Bacteroides thetaiotaomicron

合成生物学细胞工厂 1.Prep Biochem Biotechnol. 2026 Feb 5:1-20. doi: 10.1080/10826068.2026.2625199. 天然色素：生产与应用方面的最新进展及面临的挑战。Natural pigments: recent advances and challenges in production and application. Gupta M(1), Bhardwaj A(1), Gupta B(2), Singhal P(3), Goyal S(1), Kumar R(1), Umar A(4)(5)(6), Almas T(4)(5), Baskoutas S(7). 天然色素源自植物、动物和微生物，具有诸多健康益处，包括抗氧化、抗癌和抗菌特性。微生物来源尤其能提供可大规模生产且环保的替代品。然而，其生产面临诸多挑战，如产量低、种植成本高以及颜色多样性有限。最近的生物技术进步，如代谢工程、组学技术、CRISPR/Cas9 基因编辑和合成生物学，正在通过提高色素生物合成能力和扩大色素种类来解决这些难题。这些创新促进了工业规模的生产，并减少了对环境的影响。天然色素如今被应用于食品、化妆品、制药和纺织品等领域，常常取代合成染料。持续的跨学科研究和工业合作对于克服生产限制和满足市场需求至关重要。本综述旨在对源自植物、动物和微生物的天然色素进行全面且批判性的综合分析，特别关注可持续提取技术的最新进展以及诸如代谢工程、CRISPR/Cas9 和合成生物学等生物技术创新。它系统地比较了来自不同生物来源的色素的优势和局限性，并评估了它们在食品、制药、营养补充剂和生物医学领域的不断扩展应用。此外，该综述指出了扩大生产规模所面临的关键挑战，并提出了未来的研究方向，以促进从实验室规模的发现向工业应用的过渡。 2.Metab Eng. 2026 Feb 24;96:1-12. doi: 10.1016/j.ymben.2026.02.002. 利用酵母细胞核实现高效率生产有价值的单萜类化合物。Harnessing the yeast nucleus for the efficient production of valuable monoterpenes. Wang J(1), Cao W(2), Zheng Z(2), He Y(3), Deng J(3), Lu X(3), Shen J(2), Yang X(4), Liu Y(5), Xiao S(3), Yu T(6), Tang H(7). 亚细胞工程成为在酵母细胞工厂中提高萜类物质产量的关键策略。酵母细胞核与细胞质共享乙酰辅酶 A 池，并在有丝分裂期间保持细胞核膜的完整性，这使其具备独特的分隔能力。尽管具有这些特性，但利用酵母细胞核进行亚细胞工程的研究却相对较少。在本研究中，我们将酵母细胞核作为新的平台加以开发，充分利用亚细胞区室的优势来高效生产有价值的化学物质。由于前体香叶基二磷酸与细胞质中的类固醇生物合成存在内在耦合关系，微生物生产单萜类物质一直是一个巨大的挑战。在细胞核中引入甲羟戊酸途径以有效利用乙酰辅酶 A 池，使得几种具有商业价值的单萜类物质的产量达到了相当的水平。此外，我们还证明了将核工程与其他亚细胞区室相结合能够协同提高产量。通过对细胞核和过氧化物体进行组合性改造，（R）-（+）-柠檬烯的产量相较于仅使用过氧化物体时提高了 303%，在以 2%的半乳糖进行发酵培养时达到了 362.07 毫克/升。本研究表明，细胞核可以成为高效生产有价值化合物的强大平台，尤其是那些由乙酰辅酶 A 生成的化合物。 3.Biotechnol J. 2026 Feb;21(2):e70193. doi: 10.1002/biot.70193. 酿酒酵母的多维度工程以实现视黄醇的高效生产。Multidimensional Engineering of Saccharomyces cerevisiae for Efficient Production of Retinol. Song M(1)(2), Liu J(1)(2), Xu X(1)(2), Cui S(3), Wu Y(1)(2), Liu Y(1)(2), Li J(1)(2), Du G(1)(2), Lv X(1)(2), Liu L(1)(2). Author information: (1)Key Laboratory of Carbohydrate Chemistry and Biotechnology, Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi, China. (2)Science Center for Future Foods, Jiangnan University, Wuxi, China. (3)Jiaxing Institute of Future Food, Jiaxing, China. 视黄醇是维生素 A 的主要活性形式，对视力、免疫功能和皮肤健康起着至关重要的作用。工业用酵母酿酒酵母（S. cerevisiae）自身就具备麦角固醇途径，该途径可为视黄醇的合成提供前体物质。然而，视黄醇合成途径与其他竞争途径之间的代谢通量分布失衡限制了视黄醇的浓度。为了提高视黄醇合成途径的效率，我们首先确定了两个关键的瓶颈酶——香叶基香叶基二磷酸合酶（CrtE）和β-胡萝卜素 15，15'-二氧化酶（Blh），并优化了它们的基因拷贝数，从而使视黄醇的浓度提高了 72.0%。随后，为了减少代谢通量向角鲨烯生成的分流，我们采用多维度调控策略来调节角鲨烯合酶（ERG9）的表达。通过将天然的 ERG9 启动子替换为 PSPI1 并采用去分区策略，视黄醇的浓度进一步提高到 1.41 克/升。经过缺陷性标记基因的补充后，在一个 5 立方米的生物反应器中所得到的视黄醇浓度为 7.19 克/升，这是在酿酒酵母中所报道的最高值。这项工作为在酿酒酵母中实现高产视黄醇的高效工程策略奠定了基础，有助于后续工艺的开发和放大。 4.Biotechnol Bioeng. 2026 Feb 4. doi: 10.1002/bit.70167. 通过代谢工程改造的大肠杆菌实现 1,5-戊二醇的从头合成。De Novo Biosynthesis of 1,5-Pentanediol by Metabolically Engineered Escherichia coli. Ma C(1), Qin L(1), Hua W(1), Wu Y(1), Xu S(1), Zhao W(1), Wang J(1), Ma C(1), Chen K(1), Wang X(1). Author information: (1)State Key Laboratory of Materials-Oriented Chemical Engineering, College of Biotechnology and Pharmaceutical Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing, Jiangsu, China. 1,5-戊二醇（1,5-PDO）是一种五碳脂肪族二醇，广泛用作合成聚氨酯、聚酯、塑料或纤维的原料。最近，1，5-PDO 的从头合成技术已得以建立，但中间产物的积累以及产物的低产率限制了其进一步应用。在本研究中，基于高产赖氨酸的大肠杆菌，设计了一个高效的微生物细胞工厂，该工厂包含一个 5-羟基戊酸酯合成模块（5-HV）和一个 1，5-PDO 合成模块。通过筛选不同模块的酶，获得了具有最佳 MmCAR、Yahk 和 GabT 组合的 1，5-PDO 合成重组菌株。在 CAR 的腺苷结构域中合理地将氨基酸残基突变为谷氨酸，以获得变异体 MmCARQ302E，其对 5-HV 的活性增强，并降低了其积累。随后，通过 RBS 工程提高 CAR 的表达，并借助 EutM 蛋白支架固定 CAR，进一步减少了 5-HV 的积累。此外，通过删除大肠杆菌的内源基因 ycjQ 来减少 1，5-PDO 的再氧化。最后，在优化的发酵条件下，1,5-聚丁二酸二醇的产量达到了 12.9 克/升，实现了 1,5-聚丁二酸二醇的高效生物合成，并且 5-HV 的积累量较低，这是迄今为止在大肠杆菌中报道的最高产量。 5.Bioresour Technol. 2026 Jan 27:134069. doi: 10.1016/j.biortech.2026.134069. 基于生物技术的生物碱可持续生产：应用、挑战与展望。Sustainable biomanufacturing of alkaloids driven by biotechnology: applications, challenges and perspectives. He H(1), Li S(2), Ning X(2), Shi G(2), Li Y(3). 生物碱在营养学、药物学以及众多工业领域中发挥着至关重要的作用。然而，传统的基于植物的提取方法受到环境敏感性和产量不稳定的限制，这凸显了需要更可持续且可靠的生产替代方案的必要性。