摘要：合成生物学既是一门"汇聚"型新兴学科,又孕育着颠覆性的使能技术.它在系统生物学基础上,融会工程科学原理,采用自下而上的策略,重编改造天然的或设计合成新的生物体系,以揭示生命规律和构筑新一代生物工程体系,被喻为认识生命的钥匙(建物致知)、改变未来的颠覆性技术(建物致用).中国科学家曾经首次实现人工合成蛋白质(牛胰岛素)和核糖核酸(酵母丙氨酸tRNA),近年来又在染色体合成与染色体工程、基因组编辑、生物底盘构建、定量工程生物学、生物元件工程和基因回路工程、天然活性物质和有机化工产品的人工合成代谢、计算机生物模拟等方面取得系列原始发现和创新成果,成为国际合成生物学领域中的一支重要力量.时值新中国科技发展70年,撰写本文,从一个视角讨论合成生物学发展及中国科学界的贡献,纪念开拓者,励志来者,总结经验,梳理发展思路.期待中国合成生物学繁荣发展,更多地贡献于人类.

摘要：阐述了蛋白质工程设计的实验原理、技术及应用研究。

摘要：外泌体作为天然药物运送载体具有诸多优点,但其对细胞内源药物(蛋白、核酸等)的有限装载限制了其应用。文中以红色荧光蛋白mCherry为模拟细胞内源性货物,通过对供体细胞的基因改造及采用膜定位元件融合策略,将mCherry富集于细胞质膜,再经天然发生(Biogenesis)途径,高效分选进入外泌体。结果表明,在CAAX、PB、Palm和CD63四组膜定位元件中,CD63和Palm能有效提高靶蛋白mCherry在外泌体中的装载量。该研究可为工程化外泌体的设计、内源蛋白等货物的高效递送提供参考。

摘要：生物体通过指导的自组装合成种类繁多、功能特异的天然纳米结构,它们在生命过程中扮演重要角色。按照自组装体的维度,可以分为线状(一维)、层状(二维)、笼状(三维)生物纳米结构。通过设计,这些生物大分子纳米结构可在细胞"工厂"中重组制备,且可通过合成生物学技术对其组装和功能化进行理性设计和调控,成为功能性纳米器件。这类纳米生物结构和器件已经在生物传感、催化、肿瘤热疗、药物递送、组织工程、生物电池等领域获得展示或应用。相关研究正在成为合成生物学和纳米生物学的一个交叉领域,受到关注。

摘要：合成生物学作为认识生命的“钥匙”、改变未来的颠覆性技术,打开了从非生命物质向生命物质转化的大门,实现生命体系的理性设计与编辑,为生命科学研究提供了新范式,促进生物技术迭代发展,成为未来生物产业发展的驱动力。经过20余年的发展,合成生物学领域已取得系列突破,创新应用逐步实现,学科体系渐成。合成生物学的发展脉络可概括为三个方向:一是使能技术与理论创新的系列突破;二是基因组合成与组装能力的迭代提升;三是细胞工厂和新生物系统的构建与应用。在此基础上,阐述合成生物学学科体系框架,展望未来发展趋势。

摘要：PCR(Polymerasechainreaction)在生命科学研究及相关诸多领域已经得到了广泛应用。本文对PCR技术的最新进展作一简要综述 ,包括 :热循环仪的改进 ,引物的软件设计及网络设计 ,各种DNA聚合酶体系及其特性 ,多种PCR(MultiplexPCR) ,DNAshuffling ,PCR芯片 ,固相PCR和电子PCR(ElectronicPCR)

摘要：本文介绍了一种便携式智能血糖测试仪。该测量仪以单片机为核心，用葡萄糖酶电极测量血液中的葡萄糖浓度，设计中运用了温度补偿，自校正和信息识别等智能技术，具有性能稳定和操作简便的特点。

