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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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水稻对恶苗病菌侵染响应的蛋白质组分析
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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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DeepSeek模型分析及其在AI辅助蛋白质工程中的应用 被引量:1
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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:1
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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:1
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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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L-精氨酸的微生物合成研究进展 被引量:1
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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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合成生物学助力萜类香精香料可持续生产 被引量:1
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作者 张梦瑶 蔡鹏 周雍进 《合成生物学》 北大核心 2025年第2期334-356,共23页
香精香料是个人护理产品中的重要成分,其中,萜类化合物及其衍生物在天然香料市场中有着重要的地位。近年来,合成生物学的蓬勃发展为解决萜类香料产能瓶颈及开发更多元化的新型香料化合物带来了新机遇。本文探讨了合成生物学在萜类香料... 香精香料是个人护理产品中的重要成分,其中,萜类化合物及其衍生物在天然香料市场中有着重要的地位。近年来,合成生物学的蓬勃发展为解决萜类香料产能瓶颈及开发更多元化的新型香料化合物带来了新机遇。本文探讨了合成生物学在萜类香料可持续生产中的应用和发展,介绍了数据驱动的合成生物学和生物技术创新如何赋能萜类香料生产,讨论比较了萜类合成的经典合成途径和替代合成途径,并探讨了萜类合酶挖掘与改造进展。在此基础上,着重介绍了单萜类、倍半萜类和降异戊二烯类香料的细胞工厂合成现状,包括元件改造、途径优化和萜类解毒等关键技术策略。最后,对当前专利布局和产业化竞争格局进行了总结分析,并对未来发展的挑战和机遇进行了展望,包括生物合成技术的挑战、新产物的发掘与设计,以及市场监管与安全性问题。 展开更多
关键词 合成生物学 萜类化合物 香精香料 细胞工厂 知识产权
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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:1
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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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天然乳酸乳球菌硒蛋白表达机制及酶活特性
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作者 彭静静 岳世阳 +2 位作者 卢良华 刘小玲 王成华 《食品科学》 北大核心 2025年第19期116-123,共8页