微生物细胞工厂为大规模生物合成生物碱提供了一个有前景的平台。这篇综述概述了生物碱生物合成的基本原理，并展示了如何通过工程策略来提高生产效率。此外，还探讨了用于扩大和多样化微生物来源生物碱结构库的生物技术创新，以解锁新的功能。最后，讨论了生物碱生物制造当前面临的挑战和未来的发展方向，为微生物生产高价值生物基化合物提供了更广泛的见解。这些见解强化了生物技术在推进可持续生物碱生物制造以及塑造其未来应用中的核心作用。 6.Front Bioeng Biotechnol. 2026 Jan 15;13:1716709. doi: 10.3389/fbioe.2025.1716709. eCollection 2025. 超越颜料和香料：在类胡萝卜素和去类胡萝卜素光谱范围内、新型酶以及合成生物学策略方面的工程应用。Beyond pigments and perfumes: engineering in the carotenoid and apocarotenoid spectrum, novel enzymes, and synthetic biology strategies. Ravi Gopal B(1), Wang ZQ(1). Author information: (1)Department of Biological Sciences, University at Buffalo, The State University of New York, Buffalo, NY, United States. 类胡萝卜素和去类胡萝卜素构成了一个在结构和功能上差异显著的一类异戊二烯化合物，其重要性涵盖了从光合作用中的光捕获和光保护到植物激素信号传导、风味和香气的形成，以及新兴的生物医学应用等方面。尽管近期的评估强调了微生物生产方面的定量进展，但这篇小型综述采用了以途径模块为中心的视角。我们从前体供应、缩合到香叶基香叶基二磷酸（GGPP）、植物烯合成、脱饱和/异构化、环化、羟基化、酮化、环氧化、氧化裂解等每个生物合成阶段进行考察，强调了新型酶变体、诱变研究、融合策略和分隔化方法，这些都赋予了代谢控制能力。特别强调了最近发现和工程改造的酶，以及合成生物学工具。这篇综述整合了各种酶来源、植物、真菌、藻类、酵母和细菌的宿主范围，以及途径模块性，为近期文献提供了一个更新的综述。最后，我们概述了未来的研究方向，指出了存在的差距以及未来可能开展工作的潜在领域。这种有重点的综合分析旨在帮助研究人员对促进类胡萝卜素和去类胡萝卜素生物合成的途径和策略形成层次化的理解。 7.Metab Eng. 2026 Feb 16;95:102-110. doi: 10.1016/j.ymben.2026.02.006. 大肠杆菌的代谢工程用于生产二元碳初级胺。Metabolic engineering of Escherichia coli for the production of two-carbon primary amines. Nazarbekov A(1), Ko YS(1), Lee SY(2). 伯胺是工业上极为重要的化学物质，广泛用于染料、药物和农用化学品的制造。在本研究中，我们开发了代谢工程改造的大肠杆菌菌株，以实现高效生产二元碳伯胺——乙胺和乙醇胺。对于乙胺的生产，通过增强通向前体 l-丙氨酸的通量，并提高缬氨酸脱羧酶变体 VlmDV94I 的表达，对代谢途径进行了优化。随后，对补料分批发酵进行了优化，最终获得了 36.3 克/升的乙胺产量，生产效率为 0.432 克/升/小时，产率为 0.184 克/克葡萄糖。对于乙醇胺的生产，通过引入一种抗反馈抑制的酶并删除 l-丝氨酸利用途径，对 l-丝氨酸生物合成途径进行了工程改造。进一步删除 iclR 和 ygeA 基因，通过激活乙酰辅酶 A 跳跃途径和防止 l-丝氨酸转化为 d-丝氨酸，进一步增加了前体供应。然后，我们筛选了丝氨酸脱羧酶，并从拟南芥中鉴定出了 Atsdc 作为最有效的酶。在优化的发酵条件下，最终菌株可产生 36.9 克/升的乙醇胺，其生产效率为 1.04 克/升/小时，产率则为 0.184 克/克葡萄糖。这些指标和生产效率代表了基于生物技术生产二元碳初级胺的最高报道值，这表明微生物细胞工厂具有强大的工业应用潜力。 8.J Agric Food Chem. 2026 Feb 20. doi: 10.1021/acs.jafc.5c08719. 萜类衍生香料和香精化合物的绿色合成：进展与战略展望。Green Biosynthesis of Terpenoid-Derived Flavor and Fragrance Compounds: Advances and Strategic Perspectives. Zheng Y(1)(2), Cao H(1)(2), Bi J(1)(2), Xue F(1)(2). Author information: (1)State Key Laboratory of Microbial Technology, School of Food Science and Pharmaceutical Engineering, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, P. R. China. (2)School of Food Science and Pharmaceutical Engineering, Nanjing Normal University, No. 1, Wenyuan Road, Nanjing 210023, People's Republic of China. 萜类化合物及其衍生物在香料和香精行业中发挥着至关重要的作用，这是因为它们具有出色的嗅觉特性。尽管传统的植物提取和化学合成面临着立体选择性和可持续性方面的挑战，但生物合成作为一种生产萜类化合物的有前景的替代方法已经崭露头角。合成生物学的最新进展为解决萜类化合物生物合成过程中的瓶颈问题创造了新的机遇。本综述系统地总结了最新的进展，重点介绍了使用低成本底物的实例以及选择适合微生物细胞工厂的兼容宿主菌株的重要性。还从酶改造、动态途径调控、细胞分区以及增强对萜类化合物毒性的耐受性等挑战的角度讨论了关键的工程策略。最后，我们探讨了未来的研究方向以及将多种策略与先进技术相结合的前景，希望能为萜类化合物的可持续生产提供关键的见解和指导。 9.Biotechnol Adv. 2026 Feb 12:108844. doi: 10.1016/j.biotechadv.2026.108844. 微生物生产赤藓糖醇的进展：从合成生物学基础到循环生物制造。Advances in the microbial production of erythritol: From synthetic biological foundations to circular biomanufacturing. Nie Y(1), Liang J(1), Li R(2), Yao M(3), Ren X(1), Xiong Z(1), Wang G(1), Ai L(4), Tian Y(5). 赤藓糖醇是一种四碳糖醇，由多种微生物自然合成，用作渗透压保护剂。鉴于其天然来源和零热量等健康属性，赤藓糖醇作为食品工业中甜味剂的需求迅速增长。目前，微生物发酵是生产赤藓糖醇的主要方法，但面临着诸如原材料成本高、发酵效率低和副产物积累等技术瓶颈。本文从底盘细胞的选择与改造、关键酶元件的探索与优化、代谢模块的精细设计与改造、系统层面的代谢网络分析与智能育种以及循环生物制造系统等多个角度，系统地回顾了赤藓糖醇合成效率提升的研究进展和前沿策略。对每个层面的关键技术和创新方法进行了深入分析，为未来的研究方向提供了前瞻性的视角。本文旨在为构建高效的微生物细胞工厂以及推动赤藓糖醇的绿色低碳制造提供理论基础。 10.Crit Rev Biotechnol. 2026 Feb 15:1-24. doi: 10.1080/07388551.2026.2615047. 微生物脂质助力可持续发展：合成微生物工程技术在消费者用油领域的发展潜力。Microbial lipids for a sustainable future: the growing potential of synthetic microbial engineering for consumer oils. Collier TRV(1), da Roza PA(1), Goold HD(1)(2), Singh S(3), Paulsen IT(1), Walker RSK(1), Pretorius IS(1). 生物来源的消费级油脂和脂质对于制造一系列产品（包括食品、营养保健品、塑料、动物饲料、化妆品、药物以及燃料）至关重要。然而，需求的大幅增长导致了对资源密集型作物的过度依赖，进一步加剧了森林砍伐、富营养化以及自然栖息地的破坏。合成生物学的兴起为利用微生物作为可持续的微生物脂质来源提供了新的机遇。合成酵母基因组学的最新进展以及自动化生物工厂的开发有助于确保可持续脂质基油行业的未来。本文概述了实施消费级油脂和脂质可持续未来的创新方法，这可能有助于向实用的微生物生物制造经济过渡。 