摘要：【目的】从棉花黄萎病真菌Verticillium dahliae中克隆木聚糖酶基因,并在毕赤酵母中进行异源表达,研究酶学性质。【方法】通过多序列比对设计简并引物,扩增出真菌***木聚糖酶基因片段,再采用基因组步行PCR技术获得全长木聚糖酶基因序列。经BLAST比对并结合GT-AG原则分析,该基因含有一个大小为63bp的内含子,利用DpnI介导的缺失方法对含内含子的全长木聚糖酶基因进行剪接,获得该基因的全长cDNA。将克隆到的cDNA在毕赤酵母GS115进行了表达,重组酶经纯化后进行酶学性质分析。【结果】BLAST比对显示,该cDNA推测的氨基酸序列和已知木聚糖酶的最高一致性为72%。测得该酶最适反应温度为45℃,最适反应pH值为6,在pH5-9维持50%以上的活性,对山毛榉材木聚糖具有最好的水解效果。Mg2+和Ca2+对酶有激活作用,分别提高了33.7%和16.6%,EDTA,β-巯基乙醇和NaN3对酶的活性基本没有影响,Tween-80和DMSO使酶活性提高了28.4%和12.8%。【结论】本文从引起棉花黄萎病的真菌***中克隆到的木聚糖酶基因是在GenBank上登录的第一个来自棉花黄萎病真菌的木聚糖酶基因序列。本文所用的克隆方法可以高效的从植物病原真菌和白腐真菌克隆只含一个内含子的11家族的新木聚糖酶基因,避免了摸索原始菌株酶表达诱导条件,检测酶的活性等繁琐的操作。酶学性质分析显示该酶在低聚木糖的制备,面包改良上有潜在的应用价值。

摘要：病毒在传统意义上是感染性病原体。同时,病毒也是蛋白质、核酸等生物大分子的有序组装体,处于典型的几十到几百纳米尺寸范围,近年来在材料学等交叉学科领域引起广泛兴趣。从材料学的角度,病毒衣壳具有形状大小均一、结构可寻址、易于修饰改造、易于生物合成、生物相容性好等诸多优点。本文介绍了基于病毒组件的纳米材料的结构特性,基因工程、化学修饰、生物矿化和自组装等生物合成及功能化策略,以及在生物医学成像、生物传感、核酸及药物递送、疫苗与免疫调节剂、组织工程、纳米反应器、微电子元件、纳米光子学等不同领域的应用。当前基于病毒组件的纳米材料研究在病毒纳米颗粒的理性设计、(多级)组装的精准控制、免疫原性调控、活体高效靶向递送、稳定性等方面还有诸多难题亟待突破。强化学科深度交叉、攻克这些难题、推动实际应用与转化则代表了病毒纳米材料领域的发展方向。

摘要：合成生物学的迅速发展为分子荧光标记与生物成像技术提供了新的机遇。基于合成生物学原理,可以建立材料生物合成新方法,开发性能优异的荧光纳米材料和探针,发展新的荧光成像技术。合成生物学应用于生物荧光成像,多涉及荧光材料与探针的设计合成、对生物靶标分子进行定点改造和修饰、荧光探针和靶标分子的可控时空耦合等以实现生物分子的精准特异性标记。这些荧光纳米材料和生物分子标记技术可应用于细胞内分子的荧光标记、成像和动态示踪,可视化解析相关的关键分子事件,从而深入揭示细胞内分子运动机制和病原致病机理等。本文主要综述了近年来合成生物学技术在生物荧光成像方面的应用,包括利用合成生物学技术合成量子点等荧光纳米材料与探针、对蛋白质和核酸分子的精准标记及其用于病毒荧光成像和示踪。最后,也对该领域面临的问题如荧光杂合生物材料可控合成、分子原位多重标记等进行了探讨和展望。合成生物学与荧光成像技术的交叉融合,将推动荧光成像技术发展和进步,并拓展合成生物学的研究领域。