通过构建Lactococcus lactis NZ9000/pNZ8148-GPx基因重组菌(简称NG1)以及分别在LlGPx(即NG1表达的谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GPx))的3个半胱氨酸位点(C36、C63、C81)和倒数第2个赖氨酸位点(L156)引入编码硒代半胱氨酸... 通过构建Lactococcus lactis NZ9000/pNZ8148-GPx基因重组菌(简称NG1)以及分别在LlGPx(即NG1表达的谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GPx))的3个半胱氨酸位点(C36、C63、C81)和倒数第2个赖氨酸位点(L156)引入编码硒代半胱氨酸(selenocysteine,Sec)的终止密码子UGA和硒代半胱氨酸插入元件(selenocysteine insertion sequence,SECIS)构建产特异性硒蛋白突变株,探讨天然乳酸乳球菌对含Sec硒蛋白的表达情况并分析它们在无诱导、乳酸链球菌素(Nisin)诱导和富硒诱导条件下的LlGPx活性差异。结果显示,LlGPx突变体构建成功,富硒诱导下LlGPx活性为89.10 mU/mg,突变体的GPx活性为56.17~84.45 mU/mg,两者差异小;经十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析,野生型对照菌NG1在17.8 kDa的位置有一显著条带,而突变株均没有出现显著的硒蛋白完整或截短条带,说明在乳酸菌NZ9000内只引入UGA和SECIS时,UGA不能被有效通读至检测限。该研究为后期构建新型硒蛋白及其乳酸菌细胞工厂奠定了基础。 展开更多
关键词 乳酸菌 乳酸乳球菌 谷胱甘肽过氧化物酶 突变体 重组表达
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高黏性蛋白材料的合成生物学及应用
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作者 李全飞 陈乾 +9 位作者 刘浩 贺坤东 潘亮 雷鹏 谷益安 孙良 李莎 邱益彬 王瑞 徐虹 《合成生物学》 北大核心 2025年第4期806-828,共23页
高黏性蛋白材料因其卓越的生物黏附性和潜在的生物相容性,在生物医用材料和黏合剂领域展现出巨大的应用潜力。然而,传统方式获取的高黏蛋白材料面临诸多挑战,如产量低、结构复杂、难以规模化生产等。合成生物学作为新兴的交叉学科,为解... 高黏性蛋白材料因其卓越的生物黏附性和潜在的生物相容性,在生物医用材料和黏合剂领域展现出巨大的应用潜力。然而,传统方式获取的高黏蛋白材料面临诸多挑战,如产量低、结构复杂、难以规模化生产等。合成生物学作为新兴的交叉学科,为解决这些瓶颈提供了创新策略。本综述系统总结了近年来高黏性蛋白材料的生物合成、改性及应用进展,重点突出了合成生物学在解决高黏性蛋白材料产量、可控性以及功能多样性等方面的优势。全面梳理了基因工程实现对贻贝黏蛋白、藤壶胶蛋白和扇贝足丝蛋白等黏附蛋白的精确设计和高效表达,从而克服高黏蛋白材料在产量和可控性方面的限制。同时,综述了这些蛋白材料在生物黏合剂和医用功能涂层方面的独特优势,如贻贝蛋白的湿面黏附性、藤壶胶蛋白的强黏附性以及类弹性蛋白的可调控性。通过合成生物学方法,可以突破高黏蛋白材料在产量、性能和功能方面的限制,加速其在组织工程、表界面改性等领域的应用。最后,总结了当前合成生物学在高黏蛋白材料领域的最新进展和创新点,并展望了其未来的发展方向,为开发高性能、多功能的高黏蛋白材料提供了新的思路和策略。 展开更多
关键词 高黏性蛋白 生物黏合剂 功能涂层 合成生物学
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串联双SUMO融合促进重组CRM197蛋白在大肠杆菌中高效可溶表达及其纯化与表征
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作者 黄靖倍 汪欣 +4 位作者 郑永祥 余蓉 刘永东 孟奂 张纯 《中国生物工程杂志》 北大核心 2025年第5期40-48,共9页
