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遗传编码荧光探针在疾病诊断中的最新进展
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作者 李睿 左方婷 杨弋 《合成生物学》 北大核心 2026年第1期102-112,共11页
近年来,遗传编码荧光探针在结构优化与疾病诊断应用中取得了快速发展。通过蛋白质工程,荧光蛋白在光稳定性、灵敏度和光谱范围方面显著提升,并涌现出多种新型传感机制,实现了离子、代谢物及神经递质等生理信号的实时可视化。与此同时,荧... 近年来,遗传编码荧光探针在结构优化与疾病诊断应用中取得了快速发展。通过蛋白质工程,荧光蛋白在光稳定性、灵敏度和光谱范围方面显著提升,并涌现出多种新型传感机制,实现了离子、代谢物及神经递质等生理信号的实时可视化。与此同时,荧光RNA在折叠稳定性、激活效率和亮度上不断突破,多色工具箱的建立使RNA动态成像成为可能。这两类探针已广泛应用于肿瘤代谢、糖尿病及神经疾病研究,在代谢监测、病理状态识别和早期诊断等方面展现出独特优势,推动了疾病机制解析与诊断技术进步。未来,随着探针性能持续优化和设计创新,遗传编码荧光探针有望在基础研究和临床转化中发挥更大作用,为精准诊断和个性化医疗提供有力支持。 展开更多
关键词 遗传编码荧光探针 荧光蛋白 荧光RNA 分子成像 疾病诊断
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CRISPR/Cas系统在分子诊断领域的应用研究进展
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作者 王珂 陈文慧 +1 位作者 雷春阳 聂舟 《合成生物学》 北大核心 2026年第1期3-31,共29页
CRISPR/Cas系统因其高特异性、可编程性和便捷性,已成为分子诊断领域的重要工具。本文综述了CRISPR/Cas系统的技术原理、诊断平台优化及其在精准医学中的应用进展。概述了CRISPR/Cas系统的作用机制与分类,重点讨论了CRISPR诊断技术的创... CRISPR/Cas系统因其高特异性、可编程性和便捷性,已成为分子诊断领域的重要工具。本文综述了CRISPR/Cas系统的技术原理、诊断平台优化及其在精准医学中的应用进展。概述了CRISPR/Cas系统的作用机制与分类,重点讨论了CRISPR诊断技术的创新优化策略,包括基于核酸预扩增[如SHERLOCK(specific highsensitivity enzymatic reporter unlocking)、DETECTR(DNA endonuclease targeted CRISPR trans reporter)]和免扩增的检测方法。探讨了CRISPR/Cas技术在感染性疾病(病原体筛查、耐药性检测)、肿瘤分子分型(癌症早筛、遗传变异分析)及非核酸标志物检测中的临床应用。最后展望了该技术的未来发展方向,包括微型化设备开发、高通量智能化诊断体系构等,并分析了其在临床转化中面临的关键挑战(如灵敏度标准化、成本控制等)。通过总结目前研究,为CRISPR/Cas技术在分子诊断领域的进一步优化和医学应用提供理论参考。 展开更多
关键词 CRISPR/Cas系统 即时检测 临床转化应用 微型化设备 人工智能辅助分子诊断
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合成生物学赋能细胞膜纳米颗粒的精准诊疗
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作者 黄扬 李一叶 聂广军 《合成生物学》 北大核心 2026年第1期177-199,共23页
