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关键词： 壳聚糖酶   壳寡糖   异源表达   基因工程   蛋白质工程   表达系统优化   工业化生产   酶学性质改造  

摘要： 壳聚糖酶是一类能特异性水解壳聚糖生成壳寡糖的酶,在医药、农业及食品工业领域中应用广泛。近年来,基因工程和蛋白质工程的进步推动了微生物来源壳聚糖酶基因的克隆与异源表达研究。本综述总结了壳聚糖酶基因克隆与表达的研究进展,比较了原核和真核表达系统在酶产量、活性及稳定性方面的特点。原核系统如大肠杆菌操作简便、成本低,但存在折叠错误和酶活性低的问题;真核系统如酵母在蛋白加工与修饰方面表现优越,但分泌效率和成本尚需改进。未来研究将聚焦于基因突变和分子改造以提升酶性能,优化表达系统以实现高效经济的酶生产。壳聚糖酶基因工程研究不仅丰富了酶学理论,也为其工业化应用提供了技术支持。

关键词： 放线菌素X2   链霉菌   基因工程   产量提高   细胞毒性  

摘要： 【背景】放线菌素（actinomycins）是一类具有显著抗癌和抗菌活性的色素肽内酯类抗生素，其中放线菌素X2因其优异的生物活性，在医药、染料及农业领域展现出广阔的应用前景。然而，目前报道的放线菌素产生菌中，以放线菌素X2为主要产物的菌株较为稀缺，且关于利用基因工程方法提高放线菌素X2产量的研究尚未见报道。【目的】本研究旨在发掘新的以放线菌素X2为主要产物的生产菌株，并运用基因工程等策略提高放线菌素X2的产量。【方法】基于antiSMASH预测分析，发现黄色产色链霉菌（Streptomyces xanthochromogenes）JCM 4594具备产生放线菌素X2的潜力，经过高分辨电喷雾电离质谱（high-resolution electrospray ionization mass spectrometry， HRESIMS）和核磁共振（nuclear magnetic resonance， NMR）技术的验证进一步确认。通过优化培养基、过表达acxD、acxO及插入强启动子kasOp*-SF14等手段，提升放线菌素X2的产量。【结果】培养基筛选、发酵以及代谢产物分析结果显示，S. xanthochromogenes JCM 4594产生的放线菌素类化合物中，主要成分为放线菌素X2。通过在放线菌素X2生物合成基因簇中插入双向强启动子后，放线菌素X2的产量提高了7倍（12.6 mg/L）；过表达acxO后，产量提高了21.5倍（38.7 mg/L）；过表达acxD后，产量提高了23.8倍（43.8 mg/L）。此外，首次报道了放线菌素X2对人源肝癌细胞系HuH-7具有显著的抑制作用，IC50值为6.8 nmol/L。【结论】本研究发现并鉴定了一个新的以放线菌素X2为主要产物的菌株，解析了其生物合成基因簇。通过基因工程手段成功显著提高了放线菌素X2的产量，表明高表达核心生物合成酶、正调控因子以及重要辅助蛋白是提升放线菌素X2产量的有效策略。本研究为构建更优的放线菌素X2生产菌株提供了新的元件、菌株及理论基础，有望推动放线菌素X2的进一步应用与开发。

关键词： 合成生物学   植物自发光   真菌发光途径   咖啡酸   转基因   基因工程   人工智能  

摘要： 真菌生物发光途径(fungal bioluminescence pathway， FBP)能级联催化咖啡酸释放绿色荧光。将FBP转基因导入植物基因组，可以利用植物内源咖啡酸创制出自发光植物，从而突破传统植物发光对外源底物的依赖。自发光植物不仅能用于园艺观赏，还可以开发为高效的报告系统，用于瞬时表达、环境监测和生物成像，为园艺生产、环境保护及生物工程等领域带来全新机遇。本文综述了FBP在植物中的研究进展，重点探讨了人工智能在发光植物优化上的创新潜力，为FBP的综合应用与植物合成生物学的交叉创新提供新思路。

关键词： 稀贵金属材料   基因工程   高通量计算   高通量实验   材料数据  

摘要： 材料基因工程是一种通过大数据技术、机器学习、数据挖掘等现代信息技术手段，快速处理分析及挖掘应用材料计算、高效实验与表征、生产工艺、服役与失效评价等全部或部分材料数据，从而达到提高新材料研发或改良效率、降低材料研发或改良成本目的的一种新研发模式。近年来，美国等发达国家加快布局材料基因工程计划，并开展了大量的研究工作，推动了材料基因组理念、技术的发展。本文综述了国内外材料基因工程，云南稀贵金属材料基因工程总体建设布局、创新平台建设及配套关键技术研发、新材料研发及工程化应用示范等方面的研究进展，并结合稀贵金属新材料产业创新发展要求，提出了稀贵金属材料基因工程未来重点工作思考。

