生物合成途径中鉴定出 C. roseus 脱羧酶直系同源物[12]。然而，途径的复杂性往往需要采用组合方法，例如 Gelsemiumsempervirens 氧化吲哚途径的发现[13]。