虽然植物是宝贵天然产物的丰富来源,但生产这些产品用于商业应用往往具有挑战性。通常有机合成对于可行的商业产品来说过于昂贵,并且生物合成途径通常非常复杂,以至于将它们转移到微生物中并非易事或不可行。对于不适合农业生产天然产物的植物,毛状根培养物为生产平台提供了一个有吸引力的选择,该平台提供遗传和生化稳定性、快速生长和无激素培养基。代谢工程和合成生物学工具在设计毛状根以及生物反应器技术方面取得的进展已达到该技术的商业应用即将实现的地步。我们讨论了毛状根的不同应用。我们还以理解长春花毛状根中萜类吲哚生物碱途径的进展为例,说明了途径发现和途径工程方面的进展和挑战。
微生物生物技术和生物过程的进步使得人们能够获得新的或改良的分子、生物质和生物农用化学品。因此,生物制药、药妆品、保健品、食用生物质、燃料酶和生物杀虫剂已成为现实。微生物还被成功用于退化地区的生物修复和废水处理。高通量筛选、诱导和靶向选择突变、基因组编辑、代谢工程、生物反应器改进和高性能下游加工是一些可以从微生物中获得所需产品的做法。鉴于真菌的多样性、易于基因操作和对生产条件的适应性,它们被认为是这些过程的基本生物。在本期特刊中,我们邀请专门的研究人员和开发人员提供手稿,为这些生物获取资源的能力提供新的见解。欢迎提交涉及组学科学、菌株筛选、基因改良、上游和下游过程、生物转化和仿生学的论文。
实验室位于生物产品和生物系统系内。生物产品和生物系统系 (Bio2) 是阿尔托大学化学工程学院的三个系之一,在利用自然资源开发先进材料的基础和应用研究方面享有国际领先声誉。它是欧洲领先的基于可再生资源利用的可持续化学和工程领域的研究和高等教育机构之一。Bio2 旨在为开发新颖的解决方案做出贡献,以实现可持续的初级生产和加工系统,从而可以生产出投入更少、对环境影响更小、温室气体排放更少的材料。在生物科学领域,该系开展生物过程技术、分子生物技术、酶技术、代谢工程、合成生物学、生物分子和生物混合材料的研究。该系的其他优势包括基于木质纤维素的可持续材料和产品,从纳米材料到新型纤维素基纺织品。
博士Daniela Morales-Sánchez是TuxtlaGutiérrezInstitute(2005)和Maestra(2007)和Maestra(2007)和Doctor(2014)的生物化学工程师,并在UNAM生物学研究所的生化科学中。 div>他们的博士研究集中于生物柴油生产的异养微藻的培养。 div>在他在美国内布拉斯加州大学的第一个博士后(2014-2017)期间,他的研究导致了通过遗传和代谢工程策略的Chlamydomonas Reinhardtii的脂质含量的增加。 div>2017年,他在挪威的北部大学开始了第二个博士后,在那里他研究了精神噬菌体微藻对产生高价值代谢产物的潜力。 div>目前是ING部的定期调查员。细胞和生物催化,该研究指导与高强度光线适应/适应极性微藻有关的项目,以改善热带微藻。 div>
当前研究主题提供了一个有效的交流平台,收集原创研究文章和评论论文,探讨脂质积累机制、生物技术应用以及与产油真菌(包括非常规酵母)相关的代谢工程努力。微生物已被用于生产高能量密度的碳氢化合物,作为“直接”燃料、可再生化学品和增值化合物。除了大肠杆菌和酿酒酵母等常用的模型生物外,在过去的几年中,天然积累高含量脂质的产油酵母已被直接使用或通过基因改造用于生产各种生物产品,尽管早期对微生物油的商业化生产的试验可以追溯到第一次世界大战。本研究主题集中于产油酵母的生物工程进展,包括解脂耶氏酵母和红冬孢酵母(Rhodosporidium (Rhodotorula ) toruloides),用于生产生物燃料和生物产品,特别强调建立合成生物学工具和新颖的工程策略。