关键词： 松线虫   生物技术   微生物防治RNA干扰   基因工程  

摘要： 松线虫(Bursaphelenchusxylophilus)已然成为全球松林的重大威胁,凭借木材运输与风媒传播,在森林中迅速扩散,严重危及森林生态安全。传统化学防治虽能短期控制松线虫数量,但其引发的环境污染、抗药性及生态破坏问题,导致其无法满足长效防治需求。近年来,微生物防治、基因工程技术和RNA干扰技术等生物技术成为松线虫防治研究重点,通过筛选抗线虫微生物、创新运用RNA干扰技术、开发基因工程植物,为松线虫防治提供了可持续方案。本文围绕这些应用,探讨综合防治策略,为松树保护提供理论与实践指导。

关键词： 高中生物学   基因工程   选择限制酶  

摘要： 基因工程是高中生物学的重要组成部分,是当前生命科学领域研究的前沿.在“三新”背景下,从近年的全国各省份的高考命题中可以看出,高考试题经常以生命科学领域的科研实验为背景设置问题,基因工程的核心步骤、基因表达载体的构建涉及限制酶的选择,是高考的高频考点.近年来,全国各地的高考卷和模拟卷中经常出现以“选择限制酶”为考查对象的情境化试题,对学生关键能力和核心素养进行考查.本文通过例题对选择限制酶的试题进行归纳分析,总结出“四原则,两技巧”以提高学生核心素养和解题能力,为高考备考提供帮助.

关键词： 抗菌脂肽   芽孢杆菌   脂肽应用   产量提高   发酵优化   基因工程   生物防治   医药应用  

摘要： 抗菌脂肽作为微生物发酵产物,在许多领域具有广泛的应用前景,然而其生产过程面临着产量低的重大挑战,该文旨在探讨提升抗菌脂肽产量的关键策略,以推进其工业化应用。该文通过梳理脂肽生产中的培养基优化、前体物质添加、发酵过程控制等工艺手段,详细阐述了这些策略对提高脂肽产量的影响,并分析了基因工程和代谢工程改造菌株的最新进展;同时,进一步讨论了脂肽在油田开发、生物防治、食品保鲜和医药领域的应用进展;此外,探讨了如何通过合成生物学手段改造非核糖体肽合成酶(NRPSs),以优化抗菌脂肽的合成效率。通过阐述分析,为解决脂肽生产高成本、低产量的问题提供技术支持,有助于推动脂肽在各个领域的应用与发展。

关键词： Lunasin   生物活性   分离纯化   生产合成   基因工程   遗传基础  

摘要： Lunasin是一种最初从大豆中分离得到的小分子生物活性肽,其序列上包含精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸细胞黏着模体(RGD)、α-螺旋结构以及C端的9个天冬氨酸残基(Poly-D),因其特殊的序列结构而发挥多种生物学功能。目前,Lunasin多肽的生产合成主要包括从天然原料中分离提取、根据氨基酸序列进行固相合成和利用生物体自身表达系统合成生产3种方式。Lunasin多肽虽然具有很好的应用潜力,但是在天然原料如小麦等作物中含量较低且提取成本较高。因此,解析Lunasin多肽天然合成的分子机制并提高其生产效率变得尤为重要。文章结合目前研究进展,总结归纳了Lunasin及其结构类似多肽在小麦、大麦以及燕麦等麦类作物中的含量,列举了现阶段Lunasin多肽的提取、分离、纯化和质谱鉴定技术;结合其序列结构特点详细总结了Lunasin多肽的生理功能,包括抗氧化、抗炎、抗癌、降胆固醇、抗肥胖等;最后归纳总结了生物合成Lunasin多肽的方法,如大肠杆菌底盘细胞原核表达和酵母底盘细胞真核表达等,并对小麦Lunasin多肽合成的分子机制、相关QTL位点的鉴定等研究方向进行了展望。

关键词： 溶瘤病毒   癌症治疗   免疫治疗   临床试验   基因工程  

摘要： 溶瘤病毒是一种能够选择性地感染并杀死癌细胞的病毒,近年来作为一种新兴的癌症治疗方法显示出了显著的治疗潜力。这类病毒包括腺病毒、单纯疱疹病毒、牛痘病毒、粘液瘤病毒、麻疹病毒等。本文详述了溶瘤病毒在癌症治疗中的应用、临床进展及面临的挑战,探讨了未来的发展方向,并阐述了通过基因工程和结合其他治疗手段提升疗效,克服现有局限性的方法,以期为癌症治疗带来更多选择。