摘要：设计构建人工酿酒酵母细胞合成青蒿二烯的关键是使外源功能模块与底盘细胞适配,本文通过对外源功能模块中的载体、蛋白表达和启动子进行优化,以提高功能模块与底盘细胞的适配性.使用着丝粒载体和附加型载体构建了2种青蒿二烯功能模块,在过表达甲羟戊酸(MEV)途径中关键基因(截短的3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因tHMGR及法尼基焦磷酸合酶基因ERG20)的2种酵母底盘中进行适配,得到适配性较好的人工合成细胞,其产量为11.2 mg/L;将青蒿二烯合酶基因(ADS)与ERG20进行融合构建融合蛋白功能模块,在选定底盘中适配性进一步提高,青蒿二烯的产量提升至17.5 mg/L;采用不同强度的启动子(TDH3p,TEF1p和PGK1p)对融合蛋白功能模块进行调控,最终得到功能模块与底盘间适配关系更好的人工合成细胞,其产量提升到71.8 mg/L.

摘要：石油烃污染物属于难降解混合物,生物修复已经成为石油烃污染环境的主要修复方法。文中简述了微生物对石油烃的间期适应过程和转运过程,并通过对部分典型石油烃成分的微生物降解机理和代谢路径的梳理和综述,阐释了石油烃生物降解过程中的菌株、基因、代谢路径等研究进展。此外,利用基因工程和代谢工程等手段,可对野生型石油烃降解菌进行改造,进一步提升其对石油烃污染环境的生物修复能力。最后,从石油烃降解菌的代谢途径改造、人工混菌体系的设计构建等角度,结合合成生物学和代谢工程的手段,提出了对石油烃降解的研究展望,以期提升对石油烃污染物的生物修复效果。

摘要：以酿酒酵母BY4742及其单敲菌株作为底盘细胞,优化底盘细胞甲羟戊酸途径,上调并融合表达牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸(GGPP)合成的相关基因,引入人工合成的外源GGPP合成酶基因与紫杉二烯合成酶基因,构建了多载体紫杉二烯生物合成模块;还利用酵母组装技术,通过对紫杉二烯合成路径相关基因进行模块化设计组装,构建了依托单一着丝粒(CEN)质粒的紫杉二烯生物合成模块.将构建的2个模块与不同底盘细胞进行适配,使紫杉二烯产量获得了数倍提升,最高产量可达74.84 mg/L.

摘要：“合成生命,设计生命”是合成生物学与生物制造的重要使命,通过按需设计、化学再造人工基因组,实现人工细胞工厂的精准构建。当前细胞工厂面临代谢网络复杂、缺乏理性设计、试错成本高、底盘生物改造周期长等瓶颈问题,限制了细胞工厂的应用。基于合成基因组学的柔性生物底盘,集成机器学习辅助智能设计、自动化高通量构建检验是潜在的解决途径,三者融合将构建下一代柔性化、智能化、自动化细胞工厂,打造分子生物合成的研发新范式,极大加速设计—合成—测试—优化的循环迭代,实现高价值目标分子的按需设计与快速生产。本文结合笔者近年在细胞工厂构建方面的研究工作,从国内外细胞工厂柔性化、智能化、自动化等方面进行综述,并展望未来发展趋势。

摘要：目的在老龄化与智能化的融合发展趋势下,通过探索多通道交互映射模式,提升高龄用户与智能产品交互过程的自然性、适配性和人性化。方法以高龄用户智能产品人机交互系统为中心,从机能水平、行为习惯、语义表达、活动范围四个部分构建高龄用户特征模型,从通道、产品、交互不同属性层面构建智能产品多通道交互特征模型,并进一步研究两者间的映射关系。基于直觉模式-感官层、自然方式-行为层、逻辑关系-语义层、数字形式-空间层四种映射模式,提出以高龄用户为中心的智能产品多通道交互映射路径。结论从“人-产品-环境”的系统视角,构建了高龄用户智能产品多通道交互映射关系模型,为高龄用户多通道交互设计研究提供思路借鉴,为智能产品适老化设计提供理论指导。

