造物·資訊丨合成生物學工程化改造蛋白；唾液新冠檢測方法

【Highlights】

►DNA序列響應特性的工程化改造蛋白

►基於RNA適配體-蛋白結合和RNA摺紙支架的合成翻譯調控系統

►可實現信號並行傳輸的合成神經纖維

►MicroGEM新推出的唾液新冠檢測方法獲FDA緊急使用授權

►Ginkgo與拜耳達成合作，擴大其農業生物製品平台能力

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【學術資訊】

01 Cell Reports Methods

具有DNA序列響應特性的工程化改造蛋白（18 April 2022）

大自然鬼斧神工地創造了CRISPR-Cas系統，那我們能否用合成生物學的思路來仿照大自然構建一個具備特定DNA序列響應特性的蛋白活性開關呢？近日，紐約州立大學北醫科大學生物化學與分子生物學系Sekhon與Loh在Cell旗下新子刊Cell Reports Methods發表了一項研究結果。通過融合NanoLuc熒光素酶(nLuc)、綠色熒光蛋白突變體mNeonGreen(mNG)和酵母轉錄因子GCN4的雙鏈DNA結合域，成功構建了響應GCN4識別序列AP-1的高效生物傳感器。並在此基礎上，通過不同的DNA序列改造方式，可以設計響應血清素、ATP，甚至實現雙輸入邏輯門的生物傳感器。

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

02 Metabolic Engineering

通過丁烯內酯信號系統與生物合成基因簇的協同作用有效調控鏈黴菌中奧維多黴素的生物合成（19 April 2022）

腫瘤等疾病的高發病率和耐藥性的頻發，使得新葯的發現迫在眉睫。而基因組測序顯示鏈黴菌中存在大量次級代謝基因簇，這為藥物的篩選提供了豐富的來源。奧維多黴素是一種蒽環類化合物，由於其具有抗腫瘤和抗革蘭氏陽性菌的活性，因而被認為是一種很有潛力的候選藥物。此前的研究已經闡明了奧維多黴素的主要生物合成基因簇（biosynthetic gene cluster, BGC），且發現敲除全局調控基因adpA（與sabP和sabD組成sabAPD基因簇）可以激活產色鏈黴菌（Streptomyces ansochromogenes）中的奧維多黴素BGC的表達。然而，目前尚無與奧維多黴素增產相關的報道。

近日，來自中國科學院微生物研究所的張集慧博士團隊研究了碳源與SAB化合物（由sabAPD基因簇調控合成的丁烯內酯類信號分子）缺失在激活沉默的奧維多黴素合成基因簇中發揮的協同作用。此外，在進一步研究中，該團隊還通過過表達參與初級代謝的糖酵解基因（為奧維多黴素合成提供前體）提高了奧維多黴素的產量。這些發現促進了對鏈黴菌中信號調控系統與碳源利用的相關性的認識，也為奧維多黴素的進一步開發和應用奠定了基礎。

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

03 ACS SynBio

植物異源蘿蔔苷生產策略優化（19 April 2022）

蘿蔔苷（Glucoraphanin）是一種從十字花科植物中發現的特殊代謝物，其可以降解生成蘿蔔硫素，而後者是一種多功能誘導物，可誘導機體產生II型解毒酶——谷胱甘肽轉移酶和醌還原酶，這些酶可以對多種致癌物產生抗性，從而起到抗癌作用。先前的研究中使用過植物和微生物系統進行蘿蔔苷的異源生產，但生產效率均十分有限，這說明可能存在某些在蘿蔔苷生物合成中起作用的輔助基因。近日來自美國加州大學戴維斯分校的Patrick M. Shih團隊在本氏煙草（Nicotiana benthamiana）中對此前篩選的共表達基因和經合理選擇的蘿蔔苷生物合成旁路基因進行了瞬時表達組合。這一策略緩解了代謝瓶頸，最終使蘿蔔苷的產量提高了4.74倍。總的來說，該研究提高了蘿蔔苷的異源生物合成效率，為未來穩定高產的異源植物轉化體的開發奠定了基礎。

