首页 > 文献资料
-
开源基因组学:对抗新发和突发传染病的新策略
一、基因组学的发展及其在新发传染病中的应用随着20世纪70年代Sanger双脱氧链终止核酸测序方法的发明,DNA自动测序技术进入到生命科学领域,并成为不可或缺的技术之一,为生命科学的发展做出了突出贡献.进入21世纪以来,DNA测序技术突飞猛进,新的测序方法不断涌现,使得测序通量以超越摩尔定律的速度迅速提高,与之相伴的是测序成本的大大降低.这完全改变了传统生命科学的研究模式,并推动了很多新学科(如合成生物学、生物信息学、跨组学、系统生物学等)的发展与成熟.
-
中药组学前沿技术发展与应用
近年来,中药领域取得很多研究成果和成就,受到国际社会广泛关注,同时也推动了中医药的国际化进程.但是,对中药成分产生的遗传背景、摄入后对人体环境内基因的影响等问题还不清楚,以本草基因组学(Herbgenomics)为代表的中药组学前沿技术为中药成分的生物合成、中药新品种选育、中药材鉴定等方面的研究提供了新的方法,也将促进中药领域取得更多的成果.本文就中药组学前沿技术的研究进展进行综述,为中药领域相关研究提供参考.
-
药用植物有效成分生物合成途径解析及其应用
药用植物有效成分是中药发挥药效的物质基础,随着分子生物学技术和生物工程技术的快速发展,多学科、多领域方法和技术的联合应用加快了活性成分生物合成的研究,为中药资源的深入挖掘和可持续利用提供了新技术和新策略.依托药用植物的生物合成途径解析,通过药用植物代谢工程改良、合成生物学与发酵工程等手段生产有效成分对缓解中药资源的压力具有非常重要的意义.其中,功能基因的筛选、克隆及研究是进行遗传资源挖掘和可持续利用的基础.文章将从药用植物功能基因研究方法、技术以及应用方面总结目前国内外药用植物功能基因研究思路和进展.
-
构建酿酒酵母细胞工厂生产番茄红素
为构建高效生产番茄红素的酿酒酵母细胞工厂,本研究首先在酿酒酵母中引入番茄红素生物合成途径基因CrtB和CrtI,获得能生产0.17 mg·L-1番茄红素的初始工程菌ZD-L-000.在此基础上,在工程菌ZD-L-000中分别过表达MVA途径中的3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶编码基因tHMG1、萜类合成调控的转录因子编码基因upc2.1、二萜生物合成的牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶与法呢基焦磷酸合酶编码基因BTS1-ERG20,以及来自嗜酸热硫化叶菌的牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶编码基因SaGGPS,考察这些基因过表达对番茄红素合成的影响,结果发现过表达upc2.1基因未能提高番茄红素的产量,但过表达tHMG1、BTS1-EGR20和SaGGPS基因均能显著提高番茄红素的产量,分别为初始菌株的2.0,16.9和20.5倍.在进一步研究中,tHMG1、BTS1-EGR20和SaGGPS等有效基因被一同整合入工程菌ZD-L-000,获得的高产菌株ZD-L-201中番茄红素的产量提高77.0倍,达到13.23 mg·L-1;在高密度-两相发酵体系中工程菌ZD-L-201的番茄红素产量能进一步提高到135.21 mg·L-1(提高10.2倍).本研究获得的工程菌为微生物发酵法生产番茄红素提供了基础.
-
论中药资源可持续发展的现状与未来
中药资源是中医药的物质基础,几千年的积累为人们的生产生活提供了丰富的药物基础保障,近年来,随着社会的发展、需求量的不断增大,加之对合理开发利用中药资源的认识不足,使中药资源的可持续发展和利用陷入困境,中药材质量难以保障、中药传统文化精髓丢失、自然环境承受巨大压力等问题严重制约了中医药事业的发展,该文介绍了针对这些问题科学工作者们在中药资源普查、道地药材形成机制研究、中药材新品种培育、珍稀濒危中药材替代品的研究及合成生物学应用于中药活性成分研究等方面所做的工作,并对中药资源未来的发展方向提出几点建议.