合成生物学与AI 11.Cell Syst. 2026 Feb 18;17(2):101533. doi: 10.1016/j.cels.2026.101533. 用于合成生物学的生成式人工智能：设计生物元件、线路和基因组。Generative AI for synthetic biology: Designing biological parts, circuits, and genomes. Kim N(1), De Carluccio G(2), Zhang K(1), Collins JJ(3). 合成生物学旨在通过设计和改造生物组件及功能，实现对生命系统的可预测、可编程控制。在过去 25 年里，该领域从基础的分子工具发展到了日益复杂的系统级架构。随着生成式人工智能（AI）的整合，一个新的转折点已经出现，促使生物设计的构思和执行方式发生了根本性的转变。生成式人工智能现在能够基于数据驱动地创造出具有可预测功能和具有情境感知精度的新设计。在此，我们探讨了合成生物学与生成式人工智能的融合，重点介绍了在生物部件和系统层面的深度生成式设计这一新兴前沿领域的关键创新。我们讨论了设计框架的演变，并概述了未来的机会和挑战，涵盖了生物分子元素、遗传回路和基因组等方面。最后，我们提出了生成式人工智能如何能够开启可预测、可编程的合成生物学系统的新时代的路线图。 12.Nature. 2026 Feb 4. doi: 10.1038/s41586-025-10093-z. 基于 MPRA 的深度学习揭示了人类启动子中的调控语法。Regulatory grammar in human promoters uncovered by MPRA-based deep learning. Barbadilla-Martínez L(1)(2), Klaassen N(#)(1)(3), Franceschini-Santos VH(#)(1)(3), Breda J(1)(3), Yücel H(1)(3), Hernández-Quiles M(1)(3), van Lieshout T(1)(4), Urzua Traslaviña CG(1)(4), Boi MCL(1)(5), Akbarzadeh M(1)(6), Hermana-Garcia-Agullo C(1)(3), Gregoricchio S(1)(7), de Haas M(1)(3), Straver R(1)(2), Derks S(1)(6), Zwart W(1)(7), Voest E(1)(5), Franke L(1)(4), Vermeulen M(1)(3)(8), de Ridder J(9)(10), van Steensel B(11)(12). 启动子是所有基因的核心调控元件。其活性确保了每个基因的正确转录水平，这对于细胞的稳态以及对各种信号的响应至关重要。基因组学中的一个主要挑战是构建能够准确从调控元件的序列预测全基因组基因表达的计算模型。在此，我们介绍了启动子活性调控模型（PARM），这是一个针对特定细胞类型的深度学习模型，它基于专门设计的大量并行报告实验（MPRAs）来查询人类启动子序列。PARM 在实验和计算上都非常轻便，因此可以生成细胞类型特异性和条件特异性的模型，这些模型能够仅根据 DNA 序列可靠地预测整个基因组中的自主启动子活性。PARM 还可以设计纯粹的合成强启动子。我们利用 PARM 系统地识别转录因子的结合位点，这些位点可能有助于每个天然人类启动子的活性，并检测在对细胞施加各种刺激后这些调控相互作用的重新连接。我们还发现了并通过实验验证了转录因子在激活和抑制调控功能之间存在显著的定位偏好，并且发现了 motif-motif 之间复杂的相互作用模式。我们的方法为更深入地理解转录因子对人类启动子的动态调控提供了极具成本效益的策略。 13.Nat Biomed Eng. 2026 Mar 3. doi: 10.1038/s41551-026-01630-w. 利用蛋白质语言模型发现具有远古渊源且效力极强的抗菌肽。Uncovering evolutionarily remote and highly potent antimicrobial peptides with protein language models. Yu Q(#)(1), Liu H(#)(2), Shi H(#)(2)(3), Abdrakhmanov Y(1), Shen J(1), Zhang C(2), Dong Z(1), Zong L(1), Si L(2), Dai L(4)(5), Li Y(6)(7)(8)(9)(10). 识别具有远古进化关系的抗菌肽（AMP）对于发现未被充分探索的临床候选药物以对抗抗生素耐药性至关重要。现有的实验和计算方法由于依赖于与已知 AMP 的序列一致性而存在局限性，未能涵盖远古同源物。在此，我们介绍了一种基于蛋白质语言模型的 AMP 发现方法——HMD-AMP。HMD-AMP 在识别具有远古进化关系的 AMP 方面优于以往的方法，并能够从宏基因组数据中发现未知且效力极强的 AMP。将 HMD-AMP 应用于九种哺乳动物的宿主和肠道微生物基因组中，发现了超过 3700 万个预测的 AMP。在 91 个经过高可信度验证的序列中，74 个显示出强大的抗菌活性，48 个与已知 AMP 的进化关系较远。其中四种 AMP 在低有效浓度下表现出广谱抗菌活性，并且毒性较低，最有效的肽在小鼠腹腔内阿米巴杆菌感染模型中显示出治疗效果。本研究介绍了一种有效的方法来发现 AMP。 14.Curr Opin Struct Biol. 2026 Feb 5;97:103216. doi: 10.1016/j.sbi.2025.103216. 从序列到结构：深度学习模型在 RNA 结构预测方面的全面综述。From sequence to structure: A comprehensive review of deep learning models for RNA structure prediction. Upadhyay U(1), Dorn A(1), Faber C(1), Schug A(2). Author information: (1)Jülich Supercomputing Centre, Forschungszentrum Jülich, Jülich, Germany. (2)Jülich Supercomputing Centre, Forschungszentrum Jülich, Jülich, Germany. Electronic address: alexander.schug@kit.edu. RNA 结构预测仍是计算生物学领域中最具挑战性的问题之一，对于理解基因调控、药物设计以及合成生物学具有重要意义。尽管深度学习已经彻底改变了蛋白质结构预测的方法，但 RNA 则面临着独特的挑战，包括有限的训练数据、复杂的非标准相互作用以及构象的灵活性。这篇综述考察了从传统基于物理的方法到当前深度学习方法在 RNA 二级和三级结构预测方面的演变过程。在简要探讨了诸如直接耦合分析和基于物理的模拟等传统方法之后，我们系统地回顾了三种深度学习范式：基于语言模型的方法、端到端结构预测器以及几何距离预测方法。此外，我们还确定了关键的未来研究方向，包括采用先进的标记策略以解决数据稀缺问题以及采用可解释的人工智能技术来提高模型的可解释性。尽管已经取得了显著进展，但要实现变革性的表现，仍需要持续进行方法上的创新，这些创新要针对 RNA 的独特特性进行专门设计，并且要大幅扩充高质量的结构数据集。 合成生物学工具 15.Curr Opin Biotechnol. 2026 Jan 27;98:103439. doi: 10.1016/j.copbio.2026.103439.  用于酶和菌株工程的新型生物传感器及检测方法所支持的高通量筛选解决方案。Emerging biosensor and assay-enabled high-throughput screening solutions for enzyme and strain engineering. Zhang J(1), Zheng D(2), Chan S(3), Chang MW(4), Poh CL(5). 高通量筛选（HTS）平台和自动化生物工厂使得酶和微生物菌株工程的大规模实验成为可能。高通量筛选的核心是生物传感器和检测方法，它们将生物化学活动转化为可测量的信号，从而能够快速评估细胞和酶的性能。尽管高通量基础设施取得了进步，但缺乏可靠的生物传感器或检测方法以及将它们与高通量筛选（尤其是超高通量筛选）整合的困难仍然是一个主要的瓶颈。这篇综述重点介绍了利用生物传感器和检测方法的高通量筛选在酶和菌株库应用方面的最新进展和挑战。我们讨论了将各种生物传感器类型（包括转录因子、G 蛋白偶联受体、适配体、荧光性 RNA、核糖开关和比色检测方法）与高通量筛选相结合以检测广泛的代谢物和产物的策略。我们还探讨了生物传感器驱动的高通量筛选如何促进机器学习指导的生物催化剂工程的数据生成。总的来说，这些进展加速了生物催化剂的发现，并推动了下一代可持续生物制造的发展。 16.Synth Syst Biotechnol. 