细胞膜纳米颗粒(cell membrane-derived nanoparticle,CNP)能够有效整合天然细胞膜的生物学特性和纳米材料的理化性质,在疾病诊疗研究中展现出循环时间长、生物相容性好和靶向特异性强等优势;但其临床应用受限于天然膜的异质性和功能局... 细胞膜纳米颗粒(cell membrane-derived nanoparticle,CNP)能够有效整合天然细胞膜的生物学特性和纳米材料的理化性质,在疾病诊疗研究中展现出循环时间长、生物相容性好和靶向特异性强等优势;但其临床应用受限于天然膜的异质性和功能局限性。合成生物学为突破这一瓶颈提供了创新性策略,驱动CNP实现从天然仿生到精准设计的范式转变。基因工程技术通过物理、化学及生物学手段精准编辑细胞膜蛋白表达,而代谢工程技术通过糖类和脂质代谢等通路实现细胞膜表面功能分子的定向锚定,从而赋予CNP增强的靶向特异性、智能响应性与多功能协同性,使其在恶性肿瘤、心血管疾病和感染性疾病等多种疾病领域展现出巨大潜力。尽管在安全性评估、规模化生产和监管框架构建等方面仍面临挑战,但随着人工智能辅助设计、新型基因编辑和代谢介入技术的发展以及标准化生产平台的建立,合成生物学赋能的CNP有望实现从实验室研究向临床应用的跨越,发展成为助力精准医疗的智能纳米诊疗平台。 展开更多
关键词 细胞膜纳米颗粒 合成生物学 基因工程 代谢工程 精准医疗
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季铵化纤维素微球的制备及其动态吸附性能
4
作者 邱小雪 周寅鹏 +2 位作者 龚文丽 杨武迪 刘琳 《浙江理工大学学报(自然科学版)》 2026年第1期45-56,共12页
为了提高现有蛋白纯化用纤维素微球的传质速率及吸附效率,将环氧季铵盐(2,3-Epoxy-propel-trimethyl ammonium chloride,EPTAC)接枝到纤维素分子骨架上,采用乳液自组装法制备季铵化纤维素多孔微球(Quaternized cellulose porous microsp... 为了提高现有蛋白纯化用纤维素微球的传质速率及吸附效率,将环氧季铵盐(2,3-Epoxy-propel-trimethyl ammonium chloride,EPTAC)接枝到纤维素分子骨架上,采用乳液自组装法制备季铵化纤维素多孔微球(Quaternized cellulose porous microspheres,QCPM);以QCPM为填料搭建动态吸附装置,以牛血清白蛋白(Bovine serum albumin,BSA)为目标蛋白,分析填料高度、进液速度和进液质量浓度对QCPM动态吸附性能的影响,并通过响应面法分析填料高度、进液速度和进液质量浓度三因素对平衡吸附量的影响。结果表明:所制备的QCPM兼具互连多级孔结构与丰富的活性位点,比表面积高达242.76 m^(2)/g,可促进蛋白质的快速传质,并提高分离效率;在动态蛋白吸附过程中,增加填料高度和进液质量浓度,降低进液流速,均有助于提高QCPM对BSA的吸附能力,最大吸附量为50.38 mg/g,其动态吸附行为符合Yoon-Nelson和Modified dose response模型,为均匀表面的单分子层吸附;填料高度与进液速度对平衡吸附量的影响呈显著主效应,其作用强度优于进液质量浓度对平衡吸附量的影响,三因素间的交互作用以填料高度与进液质量浓度为主。该研究以纤维素为基质,通过乳化法制备QCPM,解决了传质受限与吸附效率低的难题,为蛋白质分离纯化领域提供了理论依据与实践指导。 展开更多
关键词 纤维素多孔微球 季铵化改性 动态吸附性能 蛋白纯化 响应面分析
原文传递
工程细菌的生物安全防控策略
5
作者 甘牡丹 左静蕊 曹友志 《合成生物学》 北大核心 2026年第1期265-278,共14页
随着人工设计的基因元件和工程菌应用于医学诊断和疾病治疗领域的增加,由此产生的生物安全风险也越来越受到重视。本文回顾了合成生物学的生物安全防控策略,特别介绍了近几年医学诊疗工程菌的生物安全防控研究。工程菌的生物安全防控可... 随着人工设计的基因元件和工程菌应用于医学诊断和疾病治疗领域的增加,由此产生的生物安全风险也越来越受到重视。本文回顾了合成生物学的生物安全防控策略,特别介绍了近几年医学诊疗工程菌的生物安全防控研究。工程菌的生物安全防控可以防止宿主菌和基因元件脱离病灶区域向环境泄漏。基于营养缺陷或自杀基因的调控系统广泛用于限制工程菌的逃逸,基因元件拆分和靶向降解策略则可以防止基因元件扩散到环境中被其他细胞利用。环境中的代谢物和基因片段可能转移进入工程菌,这是导致生物安全防控机制失效的重要因素。非天然核苷酸和非天然氨基酸等非天然复制翻译系统的正交性好,可以大幅减少环境和工程菌间的相互影响。综合不同合成生物学原理设计的多层生物安全防控系统对于未来解决生物安全问题具有极大潜力。 展开更多
关键词 生物安全防控 营养缺陷 自杀基因 毒素-抗毒素 基因编辑 非天然核苷酸 非天然氨基酸
