摘要：体外多酶分子机器遵循所设计的多酶催化路径,将若干种纯化或部分纯化的酶元件进行合理的优化与适配,高效地在体外将特定的底物转化为目标化合物。体外多酶分子机器反应系统呈现元件化和模块化的特点,在设计、组装和调控方面具有较高的自由度。近年来,体外多酶分子机器在实现反应过程的精准调控和提高产品得率方面的优势逐渐体现,展示了其在生物制造领域重要的应用潜力。对体外多酶分子机器的相关研究已成为合成生物学的一个重要分支领域,日益受到广泛的关注。文中系统地综述了基于酶元件/模块的体外多酶分子机器的构建策略,以及改善该分子机器中酶元件/模块之间适配性的研究进展,并分析了该生物制造平台的发展前景与挑战。

摘要：发展绿色低碳的可再生能源体系已经成为重要的国际共识和方向,也是我国践行“双碳”目标、保障能源安全、走社会可持续发展的必要路径。本文聚焦电-氢-糖(electricity-hydrogen-carbohydrate,EHC)循环的新能源理论体系,重点综述了中国科学院天津工业生物技术研究所10余年来在基于体外多酶催化系统(in vitro synthetic enzymatic biosystem,ivSEB)的糖与水反应制氢、糖完全氧化产电,以及氢或电能固定CO_(2)到糖的生物转化方面所做的工作,阐述体外多酶催化系统的设计原则、分子基础,并从电-氢-糖循环进一步延伸出以糖(淀粉)为核心的体外合成生物制造,结合最新相关研究进展,分析讨论体外多酶催化体系的特色和优缺点,并展望未来发展方向,促进经济和社会的绿色低碳可持续发展。

摘要：烟酰胺类辅酶NAD(P)是生命体氧化还原过程中最常见的电子中介体。绝大多数氧化还原酶都需要NAD或NADP进行分解代谢和合成代谢,但根据其在代谢过程中的作用,不同氧化还原酶表现出不同的辅酶偏好性。为了解决辅酶在代谢过程中的供需平衡、生产成本和稳定性等问题,对氧化还原酶的辅酶偏好性改造是蛋白质工程的研究热点。本文综述了氧化还原酶的天然烟酰胺辅酶偏好性的改造方法和研究进展,以及天然辅酶偏好性改造工程在提高产品收率和降低生产成本方面的应用。仿生烟酰胺辅酶因成本低、稳定性高,常被用来代替天然烟酰胺辅酶参与氧化还原反应,因此本文还详细介绍了改造酶元件使其偏好仿生烟酰胺辅酶以及其在合成生物学领域构建体内生物正交氧化还原途径和体外合成途径等方面的研究进展。随着更多天然酶元件以及新型优良仿生辅酶的挖掘和设计,从天然辅酶到仿生辅酶的辅酶偏好性改造已成为辅酶工程的一个重要方向。