首次揭示几丁质生物合成机制;优化小型Cas9系统突破传统PAM限制

快报摘要 - Wrap Up

科|技|突|破

Science Breakthrough

Nature Biotechnol :优化小型Cas9系统突破传统PAM限制|基因编辑

Fermentation:利用转基因酵母在啤酒中产生高浓度啤酒花香气|合成生物

JAFC:基于肽组学与分子对接快速筛选豌豆蛋白源DPP-4抑制肽|肽AI设计

Nat Comm:植物源三七素在大肠杆菌中的生物合成|合成生物

Nature:首次揭示几丁质生物合成分子机制|生物农药

Nature:植物免疫受体蛋白的双功能抗病机制|植物免疫

MSE:将水产养殖废弃物转化为组织修复生物材料|生物基新材料

Science:揭示NLP7转录因子为植物硝酸盐受体|功能基因

科|技|突|破

Nature Biotechnol :优化小型Cas9系统突破传统PAM限制|基因编辑

CRISPR-Cas系统对靶位点的识别和编辑依赖于特定的PAM序列,极大限制了CRISPR-Cas为基础的精准基因编辑技术发展和应用。美国哈佛大学Broad研究所、霍华德休斯研究所David Liu实验室与波士顿大学Ahmad S. Khalil实验室合作借助升级后的蛋白定向演化系统,对小型Cas9系统Nme2Cas9进行系列的优化和改造。改造后的Nme2Cas9突变体成功突破传统PAM(N4CC)的限制,可有效识别N4YN类型的PAM并实现高效的基因编辑。本研究为精准基因编辑提供了全新的工具,极大的拓展了精准编辑工具的应用范围。此外本研究还为后续各类CRISPR-Cas系统的改进奠定了基础。

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Fermentation:利用转基因酵母在啤酒中产生高浓度啤酒花香气|合成生物

啤酒花香气的生物转化,尤其是半胱氨酸S-缀合物β-裂解酶 (CSL),一直是酿酒科学家和酿酒界关注的话题。俄勒冈州立大学的酿酒研究人员及生物工程师研究通过转基因酵母菌株改变发酵过程,生产出具有明显啤酒花香气的啤酒。研究表明转基因菌株生产的啤酒的3MH 和3MHA浓度比亲本菌株高出73倍和8倍,浓度比其感官检测阈值高出79倍。该研究对创造新的啤酒风味和增加酿酒商可用于生产具有强烈和多样热带风味和香气的啤酒的工具数量有显著作用。

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JAFC:基于肽组学与分子对接快速筛选豌豆蛋白源DPP-4抑制肽|肽AI设计

二肽基肽酶-4(DPP-4)抑制剂被开发为抗糖尿病药物,但会导致过敏反应、血管性水肿、尿路感染等不良反应。开发副作用最小的DPP-4抑制剂具有重要意义。江南大学食品学院张晖教授课题组开发了一种基于肽组学与分子对接联用的技术从豌豆蛋白中快速筛选食源性DPP-4抑制肽,并阐明了多肽抑制DPP-4活性的潜在机制。该研究结果对于食源性DPP-4抑制肽的快速筛选具有重要指导意义。

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Nat Comm:植物源三七素在大肠杆菌中的生物合成|合成生物

植物源天然产物三七素具有止血、抗炎、神经保护等多种药理作用,但是其生物合成途径尚不清晰。北京化工大学袁其朋教授、孙新晓教授研究团队利用逆向生物合成方法首次设计了三七素从头生物合成途径,该研究为三七素工业化生产铺平了道路,表明提高菌株性能将实现从传统的基于植物的生产过程过渡到基于微生物发酵的过程,为如何利用合成生物学搭建非天然途径生产目标化学品提供了一个例子。

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Nature:首次揭示几丁质生物合成分子机制|生物农药

几丁质俗称甲壳素广泛存在于真菌、节肢动物、软体动物、环节动物、腔肠动物和原生动物中却从不会在植物和哺乳动物体内合成,其生物合成途径仍待揭开。中国农业科学院杨青教授团队和中国科学院龚勇研究员历时十五年解析了大豆疫霉菌几丁质合成酶的冷冻电镜结构,首次揭示了几丁质生物合成的完整过程,并阐明了尼克霉素抑制几丁质生物合成的机制。几丁质合成酶及其与底物、产物以及抑制剂结合的结构信息,也为针对几丁质合成酶理性设计小分子从而控制有害昆虫的种群数量带来了新曙光。此研究成果标志着中国农药研发水平提升到了基础理论原始创新的高度。该工作也是全球农药创新研究与开发近几十年来最重要的基础性进展之一。

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Nature:植物免疫受体蛋白的双功能抗病机制|植物免疫

定位于细胞膜表面的植物模式识别受体(PRRs)重要的一类PRR胞外配体识别结构域可进一步分为LRR- RKs和LRR- RLPs。对于参与植物抗病的另一大类LRR- RLPs的配体识别及活化分子机制目前尚不清楚。清华大学柴继杰教授及南京农业大学王源超教授团队研究通过解析受体RXEG1单独(apo-RXEG1)、受体-配体识别(RXEG1-XEG1)和受体-配体-共受体复合物(RXEG1-XEG1-BAK1)等多种不同状态的结构,结合生物化学植物细胞生物学等手段进一步阐明了其发挥功能的具体机制。该研究阐明细胞膜受体蛋白RXEG1识别病原菌核心致病因子XEG1激活植物免疫的作用机制,首次揭示细胞膜受体蛋白具有激活免疫活性直接抑制致病因子XEG1酶活的双重免疫功能,对认识、合理利用和精准改造植物免疫受体,提高作物广谱抗性具有重要的指导意义。

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MSE:将水产养殖废弃物转化为组织修复生物材料|生物基新材料

渔业副产品如牛蛙皮和鱼鳞是新加坡最大的水产养殖废物。新加坡南洋理工大学科学家已经开发出一种完全由废弃的牛蛙皮和鱼鳞制成的新型生物材料,该材料可以帮助骨骼修复。多孔生物材料包含与骨骼中相同的化合物,可充当骨骼形成细胞粘附和繁殖的支架,从而导致新骨骼的形成。该支架可以用于帮助恢复由于疾病或伤害而丢失的骨组织,例如由于创伤或癌症手术引起的颌骨缺损,还可以协助外科植入物(例如牙科植入物)周围的骨骼生长,这种生物材料的生产解决了水产养殖废物的问题。

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Science:揭示NLP7转录因子为植物硝酸盐受体|功能基因

硝态氮不仅是植物必需的矿质营养盐,也是重要的信号分子。西北农林研究团队刘坤祥发现了新的植物硝酸盐信号“开关”——NLP7蛋白,确定其代表了陆生植物的一种硝酸盐受体。研究开发了荧光硝酸盐感受器,方便在细胞水平观察到植物体内硝酸盐的含量和变化。该研究阐明了光合自养植物通过感受硝态氮进而激活植物信号转导网络和生长反应的调节机制,将为提高作物的氮利用效率,减少化肥使用和能源消耗,减轻由温室气体排放引起的气候变化,进而支持农业的可持续发展提供新的启迪。

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