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蛋白质优化设计与从头合成引领的疫苗研发革命
6
作者 陈涛 赖锦涛 +1 位作者 胡美林 马显才 《合成生物学》 北大核心 2026年第1期152-176,共25页
疫苗作为防控传染性疾病的有力手段,在发展应用过程中经历了四次重要革命。近年来计算工具的迅猛发展更是推动疫苗研发走向新的阶段,形成以结构为导向,蛋白质优化与计算设计为核心的合成生物学研究范式。本文系统介绍了蛋白质优化设计... 疫苗作为防控传染性疾病的有力手段,在发展应用过程中经历了四次重要革命。近年来计算工具的迅猛发展更是推动疫苗研发走向新的阶段,形成以结构为导向,蛋白质优化与计算设计为核心的合成生物学研究范式。本文系统介绍了蛋白质优化设计中定向进化、半理性设计和理性设计三种策略与从头合成技术在疫苗研发中的应用与价值。在免疫原设计层面,介绍了结构稳定性改造、表位聚焦、糖基化修饰调控等策略对提升抗原免疫原性与广谱性等特性方面的潜力。在递送系统层面,介绍了蛋白纳米颗粒凭借高密度抗原展示与几何构象优势,结合“马赛克”多价展示技术,在诱导交叉中和抗体生成方面具有独特的优势。人工智能计算工具的突破性进展实现了从“结构模拟”到“功能定制”的转变,并极大地推动了以抗原-抗体复合物结构为导向的反向疫苗学的发展。整合表位计算筛选与从头蛋白骨架设计,实现了疫苗从天然结构到定制结构的突破。尽管面临高变异病原广谱保护、动态构象模拟等挑战,疫苗设计与计算工具的深度融合加速了新型冠状病毒、呼吸道合胞病毒等疫苗的临床转化,并为未来新发和突发传染病防控提供了通用设计方法。 展开更多
关键词 蛋白质优化 从头合成 疫苗设计 纳米颗粒疫苗 反向疫苗学
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生物分子传感中的抗体探针:由碳基计算走向硅基计算
7
作者 谭骁天 李睿涵 杨慧 《合成生物学》 北大核心 2026年第1期93-101,共9页
蛋白质等生物大分子在疾病诊断与治疗、基础科学研究中占据核心地位,而抗体探针作为免疫分析的关键工具,其重要性日益凸显。近年来,抗体探针的设计、预测与生成正经历从传统的基于动物免疫的“碳基计算”向人工智能驱动的“硅基计算”... 蛋白质等生物大分子在疾病诊断与治疗、基础科学研究中占据核心地位,而抗体探针作为免疫分析的关键工具,其重要性日益凸显。近年来,抗体探针的设计、预测与生成正经历从传统的基于动物免疫的“碳基计算”向人工智能驱动的“硅基计算”的革命性转型。传统的抗体生成技术依赖动物免疫,不仅效率低下,且难以精准控制。人工智能的引入为抗体设计带来了突破,实现了高特异性、高亲和力抗体探针的快速生成及抗原表位的精准预测。这一转变不仅能提高抗体类蛋白探针的性能,也缩短了研发周期。本文介绍了抗体生成技术的演进历程,分析了人工智能在抗体设计中的应用优势与挑战,并展望了抗体类蛋白探针与新一代生物传感器的协同发展前景。随着蛋白结合蛋白(PBP)预测技术的成熟,蛋白质从头设计研究人员有望通过“硅基计算”与“硅基性能表征”,快速生成满足特定需求的探针分子,同时实现抗原表位及分子功能的精确预测。结合新一代高灵敏生物传感技术,人工智能辅助设计的非天然蛋白探针将显著提升免疫分析灵敏度,拓展可分析的分子信息类型,推动免疫分析向多维化方向发展。这一创新不仅为合成生物学研究开辟了新的研究路径,也将为精准医学诊断方法的开发提供有力支撑。 展开更多
关键词 免疫分析 抗体设计 碳基计算 人工智能 生物传感
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鼠抗新型冠状病毒JN.1变异株S-scFv重组蛋白的构建与表达
8
作者 方镕泽 邓永刁 +5 位作者 崔文艳 杨光勇 王照朋 王平 王文佳 何光志 《贵州畜牧兽医》 2026年第1期27-31,共5页