2025 Aug 30;11:48-58. doi: 10.1016/j.synbio.2025.08.011. eCollection 2026 Mar. 将多重代谢工程与适应性进化策略相结合，以在黄杨氏酵母中实现高水平的琥珀酸生产。Combining multiplex metabolic engineering with adaptive evolution strategies for high-level succinic acid production in Yarrowia lipolytica. Sun T(1), Sun ML(1), Lin L(1), Gao J(2), Ledesma-Amaro R(3), Wang K(1), Ji XJ(1). 琥珀酸是一种在生物可降解材料、药物以及食品行业中应用广泛的必需平台化学品，但在传统的化学合成过程中却面临着高能耗和环境污染的难题。在此，我们采用了多重代谢工程和适应性实验室进化技术，以提高毕赤酵母中琥珀酸的生物合成能力。通过降低琥珀酸脱氢酶（Sdh）的活性、减少副产物的积累以及增强琥珀酸合成途径，经过改造的菌株能够从甘油中高效地合成琥珀酸。在非调节的 pH 条件下，其产量达到了 130.99 克/升，产率为 0.35 克/克，生产效率为 0.70 克/(升·小时)。随后，通过转运蛋白工程和适应性进化策略来增强对葡萄糖的利用以促进琥珀酸的合成，得到了一个进化后的菌株，它消除了生长滞后阶段，并从葡萄糖中生产出了 106.68 克/升的琥珀酸，产率为 0.32 克/克，生产效率为 0.64 克/(升·小时)。此外，转录组分析和逆向代谢工程表明，在酪氨酸降解途径中，4-羟基苯丙酮酸双加氧酶（4-Hppd）能够部分恢复 Sdh 缺陷菌株对葡萄糖的生长能力，这为后续利用 Y. lipolytica 进行琥珀酸的生物制造提供了新的见解。 17.Synth Syst Biotechnol. 2026 Feb 7;13:172-182. doi: 10.1016/j.synbio.2026.01.013. eCollection 2026 Sep. 高通量编辑技术有助于构建新一代微生物细胞工厂。High-throughput editing boosts the construction of next-generation microbial cell factories. Sun X(1), Zheng Y(2), Luo J(2), Geng Z(2), Wang Z(2), Zhao J(2), Chen T(2), Wang Z(1)(2). 传统的代谢工程在构建微生物细胞工厂的过程中面临着诸多挑战，例如基因编辑效率低下、耗时且费力的筛选流程以及多基因优化的复杂性。高通量（HTP）基因组编辑技术通过精确且高效地修改多个基因，加快了微生物代谢途径的优化。此外，HTP 基因组编辑技术能够快速筛选和修改多个代谢途径中的关键酶或调控因子，有助于分析复杂的调控机制。这些优势使其成为对代谢途径进行自上而下分析和自下而上组装的关键赋能工具。本综述总结了各种 HTP 基因组编辑的机制和应用，并讨论了加速微生物细胞工厂（MCF）设计-构建阶段的 HTP 策略的发展。这些进步有望显著提高 MCF 的性能，并推动下一代可持续、基于生物的生产技术的发展。 18.Nat Biotechnol. 2026 Feb 6. doi: 10.1038/s41587-026-03007-5. 使用 GRAPE-LM 对 RNA 适配体进行单轮进化。Single-round evolution of RNA aptamers with GRAPE-LM. Zhang J(#)(1)(2), Zhang J(#)(3)(4), Tang S(5)(6), Liu C(3)(4), Cai Y(3)(4), Zeng H(5)(6), Meng X(7)(8), Liu B(4), Zhang Y(9)(10)(11), Wang Y(12)(13)(14)(15). 生物分子的定向进化是一个迭代的过程。尽管语言模型的进步加快了蛋白质的进化速度，但有效地进化 RNA 仍然是一个挑战。具有结合特性的 RNA 适配体为解决这一挑战提供了理想的系统，然而传统的适配体发现仍然依赖于费力的多轮筛选。在此，我们介绍 GRAPE-LM（由活性引导进化和语言模型驱动的 RNA 适配体生成器），这是一个专为 RNA 适配体的一轮进化而设计的生成式人工智能框架。GRAPE-LM 将基于变压器的条件自编码器与核酸语言模型相结合，并由来自细胞内环境的基于 CRISPR-Cas 的适配体筛选数据进行指导。我们在三个不同的靶点上验证了 GRAPE-LM：人类 T 细胞受体 CD3ε、SARS-CoV-2 病毒刺突蛋白的受体结合域以及人类致癌转录因子 c-Myc（一种细胞内无序蛋白）。GRAPE-LM 仅通过一轮基于 CRISPR-Cas 的筛选就成功获得了性能优于通过多轮人类筛选和优化所获得的 RNA 适配体的适配体。 19.Nat Commun. 2026 Feb 14. doi: 10.1038/s41467-026-69336-w. Online ahead of print. 细菌中纳米工程RNA细胞器的表达。Expression of nano-engineered RNA organelles in bacteria. Ng B(#)(1), Fan C(#)(1), Dordevic M(#)(1), Knirsch A(#)(1)(2), Malouf L(1), Fabrini G(3)(4), Nuccio SP(3), Rubio-Sánchez R(1), Christie G(1), Takinoue M(5)(6), Cicuta P(2), Di Michele L(7)(8)(9). 设计人造生物分子凝聚体（即无膜细胞器）有助于深入了解其天然对应物的功能，并且对于细胞和代谢工程也具有同等重要的意义。鉴于大肠杆菌在生物技术方面的相关性，我们利用 RNA 纳米技术在体内设计并表达非天然的无膜细胞器。设计的凝聚体在转录的同时由相互通过碱基配对相互作用的分支 RNA 基序组装而成。利用结合选择性，我们表达出互不混合的定向凝聚体，并通过嵌入蛋白质结合适体，实现了对蛋白质的特异性招募。凝聚体可以在热循环作用下溶解并重新组装，从而可逆地释放和重新捕获蛋白质客户。这些人造细胞器在细胞群体中能够稳定表达，并且尽管存在酶促的 RNA 处理，其稳定性依然良好。与基于肽构建单元或重复 RNA 序列的现有解决方案相比，这些纳米结构的 RNA 基序能够对相互作用、对客户的亲和力以及凝聚体的微观结构进行算法控制，为合成生物学和生物技术开辟了新的方向。 20.Nat Commun. 2026 Feb 2. doi: 10.1038/s41467-026-68907-1. 利用合成的复制子来构建工程质粒。Engineering plasmids with synthetic origins of replication. Liu B(1), Seet ZRD(1), Peng X(1), Bennett MR(2)(3)(4), Lakin MR(5)(6), Chappell J(7)(8)(9). 到目前为止，质粒仍然是向微生物传递工程化 DNA 的最常见载体。然而，对天然质粒复制机制的依赖限制了其可调性、兼容性和模块性。在此，我们对天然的 pMB1 原始序列进行了重构，并通过调整重构后的组件来创建具有可定制拷贝数的质粒。然后，我们创建了使用合成 RNA 调节器来实现独立拷贝控制的兼容原点。我们还进一步证明了复制合成原点（SynORI）可以模块化地进行工程设计，以响应各种信号，从而实现基于拷贝的环境信号多重报告。最后，我们创建了一个包含 6 种兼容的 SynORI 质粒的库，并在大肠杆菌中共同维持了一周。这项工作确立了创建具有 SynORI 的质粒的可行性，这些质粒可以作为合成生物学的生物技术使用。 合成生物学与农业 21.Plants (Basel). 2026 Jan 24;15(3):368. doi: 10.3390/plants15030368. 噬菌体疗法在植物病害管理中的应用：110 年的历史、当前的挑战及未来趋势。Phage Therapy in Plant Disease Management: 110 Years of History, Current Challenges, and Future Trends. Pertics BZ(1), Király L(1), Bozsó Z(1), Krüzselyi D(1), Nagy JK(1), Künstler A(1), Samu F(1), Schwarczinger I(1). Author information: (1)Plant Protection Institute, Hungarian Research Network Centre for Agricultural Research, Fehérvári út 132-144, 1116 Budapest, Hungary. 噬菌体，即“噬菌体病毒”，是一种专门感染并使细菌细胞破裂的病毒。