造物·资讯丨合成生物学工程化改造蛋白；唾液新冠检测方法

【Highlights】

►DNA序列响应特性的工程化改造蛋白

►基于RNA适配体-蛋白结合和RNA折纸支架的合成翻译调控系统

►可实现信号并行传输的合成神经纤维

►MicroGEM新推出的唾液新冠检测方法获FDA紧急使用授权

►Ginkgo与拜耳达成合作，扩大其农业生物制品平台能力

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【学术资讯】

01 Cell Reports Methods

具有DNA序列响应特性的工程化改造蛋白（18 April 2022）

大自然鬼斧神工地创造了CRISPR-Cas系统，那我们能否用合成生物学的思路来仿照大自然构建一个具备特定DNA序列响应特性的蛋白活性开关呢？近日，纽约州立大学北医科大学生物化学与分子生物学系Sekhon与Loh在Cell旗下新子刊Cell Reports Methods发表了一项研究结果。通过融合NanoLuc荧光素酶(nLuc)、绿色荧光蛋白突变体mNeonGreen(mNG)和酵母转录因子GCN4的双链DNA结合域，成功构建了响应GCN4识别序列AP-1的高效生物传感器。并在此基础上，通过不同的DNA序列改造方式，可以设计响应血清素、ATP，甚至实现双输入逻辑门的生物传感器。

（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667237522000601）

02 Metabolic Engineering

通过丁烯内酯信号系统与生物合成基因簇的协同作用有效调控链霉菌中奥维多霉素的生物合成（19 April 2022）

肿瘤等疾病的高发病率和耐药性的频发，使得新药的发现迫在眉睫。而基因组测序显示链霉菌中存在大量次级代谢基因簇，这为药物的筛选提供了丰富的来源。奥维多霉素是一种蒽环类化合物，由于其具有抗肿瘤和抗革兰氏阳性菌的活性，因而被认为是一种很有潜力的候选药物。此前的研究已经阐明了奥维多霉素的主要生物合成基因簇（biosynthetic gene cluster, BGC），且发现敲除全局调控基因adpA（与sabP和sabD组成sabAPD基因簇）可以激活产色链霉菌（Streptomyces ansochromogenes）中的奥维多霉素BGC的表达。然而，目前尚无与奥维多霉素增产相关的报道。

近日，来自中国科学院微生物研究所的张集慧博士团队研究了碳源与SAB化合物（由sabAPD基因簇调控合成的丁烯内酯类信号分子）缺失在激活沉默的奥维多霉素合成基因簇中发挥的协同作用。此外，在进一步研究中，该团队还通过过表达参与初级代谢的糖酵解基因（为奥维多霉素合成提供前体）提高了奥维多霉素的产量。这些发现促进了对链霉菌中信号调控系统与碳源利用的相关性的认识，也为奥维多霉素的进一步开发和应用奠定了基础。

（https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1096717622000611）

03 ACS SynBio

植物异源萝卜苷生产策略优化（19 April 2022）

萝卜苷（Glucoraphanin）是一种从十字花科植物中发现的特殊代谢物，其可以降解生成萝卜硫素，而后者是一种多功能诱导物，可诱导机体产生II型解毒酶——谷胱甘肽转移酶和醌还原酶，这些酶可以对多种致癌物产生抗性，从而起到抗癌作用。先前的研究中使用过植物和微生物系统进行萝卜苷的异源生产，但生产效率均十分有限，这说明可能存在某些在萝卜苷生物合成中起作用的辅助基因。近日来自美国加州大学戴维斯分校的Patrick M. Shih团队在本氏烟草（Nicotiana benthamiana）中对此前筛选的共表达基因和经合理选择的萝卜苷生物合成旁路基因进行了瞬时表达组合。这一策略缓解了代谢瓶颈，最终使萝卜苷的产量提高了4.74倍。总的来说，该研究提高了萝卜苷的异源生物合成效率，为未来稳定高产的异源植物转化体的开发奠定了基础。

