首条将硒引入微生物小分子生物合成途径;机器学习预测多肽质谱库

快报摘要 - Wrap Up

科|技|突|破

Science Breakthrough

Mol Plant:优化引导编辑技术高效诱导水稻草甘膦抗性|基因编辑

Nature:首条将硒引入微生物小分子的生物合成途径|合成生物

JBM:通过生物乙醇分馏木质素制备环氧树脂|生物基材料

Marine Drugs:微藻胞外代谢物可作为新型生物肥料|植物合成

Green Chemistry:新型光合细菌将CO2和废甘油合成番茄红素|合成生物

Nature:利用机器学习预测多肽质谱库|AI设计

Nature Nanotechnology:通过工程技术将纳米管植入蓝藻使其自带发电|合成生物

Science:上科大学者首次揭开苦味受体的“神秘面纱”|功能性成分

科|技|突|破

Mol Plant:优化引导编辑技术高效诱导水稻草甘膦抗性|基因编辑

引导编辑技术是一种基于CRISPR/Cas系统的通用型精准基因组编辑技术,但由于第一代引导编辑技术在植物中的效率偏低,限制了该技术在植物中的应用。哈佛大学David Liu团队通过3种优化策略在哺乳动物细胞中大幅提高了引导编辑效率。为克服引导编辑在植物中应用的障碍,中国农业大学陈其军团队从多个方面优化了引导编辑技术,大幅提高了引导编辑器在水稻中的效率,并利用优化的引导编辑器高效诱导了EPSPS基因产生纯合TAP-IVS突变,为水稻非转基因草甘膦抗性育种奠定了坚实的基础。

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Nature:首条将硒引入微生物小分子的生物合成途径|合成生物

硒(Se)是一种天然的非金属元素,具有营养学和毒理学作用,但目前仅已知通过硒代半胱氨酸和2-硒尿苷两种将硒引入蛋白质和核酸的途径。这是一个近乎封闭的研究领域。普林斯顿大学Mohammad Seyedsayamdost教授团队发现硒在细菌中扮演着更重要的生物角色。该研究确定了第一条将硒引入微生物小分子的生物合成途径。研究人员制定了一个基因组挖掘策略来确定生物合成基因簇中是否存在硒蛋白和硒核酸的共同硒供体。这项新研究阐明了两种新的硒-碳键形成酶和硒糖生成的生物合成途径,扩大了生物硒利用的范围,表明硒代谢比以前认为的更为多样化,并为发现其他含硒的天然产物奠定了基础。

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JBM:通过生物乙醇分馏木质素制备环氧树脂|生物基材料

木质素对工业发展必不可缺,在农业方面应用也十分广泛。浙江大学张昭教授与密西西比州立大学张雪峰教授成功通过生物乙醇分馏工艺提取出酶解木质素, 转化为环氧树脂,用于表面涂层应用。利用生物乙醇对酶解木质(EHL)进行提取后可得到可溶性木质素(BFL)在环氧氯丙烷中的溶解度与前者相比得到大幅提升,有利于环氧树脂的合成,同时环氧后的热稳定性也得到了提高。经测试,用木质素基环氧树脂代替商用环氧树脂可提高涂料的整体阻隔性能。这一研究简化了木质素到环氧树脂的转化,同时证明了木质素基环氧树脂作为耐腐蚀涂层应用的前景。

Marine Drugs:微藻胞外代谢物可作为新型生物肥料|植物合成

微藻是一种微小光合生物可用作农产品生物改良剂,帮助提升作物的种子发芽率、活性物质积累和生长发育等。元育生物携手先正达中国作物营养团队合作将微藻相关应用拓展至农业领域,发掘微藻尾液用作生物改良的潜力,团队研究了原始小球藻尾水(EAp)对高等植物生长的影响,表明微藻尾水对多种高等植物的生长表型有显著促进作用,并且可以提高其抗逆性,并验证了微藻尾水中胞外代谢产物作为新型生物肥料的可行性,增强了微藻工业化生产全流程的经济价值、环境友好性及可持续性。

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Green Chemistry:新型光合细菌将CO2和废甘油合成番茄红素|合成生物

CO2是地球上最主要的温室气,高效的CO2微生物固定技术,能有效缓解温室效应,为化工产品生产开拓新原料,对实现“碳达峰“和”碳中和”意义重大。青岛农业大学杨建明教授团队在光合固碳研究领域取得重要进展,团队利用合成生物学技术成功构建了一种新型的光合细菌——沼泽红假单胞菌平台,直接从CO2和生物柴油的副产物(废甘油)中直接合成高附加值化合物——番茄红素。研究表明该合成过程比异养微生物(大肠杆菌、酿酒酵母等)中生产番茄红素的生物合成过程具有更绿色、更可持续性等优势。

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Nature:利用机器学习预测多肽质谱库|AI设计

长期以来的多肽识别方法正在被深度学习模型所取代,机器学习正在激发涉及大型搜索空间的应用。Max-Planck生物化学研究所团队开发了用于识别复杂质谱数据中的肽的机器学习方法,该研究是蛋白质组学的一个重大突破,并研究了机器学习和深度学习方法,光谱数据,离子序列强度预测,全光谱预测,修饰和交联的多肽,DDA 应用及DIA 应用等进展。尽管取得了这些进展,蛋白质组学仍然面临着灵敏度方面的挑战。

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Nature Nanotechnology:通过工程技术将纳米管植入蓝藻使其自带发电|合成生物

蓝藻等光合微生物具有很高的光合效率,但产电活性很弱。瑞士洛桑联邦理工学院研究人员在这一领域取得一项突破:成功将人造纳米材料与生物结构(蓝藻活细胞)连接,由此产生的“纳米生物”技术结合了生物和非生物的优势,有望提高 BPV 的发电性能。当纳米管置于细菌内部时,细菌在被光照亮时产生的电量显着增强。该团队正致力于生物工程蓝藻,这种蓝藻可以在不需要纳米颗粒添加剂的情况下发电。合成生物学的进步使能够重新编程这些细胞。

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Science:上科大学者首次揭开苦味受体的“神秘面纱”|功能性成分

大多数有毒物质具有苦味,因此苦味受体具有规避有害食物,防止中毒的重要作用。上海科技大学刘志杰和华甜联合研究团队把研究目标聚焦于苦味受体TAS2R46,在马钱子碱激活人源苦味受体TAS2R46的结构基础研究中取得重大原创性突破,在国际上首次揭开了苦味受体的“神秘面纱”。该研究为探索苦味受体的结构和作用机制开创了新途径,填补了T类GPCR结构的空白,未来还将促进针对苦味受体的化学感知和药物候选分子的探索。

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