自 110 年前被发现以来，它们在微生物学、医学和农业领域中占据着独特的地位，既是科学工具，也是潜在的治疗手段。利用噬菌体来对抗细菌感染的概念，即所谓的噬菌体疗法，早于抗生素时代出现，并经历了热情高涨、被忽视以及再度兴起的周期。这种疗法在 20 世纪初就被探索过，它为细菌疾病的控制提供了一种有针对性的生物方法。然而，抗生素的广泛应用导致了对噬菌体研究的大幅减少，这种研究在近几十年才因全球范围内耐药细菌的增多以及对环境可持续疾病管理策略的需求而重新获得动力。这篇综述追溯了这一历史的整个时间线，强调了噬菌体发现、分子微生物学、抗生素时代以及由此引发的关键事件，这些事件推动了现代噬菌体在植物疾病管理方面的复兴。最后，还探讨了合成生物学、先进噬菌体传递系统以及人工智能（AI）的前沿整合的重要性，这种整合能够推动新一代生物农药的发展。 22.Chem Rev. 2026 Jan 28;126(2):895-1109. doi: 10.1021/acs.chemrev.4c00687. 植物与微生物的合成生物学在农业、环境及未来应用中的作用。Synthetic Biology of Plants and Microbes for Agriculture, Environment, and Future Applications. Clauer P(1), Nou AX(1), Toth T(1), Yu Q(1), Chemla Y(1), Boo A(1), Yoon K(1), Voigt C(1). Author information: (1)Synthetic Biology Center, Department of Biological Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, United States. 农业面临着为不断增长的人口提供食物以及为推动生物经济提供所需原料的双重压力。现有的培育和基因改造植物的方法已无法满足这一需求。在培育作物时，人们需要逐个将各种特性引入植物中，这些特性会相互结合且不断表达。而合成生物学则凭借新的基因组构建工具、计算机辅助设计（CAD）和人工智能（AI）来改变这些模式。“智能植物”具备能够响应环境变化、改变形态或应对威胁的电路。此外，遗传工程师现在将植物及其相关微生物（真菌、细菌、古生菌）视为一个整体系统来看待。长期以来，植物的健康状况是通过许多天然和实验室培育的土壤微生物来改善的，这些微生物旨在促进生长或提供营养，或增强抗病/抗逆能力。合成生物学扩大了可进行基因改造的物种数量，增加了基因改造功能的复杂性，控制了环境释放，并能够组装稳定的共生体。新的计算机辅助设计工具将能够管理涉及多个植物基因组（细胞核、叶绿体、线粒体）以及相关细菌/真菌的数千个基因组的基因工程项目。本综述涵盖了推动下一波农业革命的先进基因工程技术，以及将植物工程拓展到新的领域，如制造、基础设施、传感和修复等方面。 23.Microb Cell Fact. 2026 Mar 4. doi: 10.1186/s12934-026-02973-4. 基于单萜的生物农药的生物活性与生物合成：现状与展望。Bioactivities and biosynthesis of monoterpene-based biopesticides: current state and perspectives. Chen R(#)(1)(2)(3), Liu W(#)(1)(2)(3), Tian D(1)(2)(3), Wang S(1)(2)(3), Qiao J(1)(2)(3)(4), Li W(5)(6)(7)(8), Caiyin Q(9)(10)(11). 生物农药属于一类针对害虫有效的天然产物和生物体。鉴于其相较于化学农药具有更易清除和降解的优势，以及其对生态系统健康无害的影响等优点，它们为可持续的害虫管理和作物保护提供了一种有前景的替代方案。因此，开发天然生物农药以替代合成农药对于保障食品安全和促进农业生产具有至关重要的意义。萜烯类物质主要存在于植物挥发油中，具有强烈的香气和一系列生物活性——包括杀虫、抗菌、抗病毒、抗炎、抗氧化、抗肿瘤和抗癌作用。这种特性使它们成为研究和开发更有效农药的有希望的平台。本文回顾了萜烯的生物合成途径以及其微生物合成的当代工程策略。此外，还建立了一个单萜合酶（MTPS）的进化分析数据库。最后，对单萜类化合物的生物活性进行了总结和分析，特别强调了其作为生物杀虫剂的潜在价值和优势，从而为基于单萜的生物杀虫剂的未来发展提供了方向指引。 合成生物学医疗 24.Cell. 2026 Jan 28:S0092-8674(25)01501-6. doi: 10.1016/j.cell.2025.12.052. 一种用于构建体内营养吸收障碍生物传感器的拟杆菌属合成生物学工具包。A Bacteroides synthetic biology toolkit to build an in vivo malabsorption biosensor. McCallum G(1), Burckhardt JC(1), He J(1), Hong A(2), Potvin-Trottier L(3), Tropini C(4). 人类肠道是一个动态的环境，其中 pH 值、氧气含量和渗透压的变化会影响微生物群的组成以及疾病的发生。监测这些环境变化对于推进肠道健康诊断和治疗技术的发展至关重要，但目前非侵入性监测工具仍然有限。易于基因操作的共生菌，如 Bacteroides thetaiotaomicron，为构建生物传感器提供了有前景的平台，但它们缺乏精确传感和报告的模块化系统。在此，我们为 B. thetaiotaomicron 开发了遗传工具，包括（1）可调控荧光蛋白表达的抑制性启动子，（2）一种基于 DNA 的系统来调节抑制剂活性，（3）一个模块化的、基于荧光的转录报告电路，以及（4）一种替代的质粒整合模式。利用这些组件，我们设计了生物传感器来检测由吸收不良引起的肠道渗透压升高，并在体外和小鼠便秘性渗透性腹泻模型中对其进行了验证。这些生物传感器能够通过单细胞荧光实现对肠道渗透压的长期、非侵入性报告，展示了肠道细菌作为肠道健康应用中的监测平台的潜力。 25.Adv Sci (Weinh). 2026 Mar 1:e23952. doi: 10.1002/advs.202523952. 具有超声响应特性的工程化细菌在靶向癌症治疗中的应用：策略、机制及应用。Ultrasound-Responsive Engineered Bacteria for Targeted Cancer Therapy: Strategies, Mechanisms, and Applications. Wang X(1), Xu W(1), Lu Y(2)(3), Yu H(2)(3), Zha Z(2)(3)(4), Zhang X(1). 近年来，随着合成生物学和纳米科学的迅速发展，基于工程细菌的微生物疗法再次引起了广泛的关注，并取得了显著的研究进展。具体而言，通过生物学和物理化学方法，来自不同来源且具有独特特性的细菌被功能上进行改造和工程化，以与常规治疗方法相结合。其目的是克服或减轻标准治疗在临床应用中的局限性。在此基础上，将外源性响应调控因子（如超声波）与微生物疗法相结合无疑为肿瘤治疗提供了一种更智能、更精确且更有前景的治疗策略。在这篇综述中，我们总结了工程细菌在肿瘤治疗中的直接改造方法、作用机制以及主要应用策略。同时，我们着重阐述了超声波与工程细菌结合的形式和相互作用机制，并详细讨论了它们在肿瘤治疗中的联合应用的最新研究进展。对它们之间的关系及相互作用机制有全面的了解，将为开发由超声波调控的生物活性分子以及超声波响应型智能药物输送系统提供理论支持，从而进一步推动超声技术及微生物疗法在生物医学领域的应用。 非粮合成生物学与能源 26.Metab Eng. 2026 Feb 17;95:111-130. doi: 10.1016/j.ymben.2026.02.007. 基于底物信息的谷氨酸棒杆菌代谢工程能够实现葡萄糖和木糖的平衡共利用，从而实现对木质纤维素原料的高效转化。Substrate-informed metabolic engineering of Corynebacterium glutamicum enables balanced glucose-xylose co-utilization for the valorization of lignocellulosic feedstocks. Mees DJ(1), Cao P(2), Thönes AK(3), Ternes MV(4), Kohlstedt M(5), Wittmann C(6). 在微生物生物处理过程中，葡萄糖和木糖（这两种主要存在于木质纤维素和纸张分解产物中的糖类）的有效协同利用仍然是一个主要的瓶颈，这是因为存在底物层级效应和碳分解物抑制现象。在此，我们在棒状乳酸杆菌中开发了一种基于底物信息的代谢工程框架，该框架克服了底物层级效应和碳分解物抑制现象，能够在中央碳代谢水平上实现葡萄糖和木糖的平衡、很大程度上不依赖转录的协同利用机制。