引言当前石油资源枯竭和环境问题加剧(如全球变暖)造成的可持续发展危机引起了人们对利用微生物细胞工厂将可再生原料转化为燃料、化学品、药物和材料的兴趣[1,2]。现有的用于开发微生物细胞工厂的代谢工程策略大多涉及使用各种组学工具和/或计算建模工具来识别导致新表型或改良表型的基因靶点,然后进行过表达、下调和敲除这些靶基因等基因操作[3,4]。然而,这种理性的设计策略非常耗时,而且并不总是有效,因为识别用于基因操作的基因靶点需要花费很长时间。
这些分离株通过代谢工程工具的生产力。- 关于我的博士学位,我们研究了定义尼罗河微生物组的微生物群落的空间和时间变化,并确定了使用16S rRNA基因的高通量测序和生物学分析工具的水质和抗生素耐药性决定因素沿其流过大型CAIRO的抗生素抗性决定因素 - 针对不同威胁生命的病原体的作用机制是克服对常规抗生素抗药性的出现的替代疗法。替代疗法包括使用益生菌,抗菌肽,噬菌体裂解酶,筛查具有潜在生物活性代谢物等的微生物。此外,我一直在研究不同的项目,这些项目研究了使用基于序列的元基因组学在这些环境中不同淡水系统和抗菌耐药性的微生物质量。
在合成生物学的第一波浪潮中,遗传元件组合成简单电路,用于控制单个细胞功能。在合成生物学的第二波浪潮中,简单电路组合成复杂电路,形成系统级功能。然而,构建复杂电路的努力常常受到我们对单个电路最佳组合的有限了解的阻碍。例如,大多数代谢工程项目中的一个基本问题是酶的最佳水平,以最大化产量。为了解决这个问题,已经建立了组合优化方法,允许自动优化,而无需事先了解单个基因表达水平的最佳组合。本综述重点介绍当前的组合优化方法和促进其应用的新兴技术。
通过这种方法,提出了一种面向工业 4.0 的创新型“即插即用”制造模式。该计划的支柱包括先进的生物技术工具,包括合成生物学、基因组编辑、代谢工程等。全面的国家基础设施平台对于开发和发展生物制造项目的合成生物学能力至关重要。生物工厂的高通量能力可以满足这一目标。生物工厂有助于建立和加强设计-构建-测试-学习 (DBTL) 方法,以使用最先进的自动化方法(如机器人、人工智能算法、高通量分析设备和软件等)来创建新的高通量生物解决方案。生物工厂将快速开发工具和数据集,以实现和加强生物制造的合理菌株改进。
在食品和饮料领域,果胶酶的生物技术应用日益增多。然而,商业规模的果胶酶产量低和纯度低仍然是一个挑战。因此,研究人员不断探索利用现代工具(如基因工程、宏基因组学研究和代谢工程)的机会,以利用微生物作为果胶酶的有希望的来源。虽然这种酶可以在植物中自然找到,但微生物果胶酶由于其易于在不同的生物反应器中发酵和独特的物理化学特性而保持了较高的价值偏好。微生物果胶酶在纺织工业、制药业、造纸和纸浆工业、环境工程、农业经济以及食品和饮料工业等不同领域具有巨大的潜力。本研究将通过基本分子装置和传统发酵程序进行基因操作以更好地生产果胶酶的主张进行了关联,以全面了解微生物果胶酶的结构-功能关系。
简单总结:基因工程技术对于遗传表征和代谢工程至关重要。稳定而强大的基因编辑方法可以加速非模式微生物的探索,这些微生物在各种应用方面显示出巨大的潜力。近年来,碱基编辑器已在广泛的微生物中实现了精确的点突变和多重基因编辑。碱基编辑器不会造成双链断裂并且不需要供体 DNA 模板,因此对于同源重组系统较低的物种,碱基编辑器比 CRISPR/Cas9 更可用。在这里,我们介绍了碱基编辑器在非模式微生物中的最新发展和应用。这种多功能方法适用于非模式微生物从精确的点突变到全基因组工程的基因编辑,并为非模式微生物的未来发展带来了良好的前景。
T7表达系统是确保严格控制和高级诱导表达的常见方法。然而,该系统只能在某些细菌菌株中起作用,其中T7 RNA聚合酶基因位于染色体中。在这项研究中,我们成功地引入了在LACUV5启动子控制的T7 RNA聚合酶基因的染色体副本中,以大肠杆菌BW25113。T7表达系统在名为BW25113-T7的突变株中有效工作。我们证明了这种突变菌株可以通过C5途径令人满意地产生5-氨基乙酸。最终研究旨在通过构建T7启动子变体库来增强该突变株中T7表达系统的可控性。这些努力提高了大肠杆菌BW25113-T7,成为未来代谢工程工作的实用主持人。
在ENEA上的研究科学家职位“用于生物制药,营养或能量生产的植物领域的代谢/基因工程”;在ENEA的DOC职位。项目:“茄科和代谢组的微阵列和代谢分析”; Biogen S.R.L.合作合同,在ENEA“ Casaccia”研究中心,关于“番茄(Solanum lycopersicum)的转基因植物的表达分析,其类胡萝卜素含量改变”(顾问:Giovanni Giuliano教授); Farmen S.R.L.合作合同,在ENEA“ Casaccia”研究中心进行的“转基因番茄植物(Solanum lycopersicon)中的类胡萝卜素的代谢工程)”(顾问:Giovanni Giuliano教授); Biogen S.R.L.合作合同,在ENEA“ Casaccia”研究中心(S.M.di galeria,罗马)关于“番茄(溶植液)的转基因植物的分子表征,类胡萝卜素含量改变”(顾问:Giovanni Giuliano教授)。
8. 20BT2012 微生物学实验室 0:0:3:1.5 9. 22BT2075 生物过程实验室 0:0:3:1.5 10. 20BT2017 分子生物学 3:0:0:3 11. 20BT2018 基因工程 3:0:0:3 12. 20BT2019 分子生物学和基因工程实验室 0:0:3:1.5 13. 22BT2074 生物过程工程 3:0:0:3 14. 20BT2023 下游处理 3:0:0:3 15. 20BT2024 下游处理实验室 0:0:3:1.5 16. 20BT2025 免疫学 3:0:0:3 17. 20BT2026 细胞生物学和免疫学实验室0:0:3:1.5 18. 20BT2030 生物信息学概念 2:0:2:3 19. 20BT2052 植物和动物组织培养实验室 0:0:4:2 20. 20BT2054 环境生物技术 3:0:0:3 21. 20BT2059 生物技术中的物联网 2:1:0:3 22. 20BT2068 植物生物技术原理及应用 3:0:0:3 23. 20BT2069 动物生物技术进展 3:0:0:3 24. 22BT2072 代谢工程 3:0:0:3 25. 22BT2073 化学信息学和药物化学 3:0:0:3 26. 22BT2076 数据分析和模拟 2:1:0:3 27. 22BT2097 综合实践 0:0:3:1.5 总学分 68