为了对新型冠状病毒JN.1变异株的诊断和靶向生物治疗提供基础材料,基于前期筛选优化的鼠源scFv基因序列,通过基因合成引入Eco RⅠ和XhoⅠ酶切位点,并构建重组质粒pET-32a-S-scFv,在大肠杆菌BL21(DE3)中进行表达,利用SDS-PAGE和Western b... 为了对新型冠状病毒JN.1变异株的诊断和靶向生物治疗提供基础材料,基于前期筛选优化的鼠源scFv基因序列,通过基因合成引入Eco RⅠ和XhoⅠ酶切位点,并构建重组质粒pET-32a-S-scFv,在大肠杆菌BL21(DE3)中进行表达,利用SDS-PAGE和Western blot方法检测分析表达蛋白的分子质量,ELISA检测其与JN.1刺突蛋白抗原的结合能力。结果:重组质粒中插入的单链抗体序列长度为792 bp,与预期相符;表达蛋白分子质量约48 kDa;重组蛋白与JN.1刺突蛋白抗原结合的D 450 nm值显著高于阴性血清和PBS对照组(P<0.01)。结论:构建的pET-32a-S-scFv重组质粒在大肠杆菌BL21(DE3)中实现高效表达,可用于制备抗S-scFv重组蛋白。 展开更多
关键词 新型冠状病毒 JN.1变异株 刺突蛋白 单链抗体(scFv) 重组质粒pET-32a-S-scFv
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SLITRK6蛋白的生物信息学分析
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作者 冯志国 余春强 +1 位作者 张在宝 刘慧娟 《信阳师范大学学报(自然科学版)》 2026年第1期109-116,共8页
通过生物信息学方法对SLITRK6蛋白结构进行预测分析。结果显示,其分子量为95109.61 Da,理论等电点为6.07。该蛋白中亮氨酸(Leu)含量最高,为15.5%;其次为丝氨酸(Ser)和谷氨酸(Glu),分别为7.7%和6.9%,为亲水性蛋白。在600位置附近存在跨... 通过生物信息学方法对SLITRK6蛋白结构进行预测分析。结果显示,其分子量为95109.61 Da,理论等电点为6.07。该蛋白中亮氨酸(Leu)含量最高,为15.5%;其次为丝氨酸(Ser)和谷氨酸(Glu),分别为7.7%和6.9%,为亲水性蛋白。在600位置附近存在跨膜结构域。α-螺旋、β-折叠、无规则卷曲分别占10.46%、7.37%、82.17%。三维结构中无规则卷曲占主导地位。另外还找出其他物种中与该基因相同的家族成员,SLITRK6进化树显示脊椎动物分为爬行与鸟类、哺乳类和快速进化的两栖类分支,整体与系统发育预期一致。 展开更多
关键词 SLITRK6蛋白 物种进化 生物信息学 系统发育树
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抗体药物智能开发的深度学习策略
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作者 曾鑫 王辰 +2 位作者 王正俊 梁何楚 张正平 《生物技术进展》 2026年第1期29-37,共9页
抗体药物开发面临周期长(>3年)、成本高(>2亿美元)以及多属性协同优化困难等产业瓶颈。传统方法如杂交瘤技术存在通量低、全局优化能力不足等局限。近年来,深度学习(deep learning,DL)技术为抗体药物的智能化开发提供了突破性解... 抗体药物开发面临周期长(>3年)、成本高(>2亿美元)以及多属性协同优化困难等产业瓶颈。传统方法如杂交瘤技术存在通量低、全局优化能力不足等局限。近年来,深度学习(deep learning,DL)技术为抗体药物的智能化开发提供了突破性解决方案。系统综述了DL在抗体药物开发中的研究进展,重点探讨了抗体序列设计、结构预测、亲和力预测与成熟、多目标优化等核心环节的代表性方法与技术挑战,并对未来发展进行了展望,以期为抗体药物研发向智能化、全局化方向转型提供参考。 展开更多
关键词 深度学习 抗体药物 多目标协同优化
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水稻对恶苗病菌侵染响应的蛋白质组分析 被引量:1
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作者 邵丽华 李鹏 《中国农业科技导报(中英文)》 北大核心 2025年第6期126-135,共10页
