参考文献
[1] Jiang XL, Meng X, Xian M. Biosynthetic pathways for 3-hydroxypropionic acid production[J]. Appl Microbiol and Biotechnology. 2009, 82(6): 995-1003.
[2] Werpy T, Petersen G. Aden A, Bozell J, Holladay J, White J, Manheim A, Eliot D, Lasure L, Jones S. Top value added chemicals from biomass: results of screening for potential candidates from sugars and synthesis gas[M]. Energy Efficiency and Renewable Energy, Washington D.C., 2004.
[3] Brown SF. Bioplastic fantastic[J]. Fortune. 2003, 148:92-97.
Della Pina C, Falletta E, Rossi M. A green approach to chemical building blocks. The case of 3-hydroxypropanoic acid[J]. Green Chemistry. 2011, 13 (7):1624-1632.
[4] Falletta E, Della Pina C, Rossi M, He Q, Kiely CJ, Hutchings GJ. Enhanced performance of the catalytic conversion of allyl alcohol to 3-hydroxypropionic acid using bimetallic gold catalysts[J]. Faraday Discuss. 2011, 152:367-379.
[5] Kumar V, Ashok S, Park S. Recent advances in biological production of 3-hydroxypropionic acid[J]. Biotechnol Adventure. 2013, 31:945-961.
[6] 吴金鑫, 诸葛斌, 宗红, 陆信曜, 方慧英, 宋健. 高效催化合成3-羟基丙酸的菌株特性研究[J]. 应用与环境生物学报, 2014, 20(5):804-808.
“生物钢”蜘蛛丝的高效生物制造
钱志刚 钟建江 夏小霞
微生物代谢国家重点实验室；上海交通大学生命科学技术学院，上海200240
摘要： 蜘蛛丝是一类天然高分子蛋白质纤维，不仅具有合成纤维Kevlar相当的强度及其他物质难以媲美的弹性和断裂功，而且还具有质轻、耐高低温等特点，是一种优质、难得的天然生物材料，被称为“生物钢”。优异的机械性能使蜘蛛丝在高性能材料如降落伞绳索、军事防护服、航天飞机复合材料等方面具有重要的应用价值，蜘蛛丝良好的生物相容性和可降解性在医用材料、器械方面的应用也得到越来越广泛的关注（1-4）。
天然蜘蛛丝产量非常低，而且蜘蛛同类相食的个性使其无法高密度养殖。几十年来，研究人员测试了转基因动物、植物和微生物等多种宿主体系，但是由于蜘蛛丝是由高度重复基因序列表达的大分子量蛋白质（250-320 kDa）构成，很难大量生产。为了克服生物制造中的瓶颈问题，我们开展了基于机理探索的微生物代谢调控研究。首先，从实验中观察到的蛛丝蛋白生产造成微生物宿主生长阻滞的现象出发，采用比较蛋白组学分析的方法来研究微生物宿主代谢失衡的机制。其次，从代谢网络和发酵过程调控两个层面出发，探索缓解表达宿主代谢失衡的工程策略，提升外源蛛丝蛋白的生产水平，为后续的蜘蛛丝产业化研究奠定科学基础，还为其他生物基材料单体化学品的高效生物合成提供借鉴（5）。
参考文献
[1] Qian Z. G., Zhou M. L., Song W. W., Xia X. X. Biomacromolecules, 2015, DOI: 10.1021/acs.biomac.5b01231
[2] Xia X. X., Qian Z. G., Ki C. S., Park Y. H., Kaplan D. L., Lee S. Y. Proc Natl Acad Sci USA, 2010, 107(32), 14059-14063.
[3] Xia X. X., Wang M., Lin Y., Xu Q., Kaplan D. L. Biomacromolecules, 2014, 15(3), 908-914
[4] Wang Q., Xia X., Huang W., Lin Y., Xu Q., Kaplan D. L. Advanced Functional Materials, 2014, 24(27), 4303-4310.
[5] Yu J. L., Xia X. X., Zhong J. J., Qian Z. G. Biotechnology and Bioengineering, 2014, 111(12), 2580-2586
微生物合成黄酮类物质的系统代谢工程策略
周景文 吴俊俊 堵国成 陈坚
江南大学生物工程学院，无锡214122
摘要：黄酮类物质是一大类具有类似结构的植物天然产物，在食品、医药等领域具有重要应用，一直以来主要通过植物提取法生产。采用微生物合成来源于植物的天然产物，具有低成本、低污染、受季节影响小等优点，引起越来越多研究者的关注。为了解决植物提取法所存在的一系列问题，通过在微生物中构建由3-脱氧-D-阿拉伯庚酮酸-7-磷酸合成酶(DAHPS)、分支酸变位酶/预苯酸脱氢酶(CM/PDH)、酪氨酸氨基裂解酶(TAL)、4-香豆酸:辅酶A连接酶(4CL)、查尔酮合成酶(CHS)、查尔酮异构酶(CHI)、丙二酸辅酶A合成酶、多种P450氧化酶系等组成的黄酮类物质合成途径。通过模块优化策略得到的最优的代谢模块组合菌株可以在胞外以葡萄糖为碳源，积累(2S)-柚皮素和(2S)-生松素。研究发现，黄酮类物质合成的关键前体——丙二酰辅酶A，在生长过程中被大量用于细胞膜组分的合成，导致仅有少部分可以被用于黄酮类物质的合成。因此，构建了针对丙二酰辅酶A代谢途径关键基因的反义RNA调控策略。研究表明，基于mRNA互补序列和CRISPR/dCas9的反义RNA调控系统在大肠杆菌中的活性具有特定的规律。在此基础上，通过系统构建模块化合成策略，实现了(2S)-柚皮素、(2S)-生松素、圣草酚等多种黄酮类化合物的高效合成。相关研究结果为采用大肠杆菌更为有效的合成黄酮类化合物建立了一系列的系统代谢工程方法，并为后续改造微生物更为有效的合成种类更为多样的黄酮类提供了通用的方法学参考。
参考文献
[1] Wu J. J., Du G. C., Chen J., et al, Scientific Reports. 2015, 5: 13477.
[2] Zhou J. W., Wang K., Xu S., et al, Journal of Proteomics. 2015, 113: 15-28.
[3] Wu J. J., Yu O., Du G. C., et al, Applied and Environmental Microbiology. 2014, 80(23):7283-7292.
[4] Zhu S. J., Wu J. J., Du G. C., et al, Applied and Environmental Microbiology. 2014, 10(80): 3072-3080.
[5] Zhou J. W., Du G. C., Chen J.. Current Opinion in Biotechnology. 2014. 25: 17-23.
[6] Wu J. J., Du G. C., Zhou J. W., et al, Metabolic Engineering. 2013. 16:48-55.
大肠杆菌高产L-丝氨酸的基因工程菌构建
赵志军1 崔云风1 刘岩2 史吉平1
1中国科学院上海高等研究院 生物炼制实验室，上海 201210；2大连工业大学生物工程学院，大连
116034