（https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.2c00030）

04 ACS SynBio

基于RNA适配体-蛋白结合和RNA折纸支架的合成翻译调控系统（19 April 2022）

基因表达调控是合成生物学通路设计中的重要组成部分。然而，目前在翻译水平上对基因表达进行调节的工具仍鲜有报道。近日，来自丹麦奥胡斯大学的Ebbe S. Andersen教授团队开发了一种可在大肠杆菌中使用的基于MS2和PP7适配体（aptamer，本质为两种发夹结构）和外壳蛋白（coat proteins, CP）的翻译水平表达调控方法。其大致原理为：来自MS2或PP7单链RNA噬菌体的外壳蛋白（分别为MCP和PCP），可分别与MS2发夹结构（MS2hp）或PP7发夹结构（PP7hp）实现高特异性的结合，从而对翻译过程产生抑制。而包含多达四个适配体（MS2hp或PP7hp）的RNA折纸支架可竞争性的结合这些外壳蛋白，从缓解这种抑制作用。

在进一步实验中，该团队证明报告蛋白表达的增加（即目的基因表达水平的增加）取决于RNA折纸支架上适配体的浓度和数量。利用这一系统，该团队还成功实现了对脱氧紫罗兰素生物合成分支途径的酶的表达水平的调节。

（https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.1c00608）

05 Nature Chemistry

可实现信号并行传输的合成神经纤维（21 April 2022）

柔软且不需要连接电线的生物电子装置在医学、机器人和化学计算等方面有着很大的发展前途。近日，来自英国牛津大学的Hagan Bayley团队开发了一款仿生合成神经元，这种神经元完全由柔软、灵活的生物材料组成，能够在几厘米距离内快速传输电化学信号。

与天然的神经细胞类似，合成神经元也能从其末端释放神经递质，并启动下游的系列反应。合成神经元的主要组成部分是纳米级的水滴和水凝胶纤维，并通过脂质双层进行连接。在界面上，传输由光驱动质子泵提供动力，并由离子传导的蛋白质孔介导。通过将多个神经元捆绑成一束，不同的信号可以实现并行传输。该项研究为合成材料学的研究和应用拓宽了思路，也为下一代植入物、软机器和计算设备的开发奠定了基础。

（https://www.nature.com/articles/s41557-022-00916-1）

06 Nature Communications

重新设计群体感应系统的调节组件以实现对多条代谢途径的控制（21 April 2022）

群体感应 (Quorum sensing, QS) 是一种普遍存在的细胞间通信机制，可用于自主和动态控制代谢通量。然而，由于对通路中遗传成分的功能尚未完全了解，目前开发的 QS 电路在代谢工程应用方面仍无法对多组基因或操纵子进行复杂调控。近日，来自北京化工大学的袁其朋团队通过重新设计群体感应组分，开发了一个具有高动态范围和低泄漏的QS变体库，并将其成功应用到大肠杆菌中水杨酸和香豆素生物合成途径的多样化代谢控制。总的来说，这项工作扩展了在复杂代谢背景下动态控制多种代谢通量的工具箱，并提供了设计代谢途径以实现目标产物高水平合成的范例。

（https://www.nature.com/articles/s41467-022-29933-x）

07 Fuel

用于生产生物燃料的蓝藻代谢工程研究进展（23 April 2022）

当今社会，化石燃料的燃烧造成了大量的污染和碳排放，使用可持续的生物燃料进行替代可有效改善这一现状。目前最受关注的生物燃料是生物乙醇，但其也具有吸湿性和所含能量较少等缺点，这使得生物燃料的开发对象逐渐转向高级醇、烷烃和其他与汽油柴油具有相似特性的分子。蓝藻作为光能自养型微生物，可在光照条件下将二氧化碳和水转化为富含碳的脂质（可作为生物柴油生产的基质），这一转化过程的效率极高，甚至要高于传统的油料作物，因此，蓝藻被认为是一种有潜力的生物燃料生产来源。