恶苗病是危害性强的水稻常见真菌性病害,严重影响水稻产量。为明确高抗品种响应恶苗病菌的上调差异蛋白质,采用TMT (tandem mass tag)定量蛋白质组学技术比较感染恶苗病菌前后的蛋白质组,筛选P≤0.05且差异倍数(fold change,FC)>1.2... 恶苗病是危害性强的水稻常见真菌性病害,严重影响水稻产量。为明确高抗品种响应恶苗病菌的上调差异蛋白质,采用TMT (tandem mass tag)定量蛋白质组学技术比较感染恶苗病菌前后的蛋白质组,筛选P≤0.05且差异倍数(fold change,FC)>1.2或<0.83的显著差异表达蛋白质。结果表明,共筛选出124个上调差异表达蛋白质和75个下调差异表达蛋白质。将上调表达的124个蛋白质进行GO(gene ontology)富集分析,得到88个富集条目,其中显著性富集条目4个,包括生物过程2个、分子功能2个,分别为对应激的反应、对氧化应激的反应及过氧化物酶活性、血红素结合,有利于清除水稻芽组织内过氧化物,对细胞起保护作用。KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析共得到45条通路,其中上调差异蛋白质显著富集通路3条,分别为苯丙素生物合成、次生代谢物的生物合成和苯丙氨酸代谢,有利于提高水稻抗病性。在显著性GO富集的4个条目和KEGG显著性富集的3条通路中,共有的上调差异蛋白质有3个(Os01t0327400-01、Os12t0112000-01、Os01t0963000-04),推测这3个上调差异蛋白质是抗恶苗病的关键蛋白。以上研究结果为抗病研究工作提供科学的基础理论依据。 展开更多
关键词 水稻 恶苗病 藤仓赤霉复合种 蛋白质组 抗病性
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基于抗原表位的ASFV检测方法与疫苗研发进展 被引量:1
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作者 李翡翡 徐国铭 +2 位作者 茹毅 陈曙晖 冯汉青 《中国生物工程杂志》 北大核心 2025年第2期80-93,共14页
非洲猪瘟(African swine fever,ASF)是一种由非洲猪瘟病毒(African swine fever virus,ASFV)引发的急性且高度传染性的动物疾病,其致死率极高,对全球的生猪产业造成了巨大的经济损失,并严重阻碍了产业的健康发展。ASFV属于Asfarviridae... 非洲猪瘟(African swine fever,ASF)是一种由非洲猪瘟病毒(African swine fever virus,ASFV)引发的急性且高度传染性的动物疾病,其致死率极高,对全球的生猪产业造成了巨大的经济损失,并严重阻碍了产业的健康发展。ASFV属于Asfarviridae科的DNA虫媒病毒,深入研究其抗原表位对开发检测方法和疫苗至关重要。随着抗原表位不断被发现,基于酶联免疫吸附技术和免疫层析技术的血清学检测方法已被广泛应用于检测猪血清中的抗体,用以快速评估猪群的疫病状态。已有研究通过筛选和鉴定如p30、p54、p72和CD2v等在ASFV感染过程中诱导特异性抗体反应的蛋白质,利用单克隆抗体和生物信息学工具,定义了众多线性和构象表位,为诊断检测方法和疫苗的开发奠定了基础。然而,病毒基因组的复杂性给疫苗和抗病毒药物的研发带来了巨大挑战,商业化的ASFV疫苗和治疗药物尚未问世,研究人员不断探索包括亚单位疫苗在内的多种疫苗策略,并通过基因编辑技术,开发出了一些有潜力的候选疫苗,但仍需进行更深入的研究以提高疫苗的安全性和有效性。因此,对国内外ASFV抗原表位研究、相关抗体检测技术及抗ASF疫苗研发方面的最新进展进行总结,旨在为开发新型高效检测技术和病毒疫苗提供参考及启示。 展开更多
关键词 非洲猪瘟病毒 疫苗 抗原表位 诊断检测
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DeepSeek模型分析及其在AI辅助蛋白质工程中的应用 被引量:2
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作者 李明辰 钟博子韬 +6 位作者 余元玺 姜帆 张良 谭扬 虞慧群 范贵生 洪亮 《合成生物学》 北大核心 2025年第3期636-650,共15页
