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在天然宿主中，复杂天然产物的生物合成和存储存在跨越多种类型亚细胞区室（如线粒体、内质网、脂滴、液泡等）的特征，甚至还存在跨越不同组织器官的特征。例如紫杉醇、阿托品生物碱、人参皂苷、大麻素和甾体激素等天然产物的生物合成过程中，其酶、辅因子和中间体等常常具有区室分布的特征。这些特征虽然是宿主长期适应性进化的最佳结果，但也成为了其高效异源生物合成体系创建和应用过程中的关键限制因素。真核生物酿酒酵母包含各...
植物挥发性萜类（Plant volatile terpenoids，PVTs）是鲜花、水果和蔬菜中风味/香味物质的主要组成成分，其中包括人们熟知的啤酒花精油、檀香油、玫瑰精油等等。PVTs类化合物目前有超过1.8万种化合物被鉴定（图1），主要为单萜和倍半萜类化合物，它们在香精香料、医药化工、食品加工、农业等众多领域中有广泛应用，关联市场超过200亿美元/年。其中玫瑰精油被认为是世界上最昂贵的精油之...
紫杉醇是目前已发现的最优秀的天然抗癌药物。紫杉醇生物合成途径已经研究了30多年，而超大的基因组和复杂的代谢路线是途径解析的主要限制因素。中国科学院天津工业生物技术研究所与西北工业大学、深圳华大生命科学研究院、欣贝莱生物等合作，首次完成了喜马拉雅红豆杉超10Gb的染色体水平的全基因组测序，并通过复杂基因组组装与分析，解析了红豆杉中生物合成紫杉醇的关键基因簇，对紫杉醇合成途径的起源与进化机制进行了探索...
N-取代-α-氨基酸及其衍生物是许多生物活性物质的关键结构单元，如多肽或模拟肽的N-甲基化衍生物往往具有更好的代谢稳定性、细胞膜通透性及口服生物利用度。然而，已报道的酶促不对称合成N-取代-α-氨基酸的方法存在只能合成（S）-构型产物、底物谱窄等问题。
天津工业生物所在酿酒酵母从头合成β-内酰胺抗生素母核方面取得新进展（图）
酿酒酵母 抗生素 青霉素
2023/2/8
β-内酰胺类抗生素是最重要的一类商业化抗生素药品，占据全世界抗生素市场一半以上的份额。青霉素类和头孢类抗生素是两类主要的β-内酰胺类抗生素。随着致病菌耐药性的增加，探索新的半合成抗生素药物就显得尤为重要和迫切，目前，这些抗生素母核的工业化生产主要依靠化学法或酶法，缺少在细胞工厂内从头合成的方法。在酿酒酵母中实现β-内酰胺类母核的从头合成对于抗生素的生产及开发新的抗生素药物具有重要的意义。
天津工业生物所在酶促DNA合成方面取得重大突破（图）
酶促DNA 生物信息数据库 核苷酸
2023/2/8
DNA合成是生命科学、生物医学、材料学及信息存储等众多领域的关键共性技术。当前DNA合成主要依赖化学合成法，其合成长度及成本存在难以逾越的极限，无法满足生物制造领域日益增长的需求。酶促DNA合成则在合成速度、长度、效率及成本等方面拥有化学合成无法比拟的潜力，成为DNA合成技术发展的前沿方向。
天津工业生物所开发动态调控技术高效合成γ-氨基丁酸（图）
非蛋白氨基酸 谷氨酸 工程菌株
2023/2/7
γ-氨基丁酸 (γ-aminobutyricacid, GABA)是一种重要的非蛋白氨基酸，具有降血压、促睡眠、治疗癫痫和解毒等多种生理功能，在食品、医药保健、饮料加工等领域具有广泛应用前景和市场需求。然而目前通过发酵法利用低附加值底物生产GABA仍处于实验室研究阶段，产量较低，尚不能满足工业生产需求。因此，开发高效的GABA合成细胞工厂具有重要现实意义。
托法替布（Tofacitinib）是一种口服蛋白酪氨酸激酶抑制剂，被批准用于治疗类风湿性关节炎、活动性牛皮癣关节炎和溃疡性结肠炎，2021年全球销售额达到24.37亿美元。托法替尼的分子结构中包含两个合成砌块，即(3R，4R)-3-氨基-N，4-二甲基哌啶和4-取代吡咯并[2，3d]嘧啶。其中，具有两个连续手性中心的哌啶基团是合成托法替尼的主要成本来源。因此，大多数的研究致力于(3R，4R)-3-...