这种机制是根据纸板分解产物（CBH）的糖类组成定制的，CBH 是一种来自废弃物的第三代原料。通过系统地改变 xylAB 模块、转运蛋白类型、启动子强度和基因剂量，构建了一个包含 34 个工程菌株的库。综合生理学、酶学、转录组学和 13C 示踪分析表明，菌株 XYL-6A 是一种具有独特动力学平衡代谢机制的代表，其中葡萄糖和木糖产生的通量在 F6P/G3P 节点早期合并，并且在改变底物水平或转录调节的情况下保持稳定的比例。这种机制源于一个紧凑的、氧化还原性质中性的木糖异构酶途径与调节后的运输能力的简单动力学协调，无需采用专门的喂养策略、广泛的调控重接或减弱天然葡萄糖摄取。优化的模块直接转化为一个工业化的 L-赖氨酸生产系统，使得从定义好的混合物和 CBH（47.3 毫摩尔碳摩尔-1）中都能获得高赖氨酸产量。这些结果表明，基于底物信息的途径设计能够利用内在的网络连通性来实现稳健的混合糖代谢。更广泛地说，它们阐明了一个核心的合成生物学原则：简单、平衡良好的模块能够产生可扩展且可靠的代谢行为，为利用异质碳原料的价值化提供了实用的基础。 27.Curr Opin Biotechnol. 2026 Mar 2;99:103472. doi: 10.1016/j.copbio.2026.103472. 利用微生物进行代谢工程以生产脂肪酸衍生的生物燃料。Metabolic engineering of microorganisms for the production of fatty acid-derived biofuels. Park J(1), Yun Y(2), Lee SY(3). 日益严重的气候危机要求全球从化石燃料向可再生能源转变。为满足这一需求，代谢工程已成为开发微生物作为高效细胞工厂的有力策略，这些微生物能够生产燃料和燃料前体。在各种生物燃料平台中，基于脂肪酸的燃料尤其具有前景，其能量密度与石油基燃料相当。系统代谢工程的最新进展，包括代谢途径优化、辅因子平衡和动态调控，极大地提高了微生物生产关键燃料和中间产物（如烷烃和脂肪酸酯）的能力。在这篇综述中，我们讨论了代谢工程策略在微生物生产代表性脂肪酸基燃料方面的最新进展，同时强调了当前的技术挑战和未来的发展方向。 28.Curr Opin Biotechnol. 2026 Feb 25;98:103457. doi: 10.1016/j.copbio.2026.103457. 利用微生物进行代谢工程以实现对 C(2) 原料的高效利用。Metabolic engineering of microorganisms for the valorization of C(2) feedstocks. Yang M(1), Li Y(2), Tan T(3), Lv Y(4). 这篇综述总结了近期在微生物代谢工程方面的最新进展，即利用 C2 原料将高价值的化学物质和材料进行转化。我们首先讨论了天然和经过改造的 C2 合成途径，包括反向β氧化、基于醛缩合的碳延伸以及硫胺素焦磷酸依赖性模块，并重点介绍了在大肠杆菌、假单胞菌属和光合宿主中具有代表性的菌株设计。然后，我们研究了将 C1 到 C2 平台策略相结合的方法，这些方法将产甲烷菌或产气发酵微生物与 C2 合成生产菌株相耦合。最后，我们概述了迅速发展的非天然和基于计算设计的途径库，这些途径通过最小的损失重新配置碳流动。特别强调了将合成生物学、酶工程、基因组规模代谢模型和人工智能驱动的设计相结合，以构建下一代、电动化和数字化指导的 C2 生物炼制厂。这些进展使基于 C2 的生物制造成为低碳化学生产的关键支柱。 合成生物学理论与机理 29.Science. 2026 Feb 12;391(6786):eadx6931. doi: 10.1126/science.adx6931. Epub 2026 Feb 12. 蛋白质-蛋白质相互作用的结构发生过程。Structural ontogeny of protein-protein interactions. Yang A(#)(1), Jiang H(#)(2), Jude KM(#)(1)(3), Akpinaroglu D(4)(5), Allenspach S(#)(2), Li AJ(4)(5), Bowden J(2), Perez CP(6), Liu L(1), Huang PS(7), Kortemme T(4)(5)(8), Listgarten J(2)(4)(9), Garcia KC(1)(3). 了解蛋白质结合位点如何与其它蛋白质形成相互作用，或许能为靶向“不可药物作用”表面提供线索。我们利用合成协同进化技术，对原始表面之间的新相互作用进行了设计，模拟了蛋白质复合物的从头形成过程。我们分离出了七个不同的蛋白质 Z 域复合物结构家族，并发现合成复合物通过类似棘轮的对接模式探索了多个浅层能量阱，而由天然结合位点形成的复合物则在深层能量阱中聚集，具有相对固定的几何结构。对机器学习估算的适应度图谱的后因分析揭示了结合伙伴之间的“种子”接触点，这些接触点锚定了相遇复合物形成的最初阶段。我们的研究结果表明，“沉默”表面的能级景观比天然结合位点要浅，不利于紧密结合，这可能是由于进化中的反选择作用所致。 30.Proc Natl Acad Sci U S A. 2026 Mar 3;123(9):e2534387123. doi: 10.1073/pnas.2534387123. Epub 2026 Feb 26. 从肽类到DNA：所有必要的步骤都可以被催化完成。From peptides to DNA: All required steps can be catalyzed. Shi L(#)(1), Senissar M(#)(2), Leistner K(3), Jers C(2), Mijakovic I(1)(2). 确保信息的传递（遗传）以及代谢过程（催化）是早期进化所必需的两个重要前提条件。广为接受的“RNA 世界”理论提出，在从无生命进化到有生命的过程中，早期的 RNA 既保证了遗传性又保证了催化作用。然而，也有其他假设的分子和过程被提出，表明催化肽类物质可能在多核苷酸类物质出现之前就已经存在，并且其序列后来被逆转翻译成了基因。我们的目标是通过实验来验证这些替代理论，即询问是否存在现有的分子工具能够催化肽序列转化为 DNA 所需的步骤。我们所测试的反应包括：i）通过一种连续的氨基肽酶逐步降解肽，依次释放氨基酸；ii）通过适配酶（能够识别氨基酸并自我裂解并释放特定密码子三联体的 RNA 适配体）使释放的氨基酸与密码子匹配；iii）将密码子三联体连接成更长的 RNA，这些 RNA 可以被逆转录为 DNA。在基于这些反应的假设性进程系统中，所得到的 DNA 序列将与起始肽中的氨基酸序列相匹配。我们的研究结果表明，所有这些步骤都可以被催化，因此在早期进化过程中可能存在反向翻译的可能性这一点不应被忽视。 合成生物学的特别应用 31.Annu Rev Chem Biomol Eng. 2026 Mar 2. doi: 10.1146/annurev-chembioeng-100724-081506. 通过代谢工程促进活细胞内遗传密码的扩展。Advancing Genetic Code Expansion in Live Cells Through Metabolic Engineering. Wyllis DR(1), Gupta SP(1), Anderson SR(1), Kunjapur AM(1). Author information: (1)Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Delaware, Newark, Delaware, USA; email: kunjapur@udel.edu. 遗传密码扩展（GCE）指的是能够编码超出核糖体在蛋白质翻译过程中所使用的标准 20 种氨基酸之外的多肽构建单元的能力，这些非标准氨基酸（nsAAs）被称为非标准氨基酸。活细胞产生的蛋白质中化学功能的扩展在基础研究和应用研究领域都产生了巨大的价值。然而，GCE 方法的一个常见局限性在于它们依赖于向细胞培养基补充化学合成的非标准氨基酸。为了克服非标准氨基酸来源的这一局限性，人们已经设计了用于非标准氨基酸生物合成的系统，这些系统通常与执行 GCE 的宿主细胞相同。近年来，这些研究工作报告了通过生物合成获得的新化学靶点，以及将代谢工程与 GCE 结合的更多理论依据，特别是在合成生物学应用方面。在此，我们回顾了这一迅速发展的领域，并提供了我们在技术和概念创新方面的观点。 32.Commun Eng. 2026 Feb 2. doi: 10.1038/s44172-026-00589-5. 利用合成生物学技术开发节能的仿生生物电子设备：在对数数据转换器方面的应用。Harnessing synthetic biology for energy-efficient bioinspired electronics: applications for logarithmic data converters. Oren I(1), Gupta V(2), Habib M(1), Shifman Y(3), Shor J(3), Danial L(4), Daniel R(5). 