2025年年初,杭州深度求索人工智能基础技术研究有限公司发布并开源了其自主研发的DeepSeek-R1对话大模型。该模型具备极低的推理成本和出色的思维链推理能力,在多种任务上能够媲美甚至超越闭源的GPT-4o和o1模型,引发了国际社会的高度关... 2025年年初,杭州深度求索人工智能基础技术研究有限公司发布并开源了其自主研发的DeepSeek-R1对话大模型。该模型具备极低的推理成本和出色的思维链推理能力,在多种任务上能够媲美甚至超越闭源的GPT-4o和o1模型,引发了国际社会的高度关注。此外,DeepSeek模型在中文对话上的优异表现以及免费商用的策略,在国内引发了部署和使用的热潮,推动了人工智能技术的普惠与发展。本文围绕DeepSeek模型的架构设计、训练方法与推理机制进行系统性分析,探讨其核心技术在AI蛋白质研究中的迁移潜力与应用前景。DeepSeek模型融合了多项自主创新的前沿技术,包括多头潜在注意力机制、混合专家网络及其负载均衡、低精度训练等,显著降低了Transformer模型的训练和推理成本。尽管DeepSeek模型原生设计用于人类语言的理解与生成,但其优化技术对同样基于Transformer模型的蛋白质预训练语言模型具有重要的参考价值。借助DeepSeek所采用的关键技术,蛋白质语言模型在训练成本、推理成本等方面有望得到显著降低。 展开更多
关键词 大语言模型 AI蛋白质 深度自注意力变换网络 蛋白质语言模型 深度学习
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微生物油脂与植物油脂的合成生物制造 被引量:2
14
作者 苏娟娟 郑家文 +3 位作者 苗润泽 韩鹏 王士安 李福利 《合成生物学》 北大核心 2025年第5期1167-1183,共17页
油脂及脂肪酸衍生物是食品、生物能源、材料以及医药化工的基础原料,需求量大。当前我国油脂供给高度依赖进口油料作物,受限于耕地资源,仅依靠农业种植难以满足需求。合成生物技术的发展为油脂生产提供了新途径,其中微生物油脂合成技术... 油脂及脂肪酸衍生物是食品、生物能源、材料以及医药化工的基础原料,需求量大。当前我国油脂供给高度依赖进口油料作物,受限于耕地资源,仅依靠农业种植难以满足需求。合成生物技术的发展为油脂生产提供了新途径,其中微生物油脂合成技术具有原料来源广、生产周期短、不占用耕地等优势,成为缓解油脂资源供应压力的战略选择。本文从大宗油脂和高值油脂的角度,系统综述了微生物油脂和植物油脂合成生物制造的研究现状,分析了植物油脂和微生物油脂的经济性差异,并总结了油脂分离提取及检测技术。未来,从商业化成熟度考量,高值油脂在短期内有望快速发展,而大宗油脂在中远期具有广阔前景。通过合成生物技术构建高效油脂合成的微生物细胞工厂,推动全链条低成本生物炼制技术,有望创新油脂生产方式,促进油脂产业多元化发展。 展开更多
关键词 微生物油脂 植物油脂 生物制造 高值油脂 大宗油脂 分离提取
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酵母合成单萜类化合物的研究进展 被引量:3
15
作者 高琪 肖文海 《合成生物学》 北大核心 2025年第2期357-372,共16页
单萜类化合物是一类由两个异戊二烯单元缩合而成的萜类化合物,被广泛应用于医药、食品、香料、化妆品、农业和能源等行业中。相较于植物提取和化学合成,利用微生物异源合成单萜类化合物提供了一种高效、可持续及生态友好的可替代途径。... 单萜类化合物是一类由两个异戊二烯单元缩合而成的萜类化合物,被广泛应用于医药、食品、香料、化妆品、农业和能源等行业中。相较于植物提取和化学合成,利用微生物异源合成单萜类化合物提供了一种高效、可持续及生态友好的可替代途径。酵母细胞由于具有短暂的生长周期、内源甲羟戊酸路径和完整的蛋白后修饰体系等优势,成为生物合成单萜类化合物的潜在宿主。随着合成生物学关键技术的发展,研究者们已经成功构建了合成单萜的微生物细胞工厂,但与大规模工业化生产之间还有很大距离。本文介绍了单萜的生物合成途径,除酵母内源甲羟戊酸途径外,人工构建的异源异戊烯醇利用途径与醇依赖型半萜途径也可用于单萜前体香叶基二磷酸的合成,随后围绕提高单萜前体供应、关键酶的改造和调控、区室化工程、缓解单萜的细胞毒性等几个方面阐述了利用酵母细胞合成单萜类化合物的策略和研究进展。最后基于目前单萜类化合物合成仍面临的前体供给不足与单萜及中间代谢物的细胞毒性等挑战,对未来酵母合成单萜类化合物的发展方向进行了展望,包括对单萜产生细胞毒性的具体机制进一步解析、更高效单萜合酶的挖掘与改造、动态调控单萜合成的代谢途径以及更稳定高效合成单萜宿主细胞的探索等,旨在为以后利用酵母合成单萜提供一定的指导。 展开更多