摘要：利用工程化微生物生产天然药物如紫杉醇在近年来受到研究者广泛关注。本工作研究如何设计和构建人工酵母以生产紫杉醇生物合成途径中第一个由细胞色素P450酶催化的羟化产物——5α羟化紫杉二烯醇(taxadien-5α-ol)。利用组合设计原理,选用3种不同红豆杉来源的紫杉二烯5α羟化酶和2种不同植物源的细胞色素P450还原酶,分别对其进行N端穿膜区域的预测和截短,并对还原酶使用2种不同强度启动子进行调控,所得羟化酶模块和还原酶模块之间分别表达共产生72种组合方式。然后将其分别整合入紫杉二烯生产菌株基因组中,最终在72个组合中筛选到48个可以生产5α羟化紫杉二烯醇的菌株,最高产量67.3μg·L-1,在酿酒酵母中实现紫杉二烯C5位羟化产物的从头合成。研究结果表明,利用组合设计策略研究模块间相互作用及其与底盘间适配性将为在微生物细胞中实现细胞色素P450酶系介导的催化反应过程提供重要参考。

摘要：合成生物学作为一种新兴的工程化生物学,可以在底盘细胞中引入外源基因模块实现新功能。但是如何将多种外源模块(酶)进行有效地组装从而提高其协同催化功能是急需解决的一个重大问题。由于异源酶在新宿主中存在内源环境适应性问题,限制了酶的生物活性。生物支架系统作为一种有效手段,可以提供有效的多酶组装系统。恰当的生物支架能够提供适应环境的柔性平台,实现多酶体系的表达调控,稳定性组装,利于酶与底物结合的区域化设计。本综述对不同类型的生物支架的研究进展进行了系统的总结。文中根据不同类型支架(蛋白型、核酸型)的特点,介绍了典型的应用范例,论述了每种支架的优势与不足,并对生物支架的常见工作机制做了详细讨论。最后对生物支架在人工细胞器设计和复杂聚合物降解等方面的应用做出展望。

摘要：利用合成生物技术生产7-脱氢胆甾醇的挑战性在于获得合成功能模块与底盘细胞的适配关系。从更换不同调控强度的启动子和不同改造的酵母底盘两方面,对二者的适配性进行研究,以增加7-脱氢胆甾醇产量:过表达酵母固醇合成途径中的内源基因tHMGR和ERG1,敲除非必需基因ERG6和ERG5以抑制酵母固醇向麦角固醇的转化,得到改造后的酵母底盘SyBE_000956;利用由强到弱依次为TDH3p、PGK1p和TDH1p的启动子,引入人源C-24还原酶基因DHCR24,构建3种强度的外源功能模块,并分别导入3种底盘中,得到9种人工合成细胞。结果表明,TDH3p调控的功能模块与底盘细胞SyBE_000956具备较好的适配性,实现7-脱氢胆甾醇产量的提高。为后续的适配性研究提供了理性设计的依据。

摘要：信息化时代的实体产品设计更加注重用户信息服务体验。目的探究基于服务设计的实体产品体验触点开发思路,有效提升用户体验新价值。方法基于信息时代实体产品服务现状及用户信息加工过程,分析实体产品的信息服务体验层次、服务流程中相应体验触点特性,并对实体产品的体验触点进行开发设计。结论良好的信息服务设计是提升实体产品用户体验的关键点,提出了实体产品的服务设计体验触点开发策略,为其改良和创新设计提供借鉴。

摘要：文章探索手机新闻客户端数字化发展与老年读者认知功能衰退之间的交互矛盾。通过构建面向老年用户的手机新闻客户端数字信息加工模型,从感知、思维、记忆等认知功能衰退及其心智模型匹配四个方面,分析了老年用户与手机新闻客户端之间的交互障碍;并从信息接收、逻辑引导、记忆减负和自然交互等方面提出交互设计策略,为提高老年人手机新闻客户端交互设计的可用性、适老性、自然性提供思路借鉴。