白喉毒素突变体蛋白(cross-reacting material 197, CRM197)是一种常用的多糖结合疫苗载体,其在大肠杆菌体系中往往以包涵体形式表达。为了改善通过包涵体复性来制备CRM197而导致的收率低、操作烦琐等不足,研究设计了一种基于SUMO标签... 白喉毒素突变体蛋白(cross-reacting material 197, CRM197)是一种常用的多糖结合疫苗载体,其在大肠杆菌体系中往往以包涵体形式表达。为了改善通过包涵体复性来制备CRM197而导致的收率低、操作烦琐等不足,研究设计了一种基于SUMO标签串联的策略,改善重组CRM197的可溶性,同时使用Origami B (DE3)大肠杆菌宿主,成功使重组CRM197蛋白上清液可溶比例提高至95%以上。同时简化了CRM197蛋白的获取途径,经两步Ni亲和层析和一步酶切除去融合标签等手段建立了从破菌上清液中纯化CRM197的方法,获得纯度高于98%的CRM197且收率大于80%。通过圆二色光谱及荧光发射光谱分析等证实纯化所得CRM197空间结构折叠正确。抗原性ELISA实验结果表明所制得的CRM197蛋白与CRM197标准品蛋白抗原性相当。研究结果表明串联双SUMO标签对重组CRM197在大肠杆菌中高效、可溶表达具有促进作用,并建立了快速纯化体系,获得了具有较好免疫原性的CRM197蛋白,为改善重组蛋白在原核表达体系的可溶表达设计提供了新思路。 展开更多
关键词 CRM197蛋白 原核表达体系 胞内可溶表达 串联双SUMO标签
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基于鞭毛蛋白佐剂的甲型流感病毒多表位融合蛋白的研制及免疫效果评价
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作者 王秋硕 石盼盼 +5 位作者 李竹生 王旭东 王晓军 程凡 李玉林 王云龙 《中国生物工程杂志》 北大核心 2025年第11期18-30,共13页
目的:疫苗接种是防控甲型流感病毒(influenza A virus)最为经济有效的策略,旨在通过保守表位构建多表位疫苗,协同激活体液免疫与细胞免疫。方法:使用生物信息学预测工具对抗原表位进行筛选,构建多表位抗原(Flu A),并融合鞭毛蛋白佐剂形... 目的:疫苗接种是防控甲型流感病毒(influenza A virus)最为经济有效的策略,旨在通过保守表位构建多表位疫苗,协同激活体液免疫与细胞免疫。方法:使用生物信息学预测工具对抗原表位进行筛选,构建多表位抗原(Flu A),并融合鞭毛蛋白佐剂形成融合蛋白(Flu A-ND);通过ELISA、脾淋巴细胞增殖、细胞因子检测及流式细胞术对多表位抗原的免疫效果进行评价。结果:生物信息学筛选HA2(12~53、76~130、113~131)、M2e(1~24)及NP(5~47、304~320、392~407、418~426)表位构建多表位抗原Flu A;Flu A-ND组血清IgG效价达1∶256000(较Flu A组1∶128000提升2倍),IgA水平显著增强;细胞免疫方面,Flu A-ND组Th1型细胞因子分泌量显著提升,CD4^(+)、CD8^(+)T细胞比例较Flu A组均有显著提升,佐剂显著增强T细胞活化。结论:成功制备了多表位抗原,免疫效果评价显示能诱导小鼠产生高水平的体液免疫及细胞免疫反应,鞭毛蛋白作为分子内佐剂能有效提升多表位抗原的免疫效果,为开发安全高效的甲型流感病毒多表位疫苗提供实验依据。 展开更多
关键词 甲型流感病毒 生物信息学 分子内佐剂 多表位抗原 鞭毛蛋白
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构建多酶复合体强化异戊二烯生物合成
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作者 孙慧 屈虹男 +3 位作者 孙甲琛 张根林 贾海洋 李春 《化工学报》 北大核心 2025年第7期3436-3445,共10页