关键词 单萜类化合物 酵母 代谢工程 区室化工程 细胞毒性
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氨基酸衍生物在化妆品中的应用及其生物合成研究进展 被引量:1
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作者 伊进行 唐宇琳 +3 位作者 李春雨 吴鹤云 马倩 谢希贤 《合成生物学》 北大核心 2025年第2期254-289,共36页
随着合成生物学的快速发展,氨基酸衍生物作为一类重要的化妆品原料,其生产方式正发生历史性革新。传统生产方法存在生产成本高、环境负担重、产品稳定性差等问题。运用合成生物技术设计构建微生物细胞工厂,不仅能有效提升目标产品生产... 随着合成生物学的快速发展,氨基酸衍生物作为一类重要的化妆品原料,其生产方式正发生历史性革新。传统生产方法存在生产成本高、环境负担重、产品稳定性差等问题。运用合成生物技术设计构建微生物细胞工厂,不仅能有效提升目标产品生产效率、降低成本,还能实现绿色生物制造,满足市场对天然、安全、功能性强化妆品原料的供应需求。本文介绍了氨基酸衍生物在化妆品中的应用,并对其生物合成策略进行了总结,从酶转化和微生物发酵两种主要的生物合成工艺入手,探讨了酶工程、理性代谢工程以及非理性筛选等策略在化妆品原料氨基酸衍生物细胞工厂构建中的应用,并进一步对化妆品原料氨基酸衍生物的生物合成研究进展与发展趋势进行了系统综述。在人工智能等前沿技术的赋能助力下,合成生物技术必将进一步推动化妆品原料高效绿色生物制造的革新进程。 展开更多
关键词 合成生物学 化妆品原料 酶转化 微生物发酵 绿色制造
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多巴胺改性丝胶蛋白粘合剂的制备及性能 被引量:2
17
作者 李奕潇 李智鹏 +3 位作者 吴子微 王昊宇 卢神州 邢铁玲 《纺织工程学报》 2025年第2期54-64,共11页
开发具有强大水下粘附性并具有抗菌性能的粘合剂是一个挑战。通过多巴胺(DA)氧化自聚合对丝胶蛋白分子链进行湿粘附改性,并通过单宁酸(TA)对改性的蛋白分子链进行交联,制备了TA-DA/Ser粘合剂。测试结果表明:粘合剂在宏观上表现出粘弹性... 开发具有强大水下粘附性并具有抗菌性能的粘合剂是一个挑战。通过多巴胺(DA)氧化自聚合对丝胶蛋白分子链进行湿粘附改性,并通过单宁酸(TA)对改性的蛋白分子链进行交联,制备了TA-DA/Ser粘合剂。测试结果表明:粘合剂在宏观上表现出粘弹性固态,能够提供较好的机械强度。在溶液中对丝胶蛋白成功改性,且氢键是单宁酸与改性丝胶蛋白交联的主要驱动力。粘合剂对猪皮组织的粘附强度最高达到86.22 kPa,对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)的清除率高达91.62%,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为98.93%和98.17%。细胞毒性和伤口愈合实验表明,粘合剂达到细胞毒性二级标准,且对SD大鼠的伤口愈合起到促进作用。TA-DA/Ser粘合剂在无缝合伤口闭合和组织粘附中具有应用潜力。 展开更多
关键词 多巴胺 丝胶蛋白 单宁酸 水下粘合剂 抗菌性能
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L-精氨酸的微生物合成研究进展 被引量:1
18
作者 王倩 果士婷 +2 位作者 辛波 钟成 王钰 《合成生物学》 北大核心 2025年第2期290-305,共16页
L-精氨酸是一种碱性氨基酸,是护肤产品中常用的中和剂、保湿剂和抗氧化剂,此外,L-精氨酸还广泛应用于饲料、医药、食品等领域。以工程化的谷氨酸棒杆菌和大肠杆菌等微生物为催化剂,以可再生的淀粉糖为原料,通过微生物发酵的方法生产L-... L-精氨酸是一种碱性氨基酸,是护肤产品中常用的中和剂、保湿剂和抗氧化剂,此外,L-精氨酸还广泛应用于饲料、医药、食品等领域。以工程化的谷氨酸棒杆菌和大肠杆菌等微生物为催化剂,以可再生的淀粉糖为原料,通过微生物发酵的方法生产L-精氨酸是目前该产品最主要的生产方法。为创制高效的工程微生物菌种,早期研究者通常采用诱变筛选的方法,但由于突变的不确定性和非定向性,育种效率较低。随着合成生物技术的发展,人工设计L-精氨酸的合成途径和调控机制,并通过基因编辑理性创制工程微生物菌种成为研究的主流。本文综述了不同微生物中发现的L-精氨酸合成途径及调控机制,以谷氨酸棒杆菌和大肠杆菌为主,介绍了设计创制L-精氨酸高产菌种的合成生物学代谢改造策略,以及基于生物传感器的高通量筛选在L-精氨酸高产菌种筛选中的应用。最后,展望了进一步提高L-精氨酸生物合成水平的潜在策略,以及一碳原料等新型非粮碳资源在未来L-精氨酸生产中的应用前景。 展开更多
