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《大化所长链α-烯烃生物合成研究取得新进展》

  • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者： wukan
  • 发布时间：2018-03-07

  • 近日，大化所合成生物学与生物催化创新特区研究组周雍进研究员与瑞典查尔姆斯理工大学Jens Nielsen教授合作，通过构建酵母细胞反应器，高效的合成出了长链α-烯烃。相关研究成果发表于合成生物学领域杂志《美国化学会—合成生物学》（ACS Synthetic Biology, 2018, DOI: 10.1021/acssynbio.7b00338）上。

    长链（C12―C20）α-烯烃（long-chain α-alkene）是制备生物燃料、增塑剂、高性能合成润滑油、洗涤剂和香料等多种化工产品的重要原料。目前，其主要来源于化石资源，通过石蜡裂解、烷烃脱氢及乙烯齐聚等化学工艺生产获得。

    为了拓展长链α-烯烃可持续生物合成的路线，该研究团队以酿酒酵母为宿主，通过脂肪酸脱羧反应合成长链α-烯烃。科研人员通过比较不同酶效率，发现来源于荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）的UndB酶可高效合成长链α-烯烃。此外，研究团队还通过改造脂肪酸代谢强化前体的供给，引入电子传递链，从而提高生物合成效率；通过引入α-烯烃转运蛋白，增加了长链α-烯烃的分泌，从而降低产物分离成本；通过设计动态代谢调控策略，平衡了细胞生长与产物合成，降低了代谢负担，从而提高了酿酒酵母性能。

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  • 《脂肽类天然产物Totopotensamides的生物合成研究取得新进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2020-05-15
    • 中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室（LMB）的研究团队在脂肽糖苷类抗生素Totopotensamides（TPMs）研究中取得新进展，研究成果近期发表于《ACS Chemical Biology》。 谭彬博士研究生和张庆波副研究员为该文章共同第一作者，张长生为通讯作者。谭彬还获得由ACS Chemical Biology专门配送的作者介绍（https://doi.org/10.1021/acschembio.0c00202）。 脂肽类天然产物是由非核糖体肽（NRPS）和聚酮（PKS）杂合途径合成的一类抗生素，结构中既含有亲水性氨基酸单元，又含有疏水性脂肪链，表现出抗菌、抗肿瘤和抗病毒等多种生物活性。早在二十世纪五十年代末，以粘菌素（colistin）和多粘菌素B（polymyxin B）为代表的脂肽类抗生素就获得了临床应用；达托霉素（daptomycin）自2003年上市以来，一直被认为是治疗由革兰氏阳性细菌引起的复杂皮肤感染和心内膜炎的最后一道屏障；另外，还有10多种脂肽类抗生素已上市或进入临床研究阶段。因此，脂肽类化合物具有良好的成药性、发展潜力和应用前景。 TPM A是从源自南海深海沉积物样品的链霉菌Streptomyces pactum SCSIO 02999中分离获得的一个脂肽糖苷类化合物，其结构中包括6个氨基酸（其中两个为非天然氨基酸）和一个含糖基化修饰的独特17碳脂肪链。前期研究中，研究团队通过转录调控策略在深海链霉菌SCSIO 02999中原位激活了TPM A的生物合成基因簇，通过转录调控策略，敲除两个负调控基因（totR3/totR5）和超表达一个正调控基因（totR1），在所获得的工程菌中实现了主产物TPM A的产量提高和一个磺酸化的新产物TPM C的分离鉴定（图1）；在糖基转移酶编码基因totG的基因敲除突变株中获得了苷元TPM B，证明了TotG负责在脂肪链上添加糖基（Organic Letters, 2017, 19, 5697-5700） 后续研究发现，原位激活的TPM A高产工程菌在传代发酵过程中不稳定，极易退化，不利于进行TPM A生物合成研究。研究人员采用细菌人工染色体（BAC）载体克隆表达策略，将TPM A基因簇在模式菌株S. lividans TK64中进行了异源表达，并通过调控基因工程和发酵条件优化使得TPM A的产量提高了约6倍，而且实现了稳定传代。TPM A中含有一个非天然氨基酸4-chloro-6-methyl-5,7-dihydroxyphenylglycine（ClMeDPG），推测其来源于前体3,5-dihydroxyphenylglycine（DPG）。DPG是一类非常重要的非天然氨基酸，是多种具有重要活性的糖肽类抗生素（如balhimycin、chloroeremomycin、vancomycin、ristocetin和teicoplanin等）的结构单元。研究人员通过DPG生物合成基因totC1-totC4的异源表达和氨基转移酶TotC4的体外生化实验阐明了DPG的合成途径，并确定了其绝对构型为S型；此外还通过基因敲除实验证明ClMeDPG生物合成中两个后修饰酶基因totH（卤化酶基因）和totM（甲基转移酶基因）的功能，并通过中间体的水解进一步确定了TPMs中DPG结构单元的绝对构型为S型，从而采用多重手段从多个角度纠正了文献报道中的R构型。但卤化酶TotH和甲基转移酶TotM对所测试的小分子底物没有催化活性。进一步进化树分析表明，TOTH和TOTM可能是在NRPS组装线上对底物行使在线修饰功能。 该研究为脂肽类天然产物TPM A的应用和开发奠定了基础，为复杂天然产物绝对构型的确定提供了新的方法和依据。 本研究得到国家自然科学基金（21472203）和广东省海洋经济发展专项基金（粤自然资合[2020]032号）的资助，前者支持TPM A的生物合成研究，后者注重TPM A相关的新药候选化合物的规模化制备和成药性评价研究。 　 相关论文信息：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acschembio.9b00997
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  • 《大化所化学链制合成气研究取得新进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2018-09-06
    • 　　近日，大连化学物理研究所航天催化与新材料研究中心王晓东研究员团队在化学链法制合成气方面取得新进展：利用反应过程中铁基钙钛矿和Fe0@氧化物间的智能切换，实现由甲烷或水-二氧化碳高选择性制备合成气（H2/CO=2）。相关结果以通讯的形式发表于《自然》（Nature）出版集团新刊《通讯-化学》（Communications Chemistry）上。 　　化学链（Chemical Looping）最初作为一种新型燃烧理念被提出，其目标是利用金属氧化物作为氧载体，取代昂贵的分子氧来循环反复供氧，与传统燃烧方式相比，它具有更高的能源利用效率和更高的经济性。后来，化学链法逐渐被推广应用至甲烷制合成气、乙烷氧化脱氢、甘油重整、水分解制氢等催化反应中。设计合成兼具高活性、选择性、储放氧能力和良好稳定性的氧载体是化学链法过程的难点所在。 　　该团队在航天绿色动力用耐高温催化剂（钙钛矿、六铝酸盐等）方面已有多年的研究积累（J. Catal., J. Catal., Appl. Catal. B-Environ., Appl. Catal. B-Environ., AICHE J., AICHE J., AICHE J., AICHE J.），在此基础上，制备了具有钙钛矿结构的Fe基La0.6Sr0.4Fe0.8Al0.2O3复合氧化物，不仅可以稳定高价态Fe4+离子，经甲烷还原后，近50%Fe离子可深度还原为零价，具有较高储放氧能力，而且原位形成Fe0@氧化物的核壳结构，可以有效避免了Fe0与甲烷的直接接触进而抑制了积碳的产生，合成气选择性达95%以上。该核壳结构中间体在以CO2和H2O混合气为再生气氛时，可实现二氧化碳-水高选择性制备合成气。 　　该研究得到了国家自然科学基金委相关项目的资助。
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