天津工业生物所在羧酸还原酶催化合成内酰胺研究方面取得新进展（图）
羧酸还原酶 内酰胺 心血管疾病
2023/2/7
内酰胺是抗生素、抗肿瘤以及治疗心血管疾病等药物分子的重要砌块。传统内酰胺合成方法通常依赖于石油化学产品，能源消耗大，而且反应条件比较苛刻。近年来，科研人员致力于开发合成内酰胺合成的生物酶催化剂，但原本催化还原酸类底物为醛产物的羧酸还原酶（CAR）能否应用于内酰胺合成鲜有报道。
天津工业生物所等在灵芝酸高效异源生物合成方面取得新进展（图）
灵芝酸 酿酒酵母 肿瘤细胞
2023/2/7
灵芝酸是灵芝中的主要活性成分，是一类高度氧化的羊毛甾烷型四环三萜类次级代谢产物。灵芝酸主要包括两类，四元环上含有共轭双键的为II型灵芝酸，含有单个双键的为I型灵芝酸。其中，II型灵芝酸在灵芝中占比较大，生物活性更高。灵芝酸普遍具有抗肿瘤、抑制肿瘤细胞迁移等生物活性，具有很高的药用价值。但是灵芝生长周期过长，灵芝酸成分复杂、分离纯化困难、产率较低等因素严重限制了灵芝酸的广泛应用。因此利用合成生物学和...
手性杂环化合物广泛应用于合成化学、天然产物、医药、农药与材料等领域，其中手性氮/氧杂环化合物是许多生物及生理活性分子的核心结构单元。目前关于手性氮/氧杂环化合物的合成主要涉及金属催化与有机小分子催化，而近年来，通过计算设计与改造的生物催化方法已经成为研究的热点。
手性稠环四氢异喹啉和四氢-β-咔啉是很多药物和天然产物等生物活性物质的重要结构单元，但是，现有的化学合成方法存在立体选择性不高、重金属残留、反应条件苛刻等问题，而生物合成这类具有大位阻、刚性结构的生物碱类化合物仍具有很大的挑战。因此，将化学法和生物法相结合，以简单物质为原料，开发高效、绿色不对称合成手性稠环四氢异喹啉和四氢-β-咔啉的新方法具有重要的科学意义和应用价值。
(R)-3-氨基丁醇是一类重要的药物中间体，可用于合成第三代抗艾滋药物杜鲁特韦、抗肿瘤药物4-甲基环磷酰胺等药物分子。目前(R)-3-氨基丁醇主要通过化学法合成，存在环境不友好、产物手性较差以及反应条件较为苛刻等缺点。作为替代方案，胺脱氢酶可利用无机氨作为胺供体，不对称胺化合成手性胺醇，且副产物只有水分子。因此，开发生物酶法催化合成该类手性砌块受到研究者的青睐。
天津工业生物所在酿酒酵母合成甲基酮方面取得新进展（图）
酿酒酵母 甲基酮 信息素类杀虫剂
2023/2/7
甲基酮是一类脂肪酸衍生物，可用作信息素类杀虫剂，也被用于香精、香料、化学合成中间体以及生物燃料调和剂。由于植物提取效率低，甲基酮主要通过烃类的化学氧化合成。代谢工程和合成生物学的发展，为利用微生物平台合成甲基酮提供了可能。
植物萜类化合物是自然界中广泛存在、种类最多的代谢产物，具有多元化的化学结构和生理活性。人们熟悉的多种植物激素（赤霉素、油菜素内酯，脱落酸和独脚金内酯）和药物（紫杉醇、青蒿素等）都属于萜类化合物。从结构上萜类化合物主要可分为单萜（C10）、倍半萜（C15）、二萜（C20）、三萜（C30）、四萜（C40）等。植物萜类化合物的通用C5单元(DMAPP和IPP)是由定位质体的MEP (Methyleryt...