-
丹参酮合成生物学研究进展
通过阐明并模拟中药活性成分生物合成的基本规律,人工设计并构建新的、具有特定生理功能的生物系统(药用植物或微生物系统),这种中药合成生物学研究策略,将是一种极具潜力的中药活性成分资源获取方法.丹参酮是丹参中一类具有显著药理活性的二萜,该文系统介绍了丹参酮合成生物学研究进展,旨在为其他中药萜类活性成分研究提供借鉴,为中药资源可持续利用研究提供新的研究策略.
-
创建酿酒酵母细胞工厂发酵生产羽扇豆醇
羽扇豆醇、桦木酸等羽扇豆型三萜化合物具有抗HIV、抗肿瘤等多种生物学活性,其中羽扇豆醇为这类化合物的基本前体.为了实现羽扇豆烷型三萜的异源发酵法生产,研究首先运用高通量同源重组法在酿酒酵母中进行萜类甲羟戊酸(MVA)途径的一步法调控,以提高三萜通用前体鲨烯的供给;在进一步工作中,拟南芥来源的羽扇豆醇合成酶基因(AtLUP)被整入三萜底盘菌株中实现羽扇豆醇酵母人工细胞工厂的创建.结果表明该实验能一次完成MVA途径的7个基因的整合,组装总长度达到20kb,同时多倍化MVA途径能显著提高鲨烯产量约500倍,达到354.00 mg·L-1;AtLUP基因在染色体上整合后获得的工程菌NK2-LUP在摇瓶中发酵能生产8.23 mg·L-1羽扇豆醇.该研究可为在酵母中实施大规模生物合成途径组装提供技术支持,同时为进一步获高产羽扇豆烷型三萜的人工酵母细胞提供了重要基础.
-
齐墩果酸酵母细胞工厂的合成途径与发酵工艺优化
目的:通过遗传改造和发酵工艺优化等方法进一步提高齐墩果酸酿酒酵母细胞工厂的生产能力.方法:利用多片段基因同源重组法,增加齐墩果酸酿酒酵母工程菌BY-OA中甘草β-香树脂合酶(GgbAS),蒺藜苜蓿齐墩果酸合成酶(MtOAS)和拟南芥烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸-细胞色素P450还原酶1(AtCPR1)等基因的拷贝数;并通过优化YPD发酵液中初糖浓度的方式提高齐墩果酸的产量.结果:增加工程菌BY-OA中GgbAS,MtOAS和AtCPR1基因的拷贝数能显著提高工程菌中目标产物的产量,获得的工程菌BY-2OA在初始葡萄糖浓度为20g·L-1的YPD培养基中发酵7d后β-香树脂和齐墩果酸分别达到136.5 mg·L-1(提高54％)和92.5 mg·L-1(提高30％),当初糖浓度提高到40g·L-1时,齐墩果酸产量能达到165.7 mg·L-1.结论:新获得的工程菌BY-2OA生产齐墩果酸的能力显著提高,为发酵法生产齐墩果酸奠定了基础.
-
高产橙花叔醇的酵母细胞工厂创建
橙花叔醇为萜类精油成分,具有抗菌、抗肿瘤和抗氧化等多种生物学活性.为了实现在酿酒酵母中异源生产橙花叔醇,该研究首先将猕猴桃Actinidia chinensis来源的橙花叔醇合酶(NES)基因通过密码子优化、人工合成后转入底盘菌株FPP-001中获得工程菌株NES-001,其橙花叔醇产量达到2.71 mg·L-1.在进一步工作中,橙花叔醇合酶的N端通过连接肽GGGS 融合法尼烯合酶(FPS)后得到橙花叔醇产量显著提高的工程菌NES-002,其产量是NES-001的59.80倍,达到162.07 mg·L-1.终,通过恢复NES-002中色氨酸生物合成缺陷基因TRP1得到工程菌NES-003,该菌在高密度发酵体系中橙花叔醇产量能达到1 711.53 mg·L-1.该研究为微生物发酵法生产橙花叔醇等倍半萜化合物提供了基础.
