摘要：天然产物是大自然赐予人类的资源宝库,与人类的生活质量和健康息息相关。利用传统方式获取天然产物存在含量低、提取工艺复杂耗时以及资源不可持续等问题,而化学合成步骤繁琐、成本高,这些都严重制约了天然产物的广泛应用。合成生物学赋能的微生物细胞工厂通过变革天然产物的传统获取方式,实现高效、绿色及可持续的生物制造。分析天然产物传统获取方式面临的挑战,总结不同类型微生物细胞工厂的特点及天然产物合成案例。基于天然产物代谢通路的复杂性、底盘细胞的稳定性可能导致产物的结构和性质难以预测以及纯度和收率低等问题,从催化元件的局限、途径组装调控及底盘网络重塑的角度分析设计微生物细胞工厂的应对策略,并针对微生物制造产品的发展与应用提出政策建议。

摘要：单萜类化合物是萜类化合物的一种,一般具有挥发性和较强的香气,部分单萜还具有抗氧化、抗菌、抗炎等生理活性,是医药、食品和化妆品工业的重要原料。近年来,利用微生物异源合成单萜类化合物的研究引起了科研人员的广泛关注,但因产量低、生产成本高等限制了其大规模应用。合成生物学的迅猛发展为微生物生产单萜类化合物提供了新的手段,通过改造微生物细胞可以得到不同种类的重组菌株,用于生产不同性能的单萜类化合物。文中将围绕单萜类化合物生物合成途径的设计与改造、高产单萜类化合物底盘细胞的设计与优化等几个方面阐述合成生物学应用于微生物生产单萜类化合物中的最新策略与进展。

摘要：近年来随着工业生物技术的发展,以微生物作为细胞工厂,利用可再生原料实现绿色制造工业化学品和材料成为可能。同时,开发与环境相容的生物合成技术为含能化合物的生产提供了可持续的解决方案,为绿色化学合成工艺提供有益补充。本文中,笔者从技术成熟程度递减的前驱体合成、基团和骨架合成、合成技术这三个层次总结了含能化合物的生物合成反应,总结了通过整合已知酶和代谢通路合成含能化合物前驱体的方法;基于含能化合物的基团特异性,综述了含能化合物中常见的硝基、肼基和氧化偶氮基等基团及含氮杂环骨架的生物合成反应;介绍了有助于实现特定功能酶定制开发的蛋白质定向进化和酶计算设计技术,为实现含能化合物的生物全合成奠定基础。