针对大肠杆菌细胞工厂合成异戊二烯存在前体不足、有毒中间代谢物积累、产物流失等问题,利用合成生物学和代谢工程的方法,在大肠杆菌体内表达银白杨(Populus alba)来源的异戊二烯合酶,并通过多顺反子的形式过表达Dxs、Dxr和IspD的单个... 针对大肠杆菌细胞工厂合成异戊二烯存在前体不足、有毒中间代谢物积累、产物流失等问题,利用合成生物学和代谢工程的方法,在大肠杆菌体内表达银白杨(Populus alba)来源的异戊二烯合酶,并通过多顺反子的形式过表达Dxs、Dxr和IspD的单个或多个基因,强化大肠杆菌内源的MEP途径。为缩短中间代谢产物在酶分子间的运输距离及时间,增强途径的底物隧道效应,运用蛋白支架策略将MEP途径中Dxs、Dxr和IspD酶进行共区域化,构建异戊二烯合成的多酶复合体,获得的工程菌株BL21(DE3)-ScaS,异戊二烯产量达到24 mg/L,较游离酶形式的工程菌株BL21(DE3)-FreeS的产量提高了35.7%。并通过工程菌株BL21(DE3)-ScaS质粒稳定性研究,发现发酵过程中补加抗生素能够显著提高不相容性重组质粒pET28a-DxsDxrIspD与pET21b-GSP-IspS的稳定性。同时,利用通量平衡分析(flux balance analysis,FBA)探究合成途径中关键酶的代谢通量分布情况,从理论层面证明了上述策略的有效性,为异戊二烯微生物细胞工厂的开发及应用提供了参考。 展开更多
关键词 异戊二烯 异戊二烯合酶 蛋白支架 多酶复合体 大肠杆菌
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基于机器学习的蛋白质重组表达序列优化研究进展
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作者 王世成 杨劲秋 +2 位作者 赵伟睿 胡升 梅乐和 《中国生物工程杂志》 北大核心 2025年第6期49-61,共13页
蛋白质重组表达是生物工程研究与应用的一个关键环节,实现蛋白质高水平、高活性表达具有重要的理论价值与实践意义。长期以来,对蛋白质重组表达水平的优化大多聚焦于考察和优化重组表达体系构成、重组工程菌的培养条件及诱导条件等外部... 蛋白质重组表达是生物工程研究与应用的一个关键环节,实现蛋白质高水平、高活性表达具有重要的理论价值与实践意义。长期以来,对蛋白质重组表达水平的优化大多聚焦于考察和优化重组表达体系构成、重组工程菌的培养条件及诱导条件等外部因素,对蛋白质编码序列、调控序列等内部因素的研究相对较少。随着生物信息学、计算生物学与人工智能技术的快速发展与深度融合,人们尝试利用机器学习方法构建蛋白质表达水平预测模型或蛋白质序列生成模型,再基于模型进行蛋白质序列的智能优化或从头设计。这种策略不仅能有效提升蛋白质重组表达序列优化的精准度和效率,还能为深入解析蛋白质表达水平调控机制提供新的研究视角,因而引起了众多研究者的关注和重视。总结了近年来机器学习在蛋白质重组表达序列优化与设计领域的最新研究进展,重点分析讨论了代表性机器学习模型的构建方法与序列优化策略,以及如何突破训练数据的局限性、提升模型可解释性等有待解决的关键问题。 展开更多
关键词 蛋白质重组表达 序列优化 表达预测模型 序列生成模型 机器学习
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靶向肝细胞癌CD44v纳米抗体的筛选及鉴定
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作者 李欣 徐凯 +4 位作者 黎旺红 刘晨 唐津天 马琳琳 王伯庆 《中国生物工程杂志》 北大核心 2025年第5期13-26,共14页
目的:分化群44(cluster of differentiation 44,CD44)是目前肿瘤靶向治疗的热门靶点,尤其是其变异亚型(CD44 variant forms, CD44v)在促进肿瘤增殖、侵袭转移、耐药性及增强肿瘤干性等方面具有关键的介导功能,以CD44v为靶点,筛选出能够... 目的:分化群44(cluster of differentiation 44,CD44)是目前肿瘤靶向治疗的热门靶点,尤其是其变异亚型(CD44 variant forms, CD44v)在促进肿瘤增殖、侵袭转移、耐药性及增强肿瘤干性等方面具有关键的介导功能,以CD44v为靶点,筛选出能够高亲和力结合肝细胞癌细胞表面高表达CD44v的纳米抗体,为CD44v阳性肿瘤的靶向治疗抗体药物研发开辟新途径。方法:使用CD44v-Fc蛋白免疫骆驼,构建高质量的CD44v纳米抗体噬菌体展示文库;采用噬菌体展示技术固相亲和淘选富集CD44v特异性纳米抗体噬菌体,通过胞间质可溶性酶联免疫吸附测定(PE-ELISA)筛选高亲和的纳米抗体,原核表达纯化高纯度具有不同互补决定区3(complementarity determining region 3,CDR3)的CD44v纳米抗体;利用酶联免疫吸附测定(ELISA)检测纳米抗体与抗原CD44v的结合能力,流式细胞术检测纳米抗体与肝细胞癌细胞的亲和活性。