-
葫芦二烯醇的异源高效合成研究
葫芦二烯醇具有抑制炎症和抗癌活性,同时为罗汉果甜苷和葫芦素等重要中药有效成分生物合成途径中的基本前体.为获得高效生产葫芦二烯醇的酿酒酵母细胞工厂,该研究首先从罗汉果中克隆到葫芦二烯醇合酶(CBS)基因,通过在三萜化合物底盘菌WD-2091中异源表达和发酵后,产物经过GC-MS鉴定获得产量为27.44 mg·L-1工程菌.再进一步调控工程菌中葫芦二烯醇合酶基因表达,终成功获得葫芦二烯醇提高202.07%,产量为82.89 mg·L-1,高密度发酵达到1 724.10 mg·L-1的酿酒酵母细胞工厂313-SL-CB.该研究为推动葫芦烷型四环三萜生物合成途径解析及高效细胞工厂创建提供了基础.
-
中药功效成分合成生物学研究进展
中药功效成分是中药发挥防病治病等重要作用的主要活性物质,大多数的中药功效成分都来自药用生物次级代谢产物衍生物.目前中药功效成分的获取主要是从源生物中直接提取,提取成本高,收益极低.中药微生物合成生物学,通过在微生物中导入目标产物的合成途径,利用微生物进行发酵生产目标成分,是一项具有发展前景的中药活性物质获取途径.通过异源宿主发酵大规模产中药功效成分,解决了中药功效成分含量低,提取分离困难,未来将极大缓解中药功效成分供需不足的局面.该文从中药功效成分合成生物学实例进展以及中药功效成分合成生物学策略2个方面对中药功效成分合成生物学进行综述.
-
天然产物生物合成途径解析策略
天然产物合成途径解析既是本草基因组学研究的主要目标,也是天然产物合成生物学研究的重要基石.该文综述了近期相关领域的研究进展,提出了天然合成生物合成途径解析的一般策略:即首先通过同位素示踪实验结果和化学反应原理、已分离鉴定的中间产物等信息推测出可能的生物合成途径;然后利用共表达分析和/或基因簇发掘筛选出途径中的候选基因;后对所有候选基因进行异源表达和酶活性检测确定参与代谢途径的酶,并可在原物种中进行该酶基因的抑制或过表达研究,进一步确认该酶在原物种体内的功能.天然产物生物合成途径的解析将有助于通过合成生物学技术为新药研发提供新的化合物来源,并可为中草药的分子育种研究提供“功能性分子标记”,加速优良品种的选育,推动中药农业的发展.
-
紫杉醇生物合成途径及合成生物学研究进展
紫杉醇是一种从红豆杉植物中提取的具有显著抗癌效果的萜类次生代谢产物.作为有效的抗癌药物,目前生产主要依赖于红豆杉,供求矛盾十分突出.近年来,利用合成生物学技术建立新的紫杉醇来源途径已成为研究热点.目前,紫杉醇合成途径基本框架已经确定;参与紫杉醇合成相关酶基因大部分已被克隆和鉴定;已经在大肠杆菌和酿酒酵母中异源合成了紫杉醇的前体物质紫杉烯和5α-羟基紫杉烯.该研究对紫杉醇生物合成途径及紫杉醇药物中间体在大肠杆菌和酿酒酵母工程细胞中的合成进展进行了综述,以期为生物合成紫杉醇进一步研究提供参考.
-
黄酮类化合物合成途径及合成生物学研究进展
黄酮类化合物是来源于植物的一类重要的次生代谢产物,具有抗癌、抗氧化、抗炎、降低血管脆性等多种药理作用.黄酮类化合物的主要合成途径已经研究得比较清晰,即首先合成二氢黄酮类的柚皮素或松属素,然后进一步通过分支途径合成黄酮、异黄酮、黄酮醇、黄烷醇和花色素等.黄酮生物合成途径的解析为其合成生物学研究奠定了基础.利用合成生物学技术已成功在大肠杆菌或酵母中合成了黄酮类化合物,如柚皮素、松属素和非瑟酮等.合成生物学研究为黄酮类化合物提供了新的来源,将进一步推动黄酮类药物和保健品的研发,使其在人类饮食和健康等领域发挥更大的作用.
-
天然产物合成生物学关键技术
结构复杂多样的天然产物是新药发现的重要源泉.通过天然产物合成生物学来实现天然产物的异源合成,被认为是解决复杂、稀缺天然产物来源问题具前景的途径.DNA组装技术与基因组编辑技术是天然产物合成生物学研究的两大关键技术.前者可以将多个元件组装成超长DNA片段,实现代谢途径的重建,后者可以通过底盘基因组的改造,增加底盘与外源途径的适配性.该文综述了DNA组装技术与基因组编辑技术的新研究进展,以期为天然产物合成生物学体系的构建和优化提供帮助.