另外，目前对蓝藻的遗传背景已有较为清晰的了解，且已开发了多款对蓝藻进行遗传操作的工具箱，这使蓝藻的工程化改造变得更加方便。近日，来自西北农林科技大学的陈少林教授团队在Fuel期刊发表综述文章，回顾了蓝藻代谢工程和合成生物学方法的最新进展，生产产品范围囊括了从乙醇到生物柴油和萜类与萜烯类的诸多化合物。

（https://libyw.ucas.ac.cn/https/7myu6CroLAXMrp7uaqvXiuvMGPPiXePJGjDIkzo3jzQKJg/science/article/pii/S0016236122009747）

【产业资讯】

01 Starburst, Axiom & Boryung

Starburst Aerospace开展首届年度“太空关怀”挑战赛,推动在太空中进行合成生物学等前沿研究（18 April 2022）

跨国航空航天投资机构和资讯公司Starburst Aerospace近日宣布将与太空基础设施开发商Axiom Space及制药公司Boryung合作开展首届年度“太空关怀”（“Care in Space”, CIS）挑战赛。该比赛将为新兴技术和解决方案提供商业化支持，以利用太空作为开发新医疗保健技术的创新平台，优化太空旅行中的健康监测、诊断和治疗。

（https://www.prnewswire.com/news-releases/boryung-axiom-space-and-starburst-aerospace-announce-first-annual-care-in-space-challenge-301526866.html）

02 New Culture

Bolt Threads前副总裁加入New Culture，助力其无动物干酪产品开发（18 April 2022）

Bolt Threads是一家蛛丝材料制造商，其致力于利用微生物生产蜘蛛丝材料。近日，该公司的前副总裁Josh Kittelson博士宣布加入无动物奶酪生产公司New Culture，以推进其无动物干酪产品的开发。

Kittelson在分子生物学和菌株工程方面有15年以上的经验，其专注于为新应用设计结构蛋白和工程化改造微生物。

New Culture致力于开发在口味、质地、功能和营养成分上与传统产品无异的无动物乳制品。由于缺少酪蛋白，无动物奶酪的口感和营养往往比牛奶制成的奶酪更差。为了克服这一缺陷，New Culture公司对微生物进行了工程化改造，使其能生产出酪蛋白（α-酪蛋白、κ酪蛋白和β酪蛋白）。之后再将酪蛋白、水、植物性脂肪、微生物和矿物质混合，制成马苏里拉奶酪。

（https://www.prnewswire.com/news-releases/boryung-axiom-space-and-starburst-aerospace-announce-first-annual-care-in-space-challenge-301526866.html）

03 MoleculeMind

“分子之心”完成数千万美元天使轮融资（18 April 2022）

AI蛋白质设计平台公司“分子之心（MoleculeMind）”宣布，公司已完成数千万美元天使轮融资，由红杉中国领投，百度风投、生命园创投基金、芯航资本、未来启创等跟投。本轮融资将用于进一步扩大团队、AI蛋白质平台的持续进化，以及科研成果的产品化转化。

（https://mp.weixin.qq.com/s/nr5XyYnsrUUzMRqw4WKGzw）

04 MicroGEM

MicroGEM新推出的唾液新冠检测方法获FDA紧急使用授权（19 April 2022）

近日，MicroGEM公司推出的MicroGEM Sal6830 SARS-Cov-2（后简称“Sal6830”）唾液检测获得了美国食品和药物管理局（FDA）的紧急使用授权（EUA），该检测方法可在27分钟内在医疗点提供聚合酶链式反应（PCR）检测结果。

Sal6830唾液检测是一种基于实时逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）的POC（Point Of Care）测试方法。通过将唾液样本收集、核酸提取、逆转录、实时PCR扩增和目标序列检测自动化并集成在一个简单的测试系统中，实现了快速、便携、非侵入性的SARS-Cov-2病毒检测。

（https://www.prnewswire.com/news-releases/microgem-granted-emergency-use-authorization-from-fda-for-fast-point-of-care-pcr-covid-19-saliva-test-301527911.html）

