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生物與制藥工程學院紀曉俊教授和记娱乐官方、信豐學副教授先后在Cell出版社子刊《Trends in Biotechnology》發表前瞻性論文

瀏覽次數:發布時間:2019-03-12

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近日和记娱乐官方和记娱乐官方,我院紀曉俊教授、信豐學副教授先后在Cell出版社旗下子刊《Trends in Biotechnology》(IF=13.578,ESI生物學與生物化學學科權威刊物)發表前瞻性論文。

紀曉俊教授發表的《Engineering Microbes to Produce Polyunsaturated Fatty Acids》和记娱乐官方,綜述了通過代謝工程改造微生物生產多不飽和脂肪酸的策略,并提出進一步通過系統與合成生物學工具提升微生物合成多不飽和脂肪酸的方法和记娱乐官方。論文第一作者和通訊作者為紀曉俊教授,黃和教授為共同通訊作者和记娱乐官方。

多不飽和脂肪酸是一類含有兩個以上雙鍵且碳鏈長度為18-22個碳原子的直鏈脂肪酸和记娱乐官方,分為Omega-3Omega-6兩類和记娱乐官方,它們能夠賦予細胞膜系統以柔韌性、流動性和選擇通透性,因而對人類的健康具有重要作用。在人體中和记娱乐官方,多不飽和脂肪酸可以從飲食中獲得的必需脂肪酸為底物合成和记娱乐官方,但轉化率極低,尤其是在嬰兒中,因此在食物中外源添加多不飽和脂肪酸是必要的。

多不飽和脂肪酸的傳統來源是基于植物和動物組織提取獲得和记娱乐官方和记娱乐官方,這種方法不僅目標產物含量低,而且生產受季節和地理位置的限制和记娱乐官方。充分利用自然界微生物的代謝潛能可以使其大量積累人們所需的各種多不飽和脂肪酸。實現這一目標的手段包括:1)強化多不飽和脂肪酸合成過程中所需的輔因子供給和记娱乐官方;2)有效調節目標產物中的多不飽和脂肪酸分布組成;3)創建多不飽和脂肪酸合成所需的抗氧化應激和高溶氧需求的胞內微環境;4)構建目標多不飽和脂肪酸的人工代謝途徑和记娱乐官方。在系統總結代謝工程改造方法的基礎上和记娱乐官方,作者提出未來應進一步通過系統與合成生物學的方法來改造微生物以全面提升其積累多不飽和脂肪酸的能力和记娱乐官方,包括采用自上而下(高通量組學分析)和自下而上(數學建模方法)的系統生物學工具來確定微生物高產多不飽和脂肪酸的潛在遺傳改造靶標和记娱乐官方;進一步和记娱乐官方和记娱乐官方,在建立合成多不飽和脂肪酸微生物的合成生物學工具箱基礎上(包括高度可控和可調的表達盒、啟動子和记娱乐官方、終止子等元件),基于系統生物學方法鑒定的遺傳靶標和记娱乐官方,利用合成生物學工具箱對目標基因進行微調或干擾,最終實現利用工程微生物高效低成本生產多不飽和脂肪酸和记娱乐官方,造福人類健康。

近年來,紀曉俊與黃和教授領導的課題組致力于微生物合成多不飽和脂肪酸的基礎及工業化應用研究,先后在AIChE Journal,Chemical Engineering Science,Biotechnology and Bioengineering和记娱乐官方,Biotechnology Advances,Critical Reviews in Biotechnology,Bioresource Technology,Biochemical Engineering JournalTOP期刊發表SCI收錄文章60余篇和记娱乐官方,并獲得了國家技術發明二等獎1項,教育部技術發明一等獎和中國輕工業聯合會技術發明一等獎各1項。研究工作先后得到了國家自然科學基金(Nos. 21476111,21776131)和國家863項目(Nos. 2014AA021701,2014AA021703)的資助。



   文章鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167779918302658

姜岷教授團隊在《Trends in Biotechnology》中發表前瞻性綜述文章 “Biobutanol production from crystalline cellulose through consolidated bioprocessing” (2019 Feb; 37(2):167-180) ,信豐學副教授為第一作者和记娱乐官方。Trends in Biotechnology是《Cell》子刊和记娱乐官方,主要發表生命科學領域的最新研究發現,創刊以來刊登過許多重大的生命科學研究進展,最新發布的影響因子為13.578,屬于中科院分區中的一區Top期刊(排名5/232位)和记娱乐官方。

姜岷教授團隊長期致力于木質纖維素降解和生物能源/有機酸的合成研究和记娱乐官方,在菌株的基因工程改造、代謝網絡調控及輔因子工程改造等方面積累了豐富的理論和實踐經驗和记娱乐官方。生物丁醇以燃燒值高和记娱乐官方、污染小以及可與汽油以任意比例互溶等特點和记娱乐官方,成為新一代可再生資源研究開發的重點。為了降低生物丁醇合成成本和记娱乐官方,以廉價的生物質資源為底物的經濟型發酵工藝是目前的研究熱點。一體化生物加工過程 (Consolidated bioprocessing,CBP) 因為不需要獨立的水解酶生產和純化,即在一個生物反應器中同時完成水解酶的生產、木質纖維素的水解、水解多糖的發酵等多步生物過程,是一種低成本、高效率的生物加工方法和记娱乐官方,已被公認為是木質纖維素生物質發酵的最終配置和记娱乐官方。

利用合成生物學技術手段,改造纖維梭菌可實現從木質纖維素直接合成丁醇和记娱乐官方,然而丁醇的濃度和生產強度仍遠低于淀粉質原料為底物和记娱乐官方。文章從菌株改造、混菌體系構建和纖維小體融合技術等多個角度系統闡述了通過CBP利用木質纖維素合成生物丁醇的現狀,并提出構建嗜熱菌株的混菌發酵體系和提高木質纖維素的水解速率是提升CBP過程中生物丁醇合成效率的關鍵和记娱乐官方。構建嗜熱和嗜溫的混菌體系,可實現纖維素降解和丁醇合成功能的分區,減少單菌的代謝負荷,提升木質纖維素合成生物丁醇的效率。通過纖維小體融合改造技術解除水解底物抑制和提升木質纖維素水解速率,是提高木質纖維素直接合成生物丁醇效率的另一關鍵因素。


    文章鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167779918302476







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