神经网络推动了人工智能领域的进步，而分子网络则能为高效的信息处理提供强大的框架。受生物原理的启发，我们提出了一个将合成基因电路映射到生物启发式电子架构的计算框架。特别地，我们开发了一种对数型模数转换器（ADC），它以对数编码方案在电流模式下工作，将 80 分贝的动态范围压缩为三个比特，功耗低于 1 微瓦，占用面积仅为 0.02 平方毫米，工作频率为 4 千赫兹。我们的生物启发式方法实现了功率的线性缩放，这与传统的线性 ADC 不同，后者随着位分辨率的增加，功耗呈指数增长，从而在资源受限的环境中显著提高了效率。通过计算权衡分析，我们证明了对数编码在功耗和计算精度之间最大化了空间资源效率。通过将合成基因电路作为高效计算的模型，本研究为合成生物学和生物启发式电子设计的融合提供了一个平台。 33.Curr Opin Biotechnol. 2026 Feb 12;98:103449. doi: 10.1016/j.copbio.2026.103449. 生物脱硫：借助合成生物学和代谢工程方法重回舞台。Biodesulfurization: Back on-stage through synthetic biology and metabolic engineering approaches. Glekas PD(1), Martzoukou O(2), Hatzinikolaou DG(3). 中馏分燃料中存在的持久性有机硫化合物能够牢固地抵抗氢脱硫（HDS）过程，因此需要寻找能够断裂碳硫键同时保留烃链骨架的生物降解途径。本综述探讨了好氧生物脱硫（重点介绍 4S 途径），并整合了罗德罗科斯菌（野生型性能、调控、系统生物学和基因工程）以及革兰氏阴性菌平台（特别是假单胞菌）方面的最新进展，这些平台中的操纵子重构和底盘设计已与工艺层面的限制条件相结合。我们讨论了调控逻辑（硫源抑制、遗传调节器）、操纵子结构（基因顺序、翻译调节、染色体整合）、辅因子物流、运输和产物抑制（2-羟基联苯）以及两相反应器操作（界面面积、氧气转移、动力学）。最后，我们提出了与氢脱硫相结合的整合策略以及为实现商业应用而需要的研究重点。 34.Curr Opin Microbiol. 2026 Mar 3;91:102727. doi: 10.1016/j.mib.2026.102727. 利用工程微生物进行人类应用时的生物隔离策略的最新进展。Advances in biocontainment strategies of engineered microbes for use in humans. Fuerte-Stone J(1), Mimee M(2). Author information: (1)Committee on Microbiology, University of Chicago, Chicago, IL 60637, USA. (2)Committee on Microbiology, University of Chicago, Chicago, IL 60637, USA; Department of Microbiology, University of Chicago, Chicago, IL 60637, USA; Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago, Chicago, IL 60637, USA. Electronic address: mmimee@uchicago.edu. 经过基因工程改造的微生物已被设计用于医学的诸多领域。合成生物学的进步使得能够根据各种环境的需求对这些微生物进行多种用途的设计。然而，这些进步伴随着对强大的生物隔离策略的需求，以防止经过基因改造的微生物的意外定植和传播。在这篇综述中，我们讨论了在生物医学应用中使用的生物隔离策略的当前状况。存在许多生物隔离策略，包括毒素-抗毒素系统、杀灭开关、营养缺陷、基于 CRISPR 的靶向 DNA 消化、非标准氨基酸以及物理屏障。我们讨论了这些策略的单独使用以及与其他策略结合使用的情况，并且还讨论了这些策略在临床试验中的使用和效果。最后，我们讨论了对隔离逃逸进行标准化测试的需求。随着这些经过基因改造的微生物的使用不断推进，必须与之同步推进隔离策略，以确保安全性、最小化环境影响，并维持公众对这项重要工作的积极看法。 35.Nat Commun. 2026 Jan 31. doi: 10.1038/s41467-026-68861-y. DNA 钻石构建了一种可分解的复合字母星座模型，用于 DNA 数据存储。DNA diamond formulates a decomposable composite letter constellation model for DNA data storage. Ge Q(1), Ren M(1), Qi T(1), Han C(1), Yuan Y(2)(3), Chen W(4)(5)(6). 寡核苷酸的多样性是当前 DNA 合成技术固有的特性。复合字母 DNA 存储利用这一特性来提高逻辑密度并降低成本。然而，字母的不可区分性以及高分子多样性给可靠恢复带来了挑战。在此，我们提出了一个名为“DNA 钻石”的复合字母星座模型，它由 15 个可分解的点组成。受电信领域集合划分的启发，我们提出了一种两阶段字母检测框架，根据其离散熵将这些字母划分为四个可区分的子集。此外，我们还引入了编码的双端索引，以消除合成位点之间的串扰，并同时应用长度过滤来抑制读出过程中的错误传播。我们验证了在 DNA 钻石模型下的八字母和十五字母复合字母 DNA 存储，每个模型都有 10，000 个复合链。八字母系统实现了每个字母 2.5 位的负载密度，并能在 14 倍覆盖率的情况下实现无错误恢复，超过了之前六字母系统的存储密度，同时所需的覆盖范围更低。完整的 15 个字母组成的编码能够为数据包提供每字母 3.125 位的存储空间，并且在 33 倍的覆盖范围内能够实现无差错恢复，对应的每字母数据包及索引的密度为 2.23 位。所提出的可分解的 DNA 钻石模型为高密度复合 DNA 数据存储提供了一种实用且可扩展的框架。 36.Nat Commun. 2026 Feb 28. doi: 10.1038/s41467-026-70061-7. 利用大肠杆菌表达的非天然蛋白质进行数据存储与检索。Data storage and retrieval with unnatural proteins expressed via E. coli. Zhou Y(#)(1)(2)(3)(4)(5), Ng CCA(#)(1)(2)(3)(4)(5), Liu C(1)(2)(3)(4)(5), Tam WM(6), Lau FCM(6), Yao ZP(7)(8)(9)(10)(11). 利用蛋白质进行数据存储具有容量大且稳定性高的优点，能够利用蛋白质技术实现数据的存储与检索。然而，利用随机序列表达非天然蛋白质并对其进行测序以实现准确的数据检索仍具有挑战性。在本研究中，通过将数字数据编码到氨基酸序列中，并将其整合到类似胶原蛋白的蛋白质模板中，我们通过大肠杆菌成功表达了这些蛋白质，从而实现了数据存储；含有选择性氨基酸和精氨酸间隔的承载数据的蛋白质可以通过胰蛋白酶消化后进行 LC-MS/MS 分析来实现完全的数据恢复，即使对于编码多个数据集的蛋白质混合物也是如此。我们还证明了承载数据的蛋白质比 DNA 具有更高的稳定性，并且能够使用亲和标记蛋白质进行随机访问和加密数据保护。这项工作建立了一个基于蛋白质的数据存储的稳健框架，为数据存储与检索、蛋白质工程与化学、合成生物学、蛋白质组学等开辟了新的途径。

从生态失调到炎症：特应性皮炎中的肠道菌群与氧化应激 引言 特应性皮炎（AD）是一种慢性、复发性炎症性皮肤病，全球患病率高，临床负担重。尽管研究广泛，其发病机制仍未完全阐明。近年来，肠道菌群作为炎症性疾病的潜在调节者受到越来越多关注。本综述旨在批判性地审视当前关于肠道生态失调与AD炎症过程加剧之间关联的证据，并特别聚焦于氧化应激作为连接生态失调与慢性炎症的关键机制环节。 特应性皮炎的病理生理学 AD是一种复杂的疾病实体，其发生涉及遗传、环境、皮肤屏障功能、免疫反应失调等多种因素的相互作用。 遗传决定因素 在遗传易感性因素中，丝聚蛋白（FLG）功能破坏的突变最为突出。FLG是维持皮肤细胞完整性的结构蛋白，其前体在颗粒层形成透明角质颗粒，对表皮角化至关重要。FLG突变（如R501X和2282del4）是AD发生和慢性化的重要诱因，可导致表皮屏障完整性受损、天然保湿因子（NMF）减少、经皮水分流失（TEWL）增加和皮肤干燥。 皮肤屏障功能障碍与皮肤生态失调 人类皮肤栖息着丰富多样的微生物群落。在AD状态下，会出现皮肤生态失调，表现为微生物丰富度降低，共生菌减少，而金黄色葡萄球菌（S. aureus）等致病菌定植增强。这会导致抗菌肽（AMPs）合成减少，感染风险增加。皮肤屏障（主要由角质层构成）的完整性是防止外界抗原侵入的关键。屏障功能障碍是AD的特征，可增加刺激敏感性，促使外源抗原渗透并触发炎症，而持续的炎症又会进一步损害屏障，形成恶性循环。 