Rensselaer理工学院(RPI; Troy,NY)在3月初获得了匿名的3.6亿美元捐赠,这是有史以来最大的单一捐赠给美国大学。根据媒体关系主管布鲁斯·亚当斯(Bruce Adams)的说法,礼物的“很大一部分”将用于生物技术和信息技术计划,特别是在功能组织工程,综合系统生物学,生物学和生物信息信息和生物催化和生物催化和代谢工程领域。是为了实施“ Rensselaer计划”,这是RPI总裁Shirley Jackson于2000年制定的一项计划,以将整体研究预算从4000万美元增加到1亿美元,到2005年的双重研究生入学率,并扩大其商业孵化器计划,在该计划中,教职员工和学生在该公司获得基于个人研究的公司支持,以基于个人研究。扩展包括新的计划和课程,领域,业务管理和智能财产策略。JB
奇异球菌能够在高辐射、极端温度和干燥等恶劣环境中生存,主要归因于其能产生独特的色素,尤其是类胡萝卜素。尽管这些细菌产生的天然色素数量有限,限制了它们的工业潜力,但代谢工程和合成生物学可以显著提高色素产量,扩大其应用前景。在本研究中,我们回顾了与这些色素相关的关键酶和基因的性质、生物合成途径和功能,并探索了通过基因编辑和优化培养条件来提高色素产量的策略。此外,研究还强调了这些色素在抗氧化活性和抗辐射性方面的独特作用,特别强调了奇异球菌中脱黄素的关键功能。未来,奇异球菌细菌色素将在食品工业、药物生产和太空探索中具有广阔的应用前景,它们可以作为辐射指示剂和天然抗氧化剂,保护宇航员在长期太空飞行中的健康。
随着酶(即蛋白质工程)和微生物细胞(即基因组编辑)工程技术的革命性进步,生物催化剂的商业规模应用有望在不久的将来取代现有的化学工艺。这些技术的影响在弗朗西斯·阿诺德(2018 年)和詹妮弗·杜德纳(2020 年)分别因蛋白质定向进化和成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR) 基因编辑而获得诺贝尔化学奖时得到了认可。本期特刊“生物催化技术:基础与应用”将重点介绍酶和微生物全细胞系统的生物技术应用的最新进展和新视角。本期特刊的范围将从新兴生物催化剂的基本特征到它们的实际应用,重点关注当前的工程技术。我们期待收到您对这些迷人领域的贡献。- 生物催化 - 酶 - 全细胞生物转化 - 微生物生物技术 - 生物合成 - 蛋白质工程 - 代谢工程
维生素E是使用最广泛的维生素之一。在经典的维生素E(A-生育酚)的经典商业合成中,Isophytol的化学合成是关键的技术障碍。在这里,我们从微生物发酵法尼烯中建立了一个新的iSophytol合成过程。为了实现Farneene生产的有效途径,酿酒酵母被选为宿主菌株。首先,筛选了来自不同来源的B-氟尼烯合酶基因,并通过蛋白质工程和系统代谢工程,实现了酿酒酵母中的b -farnesene高产量(55.4 g/l)。这种法尼烯可以分为三个步骤,分为92%,在经济上与最佳的总化学合成相等,可以将其化学转化为Isophytol。此外,我们共同制作了番茄红素和法尼烯,以降低Farnesene的成本。基于这一新计划的工厂于2017年在中国湖北省成功运营,每年产量为30,000吨维生素E。这一新过程由于其低成本和安全性而彻底改变了维生素E市场。
自文明诞生以来,我们依靠农业来维持生计、提供医疗保健和获取资源。然而,在气候驱动的农业挑战中,传统的农业实践已不足以满足不断增长的人口的需求。微藻成为希望的灯塔,提供可持续和可再生的食物、动物饲料和能源来源。它们生长迅速、对非耕地和非饮用水的适应性强,生物产品种类多样(包括生物燃料和营养保健品),使它们成为未来资源管理的基石。此外,微藻捕获碳的能力符合环境保护目标。虽然微藻提供了显著的好处,但成本效益高的生物质生产障碍仍然存在,这限制了其更广泛的应用。本综述将微藻与其他宿主平台进行了比较,强调了当前旨在克服现有障碍的创新方法。这些方法包括一系列技术,从基因编辑、合成启动子和诱变到通过转录因子进行选择性育种和代谢工程。