-
长春花萜类吲哚生物碱生物合成与调控研究
长春花含有多种具有重要药理活性的萜类吲哚生物碱(TIA).TIA的生物合成与调控及其合成生物学研究受到广泛关注.3α (S)-异胡豆苷是TIA生物合成的重要节点,由裂环马钱子苷和色胺缩合而成.前者通过环烯醚萜途径生成;后者通过吲哚途径生成.由3α(S)-异胡豆苷分别经过多步酶促反应生成文多灵和长春质碱,然后两者缩合生成α-3,4-脱水长春碱,进而生成长春碱和长春新碱.AP2/ERF和WRKY等多种转录因子参与了TIA合成的调控.长春花TIA生物合成途径的逐步解析为其合成生物学研究奠定了基础.目前已在酿酒酵母实现了3α (S)-异胡豆苷和文多灵等的异源合成.长春花TIA生物合成与调控的研究将为TIA类药物的生产和研发提供支撑.
-
抗CD19 CAR-T对K562CD19+肿瘤细胞特异性杀伤作用的研究
目的 构建表达抗 CD19 分子的嵌合抗原受体,制备抗CD19 CAR-T 细胞,研究其对 CD19 表型细胞的特异性识别和杀伤效果.方法 通过分子克隆方法,构建能够自剪切 EGFP 荧光报告的抗 CD19 CAR 分子,将其重组到慢病毒载体中并包装获得慢病毒.通过慢病毒递送的方式,将抗 CD19 CAR 过表达于 primary-T 细胞,流式细胞术分析确认表达后,通过ELISA 检测 CAR-T 细胞 IL-2 分泌情况,后用 LDH 释放法评价靶向杀伤作用.结果 成功获得抗 CD19 CAR 的慢病毒递送载体;流式细胞术表明 CAR 分子在 T 细胞表面高效稳定表达;ELISA结果显示 CAR-T 细胞在靶细胞刺激下 IL-2 分泌水平显著升高(P < 0.01);LDH 结果显示 CAR-T 细胞特异性杀伤 CD19 表型细胞,且杀伤效果在 E:T = 10:1 时达到50% 以上,显著高于对照组(P < 0.05).结论 成功获取了具有靶向 CD19 表型细胞的 CAR-T 细胞,能高效特异性杀伤肿瘤细胞.
-
合成生物学研究进展
合成生物学作为一个新兴的前沿学科,由于其巨大的潜在应用价值而成为各国政府争相抢占的资助领域和各科研机构的研究热点.近年来,合成生物学在生物能源、生物医药和生命合成等领域取得了长足发展和重要突破.本文就合成生物学取得的重大科研进展及其国际、国内发展形势进行综述.
-
合成生物学的特征及应用
20世纪,人们对生命的认识逐步深入,通过以分子生物学为核心的技术方法诠释如遗传、发育、疾病及进化等生命现象,获得了大量关于基因和蛋白质等生命体基本组成元件的结构和功能信息.扎根在这样的知识土壤中,以天然的生物元件为素材,以分子生物学和遗传工程等现代生物技术为支撑平台,在寻求思维和技术创新的需求下,合成生物学(synthetic biology)研究破土而出.
-
溶瘤病毒在肿瘤治疗中的研究进展
随着生物工程技术的进步,近年来经过基因修饰/改造的溶瘤病毒在肿瘤治疗领域取得很大进展,成为肿瘤免疫治疗研究的热点方向.从非基因编辑型到基因编辑型,溶瘤病毒包含众多种类和结构,疗效及安全性得到极大提升.溶瘤病毒不仅可以直接裂解肿瘤细胞,还可以在肿瘤微环境中表达外源效应基因,诱发并增强机体对肿瘤的免疫杀伤作用,使其成为肿瘤联合治疗的理想搭配,在多种肿瘤联合免疫治疗中取得显著疗效.同时,随着现代合成生物学技术的飞速发展,使我们对溶瘤病毒精准、严谨的改造成为可能,这为理解溶瘤病毒干预肿瘤微环境的机制,增强肿瘤的免疫杀伤效能,开发更加安全、特效的溶瘤病毒类抗肿瘤药物提供了新的思路和技术途径.