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

04 ACS SynBio

基於RNA適配體-蛋白結合和RNA摺紙支架的合成翻譯調控系統（19 April 2022）

基因表達調控是合成生物學通路設計中的重要組成部分。然而，目前在翻譯水平上對基因表達進行調節的工具仍鮮有報道。近日，來自丹麥奧胡斯大學的Ebbe S. Andersen教授團隊開發了一種可在大腸桿菌中使用的基於MS2和PP7適配體（aptamer，本質為兩種髮夾結構）和外殼蛋白（coat proteins, CP）的翻譯水平表達調控方法。其大致原理為：來自MS2或PP7單鏈RNA噬菌體的外殼蛋白（分別為MCP和PCP），可分別與MS2髮夾結構（MS2hp）或PP7髮夾結構（PP7hp）實現高特異性的結合，從而對翻譯過程產生抑制。而包含多達四個適配體（MS2hp或PP7hp）的RNA摺紙支架可競爭性的結合這些外殼蛋白，從緩解這種抑制作用。

在進一步實驗中，該團隊證明報告蛋白表達的增加（即目的基因表達水平的增加）取決於RNA摺紙支架上適配體的濃度和數量。利用這一系統，該團隊還成功實現了對脫氧紫羅蘭素生物合成分支途徑的酶的表達水平的調節。

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

05 Nature Chemistry

可實現信號並行傳輸的合成神經纖維（21 April 2022）

柔軟且不需要連接電線的生物電子裝置在醫學、機器人和化學計算等方面有着很大的發展前途。近日，來自英國牛津大學的Hagan Bayley團隊開發了一款仿生合成神經元，這種神經元完全由柔軟、靈活的生物材料組成，能夠在幾厘米距離內快速傳輸電化學信號。

與天然的神經細胞類似，合成神經元也能從其末端釋放神經遞質，並啟動下游的系列反應。合成神經元的主要組成部分是納米級的水滴和水凝膠纖維，並通過脂質雙層進行連接。在界面上，傳輸由光驅動質子泵提供動力，並由離子傳導的蛋白質孔介導。通過將多個神經元捆綁成一束，不同的信號可以實現並行傳輸。該項研究為合成材料學的研究和應用拓寬了思路，也為下一代植入物、軟機器和計算設備的開發奠定了基礎。

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

06 Nature Communications

重新設計群體感應系統的調節組件以實現對多條代謝途徑的控制（21 April 2022）

群體感應 (Quorum sensing, QS) 是一種普遍存在的細胞間通信機制，可用於自主和動態控制代謝通量。然而，由於對通路中遺傳成分的功能尚未完全了解，目前開發的 QS 電路在代謝工程應用方面仍無法對多組基因或操縱子進行複雜調控。近日，來自北京化工大學的袁其朋團隊通過重新設計群體感應組分，開發了一個具有高動態範圍和低泄漏的QS變體庫，並將其成功應用到大腸桿菌中水楊酸和香豆素生物合成途徑的多樣化代謝控制。總的來說，這項工作擴展了在複雜代謝背景下動態控制多種代謝通量的工具箱，並提供了設計代謝途徑以實現目標產物高水平合成的範例。

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

07 Fuel

用於生產生物燃料的藍藻代謝工程研究進展（23 April 2022）

當今社會，化石燃料的燃燒造成了大量的污染和碳排放，使用可持續的生物燃料進行替代可有效改善這一現狀。目前最受關注的生物燃料是生物乙醇，但其也具有吸濕性和所含能量較少等缺點，這使得生物燃料的開發對象逐漸轉向高級醇、烷烴和其他與汽油柴油具有相似特性的分子。藍藻作為光能自養型微生物，可在光照條件下將二氧化碳和水轉化為富含碳的脂質（可作為生物柴油生產的基質），這一轉化過程的效率極高，甚至要高於傳統的油料作物，因此，藍藻被認為是一種有潛力的生物燃料生產來源。