环境与生活方式因素 化学物质（如防腐剂、强清洁剂）、环境污染（如二氧化硫、颗粒物）可通过破坏皮肤pH值、抑制FLG表达等方式损害皮肤屏障。吸烟（包括主动和被动）与AD发生风险的相关性在不同研究中结论不一，可能受年龄、性别等因素影响。睡眠障碍在AD患者中常见，瘙痒是主要原因。心理压力可通过降低瘙痒阈值、刺激促炎细胞因子分泌等方式加剧AD病程。 免疫反应失调 免疫系统功能障碍是AD病理生理学的重要组成部分。急性期以Th2型免疫反应为主导，慢性期则Th1、Th17和Th22反应占优势。角质细胞可分泌胸腺基质淋巴细胞生成素（TSLP）、白细胞介素（如IL-1β, IL-6）等促炎因子。TSLP是关键的致敏分子，可诱导树突状细胞（DCs）并刺激Th2型免疫反应。Th2淋巴细胞释放IL-4、IL-5、IL-13等细胞因子，刺激B细胞产生免疫球蛋白E（IgE），进而诱导肥大细胞（MCs）脱颗粒，释放组胺等介质，驱动“瘙痒-搔抓”循环，进一步损伤皮肤屏障。 信号通路与分子机制 AD的发病涉及复杂的分子机制，包括Janus激酶-信号转导和转录激活因子（JAK-STAT）信号通路的激活。该通路对IL-4、IL-13、IL-31等Th2相关细胞因子的信号转导至关重要。IL-4通过I型或II型受体复合物发出信号，激活JAK1/JAK3或JAK1/TYK2，进而诱导STAT6/STAT3，上调驱动2型炎症的基因表达。IL-31与瘙痒密切相关。TSLP在皮肤屏障破坏时从角质细胞释放，可激活感觉神经元，加剧瘙痒，并促进DC上OX40L表达，推动初始T细胞向Th2表型极化。 特应性皮炎中的肠道生态失调 人类肠道微生物组的核心组成 成人肠道以革兰阴性菌拟杆菌门（Bacteroidetes）和革兰阳性菌厚壁菌门（Firmicutes）为主。双歧杆菌属（Bifidobacterium）是最早定植肠道的细菌之一，在母乳喂养期占主导地位。 短链脂肪酸与细菌生态失调在AD发展中的作用 健康的肠道菌群通过产生短链脂肪酸（SCFAs，如丁酸、丙酸、乙酸）来维持免疫平衡（支持Th1细胞发育）和肠道上皮屏障完整性。AD患者常出现肠道菌群多样性降低、SCFAs水平减少。SCFAs不足会导致肠道屏障功能减弱（“肠漏”），使毒素和未消化食物更易进入系统循环，加剧皮肤炎症。SCFAs还能通过调节调节性T细胞（Tregs）分化和抑制促炎细胞因子（如IL-6, IL-17）产生来影响适应性免疫。 婴儿肠道微生物组与SCFA生产者 AD发病率在婴儿期最高。研究表明，婴儿期肠道菌群多样性差与AD发生风险正相关。AD婴儿肠道中艰难梭菌（Clostridoides difficile）、大肠杆菌（Escherichia coli）等可能增多，而阿克曼氏菌（Akkermansia）、乳杆菌属（Lactobacillus）、普拉梭菌（Faecalibacterium prausnitzii）和双歧杆菌属等SCFA生产者减少。真杆菌科（Eubacteriaceae）丰度降低与丁酸产生受损及促炎介质水平升高相关。 同一属内不同菌株的差异性影响 双歧杆菌属通常被认为是抗炎保护因子，但不同物种影响不同。婴儿早期，长双歧杆菌（B. longum）和两歧双歧杆菌（B. bifidum）与AD风险呈负相关，而随后向成人型如青春双歧杆菌（B. adolescentis）的过早转变可能与AD相关。普拉梭菌是健康人主要的SCFA生产者，但其在AD患者中的丰度研究结果不一致，可能与产SCFA能力不同的亚种有关。 免疫反应调节剂与肠道菌群的潜在关系 小杆菌科（Veillonellaceae）、产丁酸菌属（Fusicatenibacter）、奥德雷菌属（Odoribacter）等细菌可能通过调节炎症细胞因子（如IL-10）和Treg分化发挥保护作用。AD患儿血清中常出现Th2反应特征性标记物（如MDC/CCL22, IL-5, IL-13）水平升高。特定细菌类群（如巴斯德菌科 Pasteurellaceae）与促炎因子正相关，而另一些（如巴恩斯氏菌科 Barnesiellaceae）则呈负相关，提示其潜在保护作用。 特应性皮炎中的肠道菌群与氧化应激 肠道菌群、生态失调与免疫稳态 肠道生态失调，即有益菌（如普拉梭菌、双歧杆菌）减少和潜在致病菌（如肠杆菌科、产气荚膜梭菌）扩张，会破坏氧化还原稳态，形成氧化应激与炎症的自我维持循环。 微生物代谢物与氧化还原调节 健康状态下，共生菌发酵膳食纤维产生SCFAs。丁酸能激活核因子E2相关因子2（Nrf2）信号通路，上调超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）等抗氧化基因表达，并抑制组蛋白去乙酰化酶（HDAC）促进Treg分化。SCFAs缺乏会导致Treg功能受损、Th2/Th17反应偏向，以及IL-4、IL-13、IL-17等促炎细胞因子过度释放，直接刺激活性氧（ROS）生成和组织损伤。色氨酸代谢产物通过激活芳香烃受体（AhR）维持屏障完整性和氧化还原平衡，生态失调会削弱这一过程。 双向相互作用与临床证据 氧化应激本身也会加剧生态失调，形成双向致病关系。ROS升高会损害微生物DNA和蛋白质，抑制产丁酸菌等严格厌氧菌，为兼性厌氧的机会致病菌创造有利环境。ROS还会破坏上皮紧密连接，增加肠道通透性，导致脂多糖（LPS）等微生物成分易位进入系统循环，激活Toll样受体（TLRs）等模式识别受体，放大全身性炎症。临床数据显示，AD患者氧化应激生物标志物（如8-羟基脱氧鸟苷 8-OHdG、丙二醛 MDA）水平与疾病严重程度正相关，且常伴SCFA产生菌减少。 肠-皮肤轴与氧化应激 肠道通透性增加（“肠漏”）是连接肠道与皮肤的关键机制。ROS和炎症细胞因子破坏紧密连接蛋白（如闭合蛋白、闭锁小带蛋白-1），使LPS等进入循环，激活全身免疫细胞，炎症介质进而作用于皮肤角质细胞、朗格汉斯细胞等，将炎症过程从肠道扩展至皮肤，形成肠-皮肤轴。 皮肤微生物组对胃肠道稳态的影响 肠-皮肤轴是双向的。小鼠模型显示，皮肤损伤或炎症可导致系统性炎症反应，改变肠道菌群组成，增加机会致病菌（如多形拟杆菌 Bacteroides thetaiotaomicron）的定植和侵袭性，从而影响肠道健康。 治疗前景 微生物靶向疗法 •益生菌：如鼠李糖乳杆菌GG（L. rhamnosusGG）、长双歧杆菌等，可通过竞争性抑制、增强屏障、调节免疫（增加Treg、抑制Th2反应、减少促炎细胞因子）及抗氧化（表达SOD、CAT，增加谷胱甘肽GSH）等机制减轻AD严重程度。孕产妇及婴儿补充特定益生菌可能有助于预防AD。 •益生元：如果寡糖、低聚半乳糖、菊粉等，可选择性刺激有益菌生长，发酵产生SCFAs，发挥抗炎、抗氧化作用。动物实验表明其可减轻AD样皮肤损伤和炎症。 •合生元：益生菌与益生元的组合，可提高益生菌存活率和功能。 •后生元：益生菌发酵产生的生物活性代谢物，稳定性好，可调节炎症和氧化应激，对免疫功能不全者更安全。 •粪菌移植：将健康供体的肠道菌群移植给患者，在动物模型中显示可恢复Th1/Th2平衡，降低IgE，改善AD症状，是潜在的新型疗法。 生物标志物与靶向治疗策略 针对AD特定分子靶点的生物制剂和小分子药物显示出前景： •抗IL-31单抗（奈莫利珠单抗）：通过阻断IL-31信号通路，显著改善瘙痒和皮损。 •抗OX40L剂（IMG-007）和抗TSLP疗法（APG777）：靶向免疫共刺激分子OX40和关键致敏细胞因子TSLP/IL-13，有望实现长效治疗。 •JAK抑制剂：如外用芦可替尼、口服阿布昔替尼、巴瑞替尼，通过抑制JAK-STAT通路，快速减轻炎症和瘙痒，但需关注长期安全性。 抗氧化剂及其补充在AD中的作用 抗氧化剂通过中和ROS，恢复氧化-抗氧化平衡，可能成为AD的辅助治疗策略。维生素D（VD）、维生素E（VE）、维生素C（VC）、类胡萝卜素等研究较多。 •维生素D：可促进角质细胞分化、抗菌肽（如抗菌肽）产生、增强皮肤屏障、调节Th2/Th17/Treg平衡。补充VD可降低AD评分（SCORAD）和促炎细胞因子水平。 •维生素E：是有效的生物抗氧化剂，可能改善AD患者的瘙痒感和降低血清总IgE水平。 •维生素C：是水溶性抗氧化剂，参与胶原合成，有助于维持表皮完整性。有研究显示其可能改善AD症状。 •类胡萝卜素：如β-胡萝卜素、叶黄素，具有抗氧化和抗炎特性，可能降低AD发生风险。 结论 AD的发病涉及皮肤屏障功能障碍、皮肤和肠道菌群生态失调、遗传、环境和免疫反应失调等多因素。本综述强调，肠道生态失调与氧化应激之间的相互作用是AD的核心致病轴。生态失调减少了具有免疫调节和抗氧化特性的微生物代谢物（如SCFAs）的产生，导致炎症反应增强和ROS生成增加。升高的ROS水平进一步损害菌群和上皮屏障，维持生态失调，并使微生物和炎症介质得以全身扩散，最终影响皮肤。这些相互关联的过程建立了一个慢性的、自我强化的反馈循环，维持炎症并加剧疾病。针对微生物（益生菌、益生元等）和氧化应激（抗氧化剂）的干预策略为恢复菌群平衡和减轻疾病严重程度提供了有前景的方向。 未来方向 未来研究应侧重于设计良好、样本量更大的随机对照试验，以阐明肠道菌群与氧化应激在AD中相互作用的确切机制。需特别关注补充时机（产前、产后或两者）、最有益的菌株和剂量。此外，评估所获治疗效果的安全性和持久性也至关重要。