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World File Search System代谢工程
代谢工程
代谢通量及其控制机制是细胞代谢的基础，为研究生物系统和生物技术应用提供了见解。然而，对微生物细胞工厂中生化反应的控制，尤其是在系统层面的控制，定量和预测性的理解是有限的。在这项工作中，我们提出了 ARCTICA，这是一个计算框架，它将基于约束的建模与机器学习工具相结合以应对这一挑战。使用模型蓝藻 Synechocystis sp. PCC 6803 作为底盘，我们证明 ARCTICA 可以有效模拟全球规模的代谢通量控制。主要发现包括：(i) 光合生物生产主要受卡尔文-本森-巴沙姆 (CBB) 循环中的酶控制，而不是受参与最终产物生物合成的酶控制；(ii) CBB 循环的催化能力限制了光合活性和下游途径；(iii) 核酮糖-1,5-双磷酸羧化酶/加氧酶 (RuBisCO) 是 CBB 循环中的主要限制步骤，但并非最主要的限制步骤。预测的代谢反应与之前的实验观察结果在质量上一致，验证了我们的建模方法。ARCTICA 是了解细胞生理学和预测基因组规模代谢网络中限速步骤的重要管道，从而为蓝藻生物工程提供指导。
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。
代谢工程通讯
假单胞菌 KT2440 是一种研究较为深入的细菌，可将木质素衍生的芳香族化合物转化为生物产品。假单胞菌中先进遗传工具的开发缩短了假设检验的周转时间，并使得能够构建能够生产各种目标产品的菌株成为可能。在这里，我们评估了可诱导 CRISPR 干扰 (CRISPRi) 工具集对荧光、必需和代谢靶标的作用。结果表明，用阿拉伯糖 (8K) 诱导启动子表达的核酸酶缺陷型 Cas9 (dCas9) 在各种培养基条件下以及靶向必需基因时均受到严格调控。除了批量生长数据外，还进行了单细胞延时显微镜检查，结果显示同克隆群体中敲低率的内在异质性。在指数增长的细胞中，研究了跨基因组靶标的敲低动力学，发现诱导后普遍存在 1.75 ± 0.38 小时的静止期，其中发生 1.5 ± 0.35 次倍增后才会观察到表型反应。为了展示这套 CRISPRi 工具集的应用，β-酮己二酸（一种性能优越的尼龙单体）以 4.39 ± 0.5 g/L 的浓度和 0.76 ± 0.10 mol/mol 的产量从对香豆酸（一种可从禾本科植物中提取的羟基肉桂酸）中生产出来。这些培养指标是通过使用更高强度的 IPTG (1K) 诱导启动子在指数期早期敲低 β KA 途径中的 pcaIJ 操纵子来实现的。这使得大部分碳被分流到所需产品中，同时无需补充碳和能量来源来支持生长和维持。
代谢工程 - NSF-PAR
a TEGA Therapeutics Inc，3550 General Atomics Court, G02-102，San Diego，CA，92121，美国 b 加利福尼亚大学圣地亚哥分校儿科和生物工程系，9500 Gilman Drive，La Jolla，CA，92093，美国 c 加利福尼亚大学圣地亚哥分校医学院皮肤病学系，9500 Gilman Drive，La Jolla，CA，92093，美国 d 纽约州立大学理工学院纳米科学与工程学院，257 Fuller Road，Albany，NY，12203，美国 e 芝加哥洛约拉大学心血管研究所，健康科学部，2160 S 1st Avenue，Maywood，IL，60153，美国 f 国家生物标准与控制研究所，Blanche Lane，South Mimms，Herts，EN6 3QG，英国 g加利福尼亚大学圣地亚哥分校糖生物学研究与培训中心，9500 Gilman Drive，La Jolla，CA，92093，美国 h 加利福尼亚大学圣地亚哥分校细胞与分子医学系，9500 Gilman Drive，La Jolla，CA，92093，美国
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。
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]。
为蓝细菌的代谢工程定制调节组件
图2涉及蓝细菌原代代谢的调节实体和产物。绿色表明各个调节剂在相关途径中的激活作用，红色表示相关途径的抑制作用。缩写：2-og：2-oxoglutarate; 2-PG：2-磷酸甘油酸； 3-PG：3-磷酸甘油酸； AA：氨基酸； BCAA：分支链氨基酸； C-DI-AMP：环状二腺苷磷酸盐； CA：碳酸酐酶；营地：环状腺苷磷酸盐； CCM：CO 2浓缩机制； CM：细胞膜； E4P：4-磷酸红细胞； FAS：脂肪酸合成； GS-GOGAT：谷氨酰胺合成酶 - 谷氨酰胺 - 氧甲酸 - 氨基转移酶周期； PEP：磷酸烯醇丙酮酸； PS：光系统； pyr：丙酮酸； rubp：核糖1,5-双磷酸盐； TM：类囊体膜。
植物次生代谢产物的代谢工程
植物产生多种次生代谢产物，这些产物对植物的主要功能（如生长、防御、适应或繁殖）起着至关重要的作用。一些植物次生代谢产物可作为营养品和药物对人类有益。代谢途径及其调控机制对于靶向代谢物工程至关重要。成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR)/Cas9 介导的系统已广泛应用于基因组编辑，具有高精度、高效率和多重靶向能力。除了在遗传改良中的广泛应用外，该技术还促进了与涉及各种植物次生代谢途径的基因发现相关的功能基因组学的全面分析方法。尽管应用广泛，但仍有几个挑战限制了 CRISPR/Cas 系统在植物基因组编辑中的适用性。本综述重点介绍了 CRISPR/Cas 系统介导的植物代谢工程的最新应用及其挑战。
萜类生物合成的代谢工程
摘要：香水行业越来越多地转向生物技术来生产可持续和高质量的香料成分。基于微生物的方法是特别有希望的，因为它们为产生香水兴趣的萜烯衍生物提供了基于植物的生物技术方法的更实用，经济和可持续的替代品。在评估的作品中，萜烯合酶和大肠杆菌的甲戊酸途径的异源表达显示出最高的产率。生物技术解决方案有可能以经济上可行和负责任的方式来解决对可持续和高质量香料成分的不断增长的需求。这些方法可以帮助弥补稀有或无常原材料的供应问题，同时还可以满足对可持续成分和过程不断增长的需求。尽管扩大生物转化过程可能会带来挑战，但它们在安全和节能方面也提供了优势。探索用于生产天然香料化合物的微生物细胞工厂是供应困难以及对香水行业中可持续成分和过程的需求的有前途的解决方案。
通过代谢工程增强Yarrowia脂肪素的胃生产
此预印本版的版权持有人于2024年3月11日发布。 https://doi.org/10.1101/2024.03.10.584284 doi：Biorxiv Preprint