近年来,全球粮食和能源危机引起了广泛关注。植物合成生物学正成为解决这些问题的一个有吸引力的解决方案,它将植物生物学与工程原理相结合,设计和生产价格低廉且易于扩大规模的新设备或产品。植物合成生物学以植物为底盘,设计和构建具有特定功能的新型生物系统,或通过基因编辑和代谢工程等技术生产有价值的化合物。虽然植物合成生物学在过去几年中取得了重大进展,但对其潜在的生物合成和调控机制的全面理解仍有待探索。本研究主题包含一系列原创研究论文和评论,共同呈现绿色生物制造中植物底盘和植物基因的最新研究趋势和方法,旨在促进植物底盘材料在生物制造中的更广泛应用和植物合成生物学的发展。在这里,我们重点介绍了几项旨在优化代谢途径和植物底盘整合的研究,以经济高效的方式生产有价值的化合物。涉及各种策略,包括多组学分析、底盘开发和基因功能研究。烟草是一种植物底盘,已广泛用于植物合成生物学的体外培养。因此,研究其体外培养中的代谢网络具有重要意义。这有助于促进体外技术在植物繁殖中的应用。为了全面了解烟草体外培养中的代谢网络,Yu等人。建立了一个基因组规模的代谢网络(GSMN),这是一种旨在促进整体代谢谱表征的工具。与土壤种植的烟草相比,体外烟草生长速度较慢、生物量减少、光合作用受到抑制、代谢物和代谢途径发生改变。辣木及其相关物种在健康、食品、化妆品和制药行业具有潜在应用。Klimek-Szczykutowicz 等人提出综述,
在汽车行业,减轻汽车底盘重量是提高燃油效率、增强性能和满足严格排放法规的关键目标。但是,这必须在不损害车辆安全性和结构完整性的情况下实现。材料科学的进步、创新的设计技术和先进的制造工艺为大幅减轻重量铺平了道路,同时保持甚至提高了安全标准。本文介绍了底盘设计中采用的各种策略,以在不损害安全性的情况下减轻重量。
当前和未来的底盘和车辆动力系统需要满足各种要求。他们不仅应通过稳定性,制动能力和可控性来确保安全性,还应同时增强舒适性。也有望通过最佳的驾驶体验,驾驶享受和操纵来提供最佳性能。更重要的是,系统还应该能够适应不同的驾驶和道路状况。同时,需要提高效率以减少能耗,减少排气和噪声排放。在连接,基于软件和自动驾驶汽车的时代,对连接性和自动化的支持对于最佳性能至关重要。
在基因设计的大肠杆菌中生产N连接的糖蛋白具有降低成本,简化生物程序和增强定制的显着潜力。然而,建造稳定和低成本的微生物细胞工厂,用于人性化的N-糖基化重组蛋白的有效产生仍然是一个巨大的挑战。In this study, we developed a glyco-engineered E. coli chassis to produce N -glycosylated proteins with the human-like glycan Gal- β -1,4-GlcNAc- β -1,3-Gal- β -1,3- GlcNAc-, containing the human glycoform Gal- β -1,4-GlcNAc- β -1,3-.我们最初的努力是用寡素胆汁含量pGLB和糖基转移酶LSGCDEF替换大肠杆菌XL1-蓝色菌株的基因组中的各种基因座,以构建大肠杆菌。此外,我们系统地优化了基因组中的启动子区域以调节转录水平。随后,利用带有靶蛋白的质粒,我们成功地获得了N-糖基化蛋白,其含量约为320 mg/L,其产量为100%四糖修饰。此外,我们使用含有质粒的质粒构建了代谢途径,该质粒含有靶蛋白的双表达盒和四糖底盘细胞中的CMP-Sialic酸合成,从而导致终端α-2,3- siAia llyag-65 miAia saimia saiia saimiA siaiia saimiA siaia saimia syaiia和65-My ly a f as 65 m s h 65 m s h 65 m s y 40%的功效糖蛋白会刺激。我们的发现铺平了进一步探索siAllated人类的n -like n-糖蛋白在插件大肠杆菌底盘中的含量中产生不同联系(α-2,3/α-2,6/α-2,8)的方式,为工业尺度生产奠定了基础。
二萜紫杉醇(紫杉醇)是一种化学疗法药物,被广泛用作针对几种固体癌的第一线治疗。自然来源的紫杉醇供应有限。然而,关于紫杉醇生物合成的几个特定代谢步骤所涉及的基因的缺失知识使其很难设计完整的途径。在这项研究中,我们使用了转录组学,细胞生物学,代谢组学和途径重建的组合来确定紫杉醇生产所需的完整基因集。我们从紫杉醇生物合成的当前模型中识别了缺失的步骤,并通过尼古拉·本塔米亚纳(Nicotiana Benthamiana)的异源表达确认了大多数缺失酶的活性。值得注意的是,我们确定了一种新的C4 B -C20环氧酶,该酶可以克服最初的代谢工程。We used both previously characterized and newly identified oxomutases/epoxi- dases, taxane 1 b -hydroxylase, taxane 9 a -hydroxylase, taxane 9 a -dioxygenase, and phenylalanine-CoA ligase, to successfully biosynthesize the key intermediate baccatin III and to convert baccatin III into pacli- taxel in N.本塔米亚娜。结合使用,这些方法为分类生物合成建立了代谢途径,并提供了植物用来产生复杂生物活性代谢物的独特化学反应的见解。
抽象硅藻在水生环境中是突出的,高度多样的微藻。与其他硅藻物种相比,三角肌是一种“非典型硅藻”,显示出三种不同的形态型,缺乏通常的二氧化硅壳。尽管生态相关性有限,但其在实验室和众所周知的生理学方面的增长便利,以及基于基因组的信息的稳定不断增长,再加上有效的操纵基因表达的工具,意味着它作为对diTOMS的分子研究的强大实验模型获得了越来越多的认识。在这里,我们简要概述了过去25年中的三角菌如何与硅藻生物学基本方面的揭幕,同时也成为藻类工艺工程和合成生物学的新工具。
石油和石油资源的开采和利用以及将其转化为基本燃料和化学品,对环境产生了严重影响,导致全球变暖和气候变化。此外,化石燃料是有限的资源,很快就会短缺。因此,研究工作越来越侧重于开发化学品和燃料生产的可持续替代品。在这种情况下,依赖微生物的生物过程引起了特别的兴趣。例如,产乙酸菌使用 Wood-Ljungdahl 途径以单碳 C1 气体(CO 2 和 CO)作为唯一碳源生长,并产生有价值的产品,如醋酸盐或乙醇。因此,这些自养生物可用于大规模发酵过程,从丰富的温室气体中生产工业相关化学品。此外,最近已经开发出遗传工具,通过合成生物学方法改进这些底盘生物。本综述将重点介绍遗传和代谢改造产乙酸菌的挑战。它将首先讨论这些生物体中成功进行 DNA 转移的物理和生化障碍。然后将介绍目前为几种产乙酸菌开发的遗传工具,这些工具对于菌株工程巩固和扩大其产品目录至关重要。最后将介绍用于代谢工程目的的最新工具应用,这些工具允许重新定向代谢通量或生产非天然化合物。