（https://microgembiocovid19.com/how-it-works/）

05 Tessera Therapeutics

Tessera获超3亿美元C轮融资，推进其基因写入技术（19 April 2022）

近日，生物技术公司Tessera Therapeutics宣布，它已经在C轮融资中筹集了超过3亿美元的资金。投资者包括阿布扎比投资局（ADIA）的全资子公司；阿拉斯加永久基金公司；Altitude生命科学风险投资公司；ARTIS风险投资公司；Cormorant资产管理公司；Tessera的创始人Flagship Pioneering；Hanwha Impact Partners；Longevity Vision Fund；March Capital；SALT基金；软银愿景基金2；T. Rowe Price Associates, Inc.，以及包括Tessera所有现有机构股东的其他投资者。本轮融资将用于推进Tessera公司独有的基因写入技术（GENE WRITING）的研究。

（https://www.pharnexcloud.com/zixun/trz_4443）

06 百福安生物

合成生物学初创公司百福安生物完成近5000万元天使轮融资（19 April 2022）

近日，苏州百福安酶技术有限公司完成近5000万元天使轮融资，由红杉中国种子基金领投，合力投资跟投。本轮融资将用于产品研发、搭建小试生产线以及克级到公斤级的新工艺验证。

百福安生物由许建和教授在2014年创立，目前已建立起合成生物学技术平台、酶工程平台及酶基绿色合成工艺开发技术。

（https://www.vbdata.cn/54742）

07 虹信生物

虹信生物完成千万元天使轮融资（20 April 2022）

专注于核酸药物递送和RNA药物研发的深圳虹信生物科技有限公司宣布完成千万元级别的天使轮融资，本轮融资为浙江天宇药业股份有限公司（深交所上市公司，股票代码：300702）对虹信生物战略股权投资。

（https://mp.weixin.qq.com/s/nr5XyYnsrUUzMRqw4WKGzw）

08 Ginkgo, Bayer & Joyn

Ginkgo与拜耳达成合作，扩大其农业生物制品平台能力（22 April 2022）

近日，合成生物学技术公司Ginkgo Bioworks宣布其大幅扩大其在农业生物制品方面的平台能力。这将通过一系列交易来实现，一方面，Ginkgo将收购拜耳在西萨克拉门托建立的17.5万平方英尺的生物制品研发基地，包括其团队及领先的开发和优化平台，另一方面，Ginkgo也将整合Joyn Bio的研发平台资产（Joyn Bio是Ginkgo与拜耳在2017年建立的合资公司）。同时，拜耳将成为Ginkgo扩展平台的主要农业客户，并达成一项重要的新的多年期合作，该合作将侧重于推进Joyn当前主要进行的固氮微生物项目，以及作物保护和固碳等领域的新项目。

虽然Ginkgo将继续评估在这些交易达成后启动和扩大其农业能力所需的运营支出，但预计与拜耳的这项多年期合作所产生的的收益可能会大大抵消此类预期支出。拟议的交易预计将在2022年底之前完成，但目前仍需等待最终协议的确定以及监管部门的批准。

（https://www.builtwithbiology.com/read/ginkgo-bioworks-to-expand-platform-capabilities-in-agricultural-biologicals-and-launch-flagship-partnership-with-bayer）

09 SNIPR BIOME

丹麦基因疗法公司SNIPR首个微生物药物产品进入临床试验（20 April 2022）

近日，SNIPR BIOME公司宣布在 SNIPR001（一种基于CRISPR的口服治疗剂）的 Ⅰ期临床试验中对第一批人类受试者进行给药。此次临床实验的目的是调查 SNIPR001在健康志愿者中的安全性和耐受性，并评估 SNIPR001 对减少肠道中大肠杆菌定植的影响。该临床试验计划招募36名健康志愿者进行多次递增给药。

SNIPR001是一种实验性的CRISPR治疗剂，其能选择性地靶向和根除肠道中的大肠杆菌，从而避免它们在有中性粒细胞减少症的血液癌症患者体内易位到血液中。

（https://www.builtwithbiology.com/read/snipr-biome-initiates-first-in-human-clinical-trial-with-snipr001）

封面图来源于网络

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作者 | 捉蝴蝶的猫

编辑 | 李佩芸

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