关键词 L-精氨酸 代谢工程 合成生物学 一碳原料 谷氨酸棒杆菌 大肠杆菌
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CRISPR-Cas系统的小型化研究进展 被引量:1
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作者 董颖 马孟丹 黄卫人 《合成生物学》 北大核心 2025年第1期105-117,共13页
CRISPR-Cas基因编辑技术由于其简便性和高效性,已被广泛应用于生物学、医学、农学等领域的基础与应用研究。目前广泛使用的Cas核酸酶均具有较大的分子量(通常大于1000个氨基酸),而广泛应用于基因治疗中的腺相关病毒(AAV)载体的承载容量... CRISPR-Cas基因编辑技术由于其简便性和高效性,已被广泛应用于生物学、医学、农学等领域的基础与应用研究。目前广泛使用的Cas核酸酶均具有较大的分子量(通常大于1000个氨基酸),而广泛应用于基因治疗中的腺相关病毒(AAV)载体的承载容量却十分有限,在容纳CRISPR核酸酶与gRNA的编码序列之余往往难以承载更多其他功能元件,如碱基编辑、转录调控、多基因编辑等相应元件,这严重限制了其在基因治疗等领域的应用。使用紧凑型Cas蛋白变体的CRISPR-Cas系统可能有助于用AAV产生和传递基因组编辑和调节工具到人类细胞。因此,小型化的CRISPR-Cas系统开发是解决这一技术难题的重要途径,本文主要概括了基于Cas9、Cas12和Cas13蛋白系统在小型化方面的研究进展,包括筛选新型Cas蛋白、缩减蛋白结构域以及引导RNA的改造等,旨在为开发微型精准基因编辑和调控工具提供新思路。目前小型化的CRISPR-Cas系统的局限性主要体现在蛋白分子量的大小和基因编辑的效率、特异性不可兼得上,在未来的研究中若能解决这一问题,获得更小型化的结构域,相信不仅能够优化该系统在体内的传递,更有望为临床带来高效率且低损害的治疗方法。 展开更多
关键词 CRISPR-Cas系统 小型化Cas蛋白 Cas蛋白工程化改造 紧凑型Cas蛋白 基因调控工具
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靶向治疗蛋白与肽的工程化设计优化及应用进展 被引量:1
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作者 江奇逸 邓鑫月 +4 位作者 袁艳婷 张雅倩 杨敏 李伟娜 范代娣 《化工进展》 北大核心 2025年第5期2407-2420,共14页
靶向性治疗蛋白和肽在精准医学中发挥着越来越重要的作用,尤其在癌症、免疫性疾病等治疗领域,展示了显著的潜力。与传统的小分子药物相比,靶向性蛋白和肽具有更高的特异性和较低的副作用,能够精准靶向疾病相关的分子。然而,它们的临床... 靶向性治疗蛋白和肽在精准医学中发挥着越来越重要的作用,尤其在癌症、免疫性疾病等治疗领域,展示了显著的潜力。与传统的小分子药物相比,靶向性蛋白和肽具有更高的特异性和较低的副作用,能够精准靶向疾病相关的分子。然而,它们的临床应用仍然面临一系列挑战,如稳定性差、免疫原性高、药代动力学差等问题。为了克服这些挑战,工程化设计优化已经成为提升其药效、安全性和临床应用前景的关键。本文首先介绍了靶向性治疗蛋白和肽的工程化设计的步骤;简述了肽类药物、蛋白质药物的优化设计方法;探索了相关药物递送策略,列举部分药物实例;分析了靶向性治疗蛋白和肽的临床应用现状、面临的挑战和发展前景;最后指出随着技术的不断发展,靶向性治疗蛋白和肽将在精准医学中发挥更重要的作用,为多种复杂疾病提供更高效的治疗方案。 展开更多
关键词 靶向性治疗 蛋白质 单克隆抗体 生物分子工程 精准医学
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