结果:构建了库容为2.8×10^(9) CFU的高质量CD44v纳米抗体噬菌体文库;PE-ELISA初步筛选并测序后获得3株差异序列的靶向CD44v的纳米抗体,在WK6大肠杆菌中进行原核表达纯化并获得3株高纯度特异性纳米抗体。ELISA及流式结果显示其中1株纳米抗体与抗原CD44v及肝细胞癌细胞具有较好的结合活性,可用于后续药物开发。结论:研究为CD44v阳性肿瘤的靶向治疗提供了具有潜力的候选纳米抗体,不仅拓宽了基于CD44v的抗体药物研发途径,也为后续筛选与优化更多靶向CD44v的纳米抗体提供了重要技术支持和实验依据。 展开更多
关键词 CD44 纳米抗体 噬菌体展示 免疫文库 肝细胞癌
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海洋无脊椎动物抗菌肽研究进展
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作者 窦浩冉 张平川 +2 位作者 王义鹏 迟守峰 焦绪栋 《中国生物工程杂志》 北大核心 2025年第5期91-107,共17页
抗菌肽是一类在自然界中普遍存在的小分子多肽,它们在生物体的先天免疫防御机制中扮演着关键角色。抗菌肽不仅能有效杀灭细菌、真菌、原生动物,部分还对肿瘤细胞具有显著的杀伤作用。鉴于其广泛的抗菌谱和潜在的医疗应用,抗菌肽在新型... 抗菌肽是一类在自然界中普遍存在的小分子多肽,它们在生物体的先天免疫防御机制中扮演着关键角色。抗菌肽不仅能有效杀灭细菌、真菌、原生动物,部分还对肿瘤细胞具有显著的杀伤作用。鉴于其广泛的抗菌谱和潜在的医疗应用,抗菌肽在新型抗菌药物研发领域展现出巨大的发展前景。由于缺乏特异性免疫机制,海洋无脊椎动物为适应复杂多变的海洋环境而进化出多样的免疫防御体系。以抗菌肽为代表的先天性免疫防御因子是该类生物非特异性免疫防御机制的重要组成部分,也是筛选和创制新型抗菌药物的重要来源之一。综述了抗菌肽的生理功能和作用机制,对目前已报道的具有代表性的海洋无脊椎动物来源抗菌肽及其功能和制备方法进行了汇总,介绍了海洋无脊椎动物抗菌肽的构效关系和进化机制,为该类物质的筛选、研究和应用奠定了基础。 展开更多
关键词 抗菌肽 海洋无脊椎动物 抗菌活性 制备方法
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AI+定向进化赋能蛋白改造及优化 被引量:2
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作者 宋成治 林一瀚 《合成生物学》 北大核心 2025年第3期617-635,共19页
定向进化是合成生物学领域的核心底层技术之一。通过在实验室中模拟自然界发生的进化过程,定向进化利用功能筛选从大量的突变序列文库中不断获得性能提升的蛋白序列,帮助实现野生型蛋白难以实现的功能。近年来不断发展的机器学习、蛋白... 定向进化是合成生物学领域的核心底层技术之一。通过在实验室中模拟自然界发生的进化过程,定向进化利用功能筛选从大量的突变序列文库中不断获得性能提升的蛋白序列,帮助实现野生型蛋白难以实现的功能。近年来不断发展的机器学习、蛋白语言模型等人工智能(artificial intelligence,AI)方法进一步拓展了该技术的使用场景和工作效率,帮助其在酶、抗体、生物传感器等的改造中取得优异表现。本文总结了传统定向进化在突变文库构建和功能筛选过程中使用的典型策略,并对近年来开发的高效连续定向进化平台进行介绍,进一步对定向进化技术存在的序列空间有限、容易陷入局部最优等一系列问题进行探讨。快速迭代的机器学习模型与定向进化相结合,一方面能够缓解序列空间的探索局限性,另一方面能够从起始序列设计、中间文库优化、功能信息提取等多个维度对定向进化的实验流程进行完善,帮助实现更加高效的蛋白改造尝试。为明确定向进化结合机器学习的应用潜力,本文重点展示了机器学习辅助定向进化的代表案例。最后,简要探讨了该领域的潜在挑战和未来发展方向。 展开更多
关键词 定向进化 机器学习 蛋白改造 蛋白语言模型 合成生物学
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