生物催化在绿色化学和新药开发中的应用

近年来生物技术领域有了突破性进展，如: 公共基因数据库(GenBank)和蛋白质数据库(PDB)中序列的指数增长，高效基因克隆和表达平台的建立，可有效改进生物催化剂专一性、选择性和稳定性的酶定向进化技术的应用。这些进展使生物催化在化学合成中日趋重要[1]。本文综述了生物催化在如下领域的成功应用：在药物生产中用于开发经济的化学酶法合成工艺，在绿色化学领域中最大程度的减少废物的产生和危险试剂的应用，在天然化学领域中对天然产物进行修饰以发现具有更好生物活性的新药物。     

蛋白质组学和代谢组学在微生物代谢工程中的应用

构建微生物细胞工厂是化学品、生物能源以及药物分子可持续生产的可行性策略。然而，微生物的代谢复杂、调控严谨，制约着目标产物高效合成。蛋白质组学和代谢组学可以从系统生物学角度分析酶和代谢物组分，从而理解复杂的生物系统，为微生物代谢工程改造提供重要线索。该文介绍了蛋白质组学和代谢组学在微生物代谢工程中的应用，包括基因组尺度代谢模型构建、菌株生物合成优化、指导菌株耐受性改造、限速步骤预测、植物次级代谢途径挖掘，从而为微生物合成天然产物提供新的基因或途径。在此基础上，该文还展望了生物大数据未来的发展方向。     

生物法制备2,3-丁二醇的最新进展

2,3-丁二醇及其衍生物作为重要的液体燃料和化工原料,具有广阔的工业应用前景。高效、经济的2,3-丁二醇生物制备方法,对我国低碳经济和循环经济的建设具有重要的促进作用。针对近三年间生物法制备2,3-丁二醇领域的最新研究成果,本文综述了当前国内外学者在该领域研究的热点,即关键基因和酶的鉴定、新菌种的开发和代谢工程改造、同步糖化和共培养等发酵条件的优化、耦合工艺等分离纯化技术改进等。使用非致病的高产单一2,3-丁二醇手性异构体的代谢工程菌株,作为细胞炼制工厂,利用廉价的非粮原料作底物,采用经济、简单、环保的分离纯化方式,是2,3-丁二醇产业化发展的可靠保障。     

大肠杆菌氧化还原辅因子代谢工程

NAD⁺、NADP⁺、NADH、NADPH等四类烟酰胺类辅因子也被称为氧化还原辅因子,是维持细胞氧化还原平衡,驱动胞内许多分解与合成反应的重要分子。近年来,辅因子在生物转化系统中的作用受到研究者的重视,氧化还原辅因子更成为人们关注的重点。文章综述了大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）氧化还原辅因子代谢工程研究的最新进展,重点总结最近发展的氧化还原辅因子代谢工程策略,讨论不同代谢工程策略对细胞氧化还原辅因子水平的影响及其在生物合成中的应用,并展望了辅因子代谢工程未来发展方向。     

微生物代谢物组学的研究方法与进展*

代谢物组学、基因组学、转录组学和蛋白质组学是系统生物学研究的重要组成部分。近年来,在代谢物组学领域,微生物代谢物组学的研究受到人们的重视,成为研究的热点。本文综述了微生物代谢物组学的研究方法,包括样品处理、分析平台、数据处理和生物学解释等,并讨论了微生物代谢物组学在代谢工程方面的应用潜力,以及微生物代谢物组学的研究前景和所面临的挑战。     

代谢工程研究进展

介绍了近几年代谢工程在降解氟氯烃等环境污染物、生产古龙酸、抗生素、丙二醇、聚羟基链烷酸及紫杉醇等重要化合物和中间体、木糖等生物质再生资源的利用、工业发酵及植物改良方面的最新进展以及基本的设计思想。     

C4二醇的发酵生产及其化学催化升级为高价值化学品的研究进展（英文）

化石资源的过度消耗导致能源和环境污染问题,迫切需要科研人员开发出可持续、低能耗、绿色低碳的化学品生产技术.生物技术利用“细胞工厂”,以生物质等可再生资料为原料生产基础化学品,是以化石资源为原料的合成方法的潜在替代方案.然而,利用生物技术生产全系列石化产品存在其自身的局限性,因此,人们对集成/混合方法越来越感兴趣,该方法先采用生物技术对生物质升级,再通过化学催化的途径使其转化为含有活性官能团的产物.本文主要综述了C4二醇的三种重要结构异构体, 2,3-、1,3-和1,4-丁二醇的生物生产方法,目前这些异构体主要通过石化路线生产,全球市场需求不断增长.首先,从集成方法的原理出发,总结了上述二醇的生物法生产现状,包括底物、微生物、发酵技术和代谢/途径工程和发酵技术.然后,全面总结了C4二醇催化升级以生产系列产物的最新研究进展,讨论了催化剂中不同活性位点对催化活性、产物选择性和催化剂稳定性的影响.此外,给出了集成方法的具体实例,解决开发C4二醇生物生产工艺的相关挑战,强调通过直接催化转化方法对其升级所存在的困难.最后,对C4二醇的发酵生产及其化学催化升级为高价值化学品的相关研究进行总结,对未来...