另外，目前對藍藻的遺傳背景已有較為清晰的了解，且已開發了多款對藍藻進行遺傳操作的工具箱，這使藍藻的工程化改造變得更加方便。近日，來自西北農林科技大學的陳少林教授團隊在Fuel期刊發表綜述文章，回顧了藍藻代謝工程和合成生物學方法的最新進展，生產產品範圍囊括了從乙醇到生物柴油和萜類與萜烯類的諸多化合物。

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

【產業資訊】

01 Starburst, Axiom & Boryung

Starburst Aerospace開展首屆年度“太空關懷”挑戰賽,推動在太空中進行合成生物學等前沿研究（18 April 2022）

跨國航空航天投資機構和資訊公司Starburst Aerospace近日宣布將與太空基礎設施開發商Axiom Space及製藥公司Boryung合作開展首屆年度“太空關懷”（“Care in Space”, CIS）挑戰賽。該比賽將為新興技術和解決方案提供商業化支持，以利用太空作為開發新醫療保健技術的創新平台，優化太空旅行中的健康監測、診斷和治療。

（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前副總裁加入New Culture，助力其無動物乾酪產品開發（18 April 2022）

Bolt Threads是一家蛛絲材料製造商，其致力於利用微生物生產蜘蛛絲材料。近日，該公司的前副總裁Josh Kittelson博士宣布加入無動物奶酪生產公司New Culture，以推進其無動物乾酪產品的開發。

Kittelson在分子生物學和菌株工程方面有15年以上的經驗，其專註於為新應用設計結構蛋白和工程化改造微生物。

New Culture致力於開發在口味、質地、功能和營養成分上與傳統產品無異的無動物乳製品。由於缺少酪蛋白，無動物奶酪的口感和營養往往比牛奶製成的奶酪更差。為了克服這一缺陷，New Culture公司對微生物進行了工程化改造，使其能生產出酪蛋白（α-酪蛋白、κ酪蛋白和β酪蛋白）。之後再將酪蛋白、水、植物性脂肪、微生物和礦物質混合，製成馬蘇里拉奶酪。

（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”完成數千萬美元天使輪融資（18 April 2022）

AI蛋白質設計平台公司“分子之心（MoleculeMind）”宣布，公司已完成數千萬美元天使輪融資，由紅杉中國領投，百度風投、生命園創投基金、芯航資本、未來啟創等跟投。本輪融資將用於進一步擴大團隊、AI蛋白質平台的持續進化，以及科研成果的產品化轉化。

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

04 MicroGEM

MicroGEM新推出的唾液新冠檢測方法獲FDA緊急使用授權（19 April 2022）

近日，MicroGEM公司推出的MicroGEM Sal6830 SARS-Cov-2（後簡稱“Sal6830”）唾液檢測獲得了美國食品和藥物管理局（FDA）的緊急使用授權（EUA），該檢測方法可在27分鐘內在醫療點提供聚合酶鏈式反應（PCR）檢測結果。

Sal6830唾液檢測是一種基於實時逆轉錄聚合酶鏈反應（RT-PCR）的POC（Point Of Care）測試方法。通過將唾液樣本收集、核酸提取、逆轉錄、實時PCR擴增和目標序列檢測自動化並集成在一個簡單的測試系統中，實現了快速、便攜、非侵入性的SARS-Cov-2病毒檢測。

（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獲超3億美元C輪融資，推進其基因寫入技術（19 April 2022）

近日，生物技術公司Tessera Therapeutics宣布，它已經在C輪融資中籌集了超過3億美元的資金。投資者包括阿布扎比投資局（ADIA）的全資子公司；阿拉斯加永久基金公司；Altitude生命科學風險投資公司；ARTIS風險投資公司；Cormorant資產管理公司；Tessera的創始人Flagship Pioneering；Hanwha Impact Partners；Longevity Vision Fund；March Capital；SALT基金；軟銀願景基金2；T. Rowe Price Associates, Inc.，以及包括Tessera所有現有機構股東的其他投資者。本輪融資將用於推進Tessera公司獨有的基因寫入技術（GENE WRITING）的研究。

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

06 百福安生物

合成生物學初創公司百福安生物完成近5000萬元天使輪融資（19 April 2022）

近日，蘇州百福安酶技術有限公司完成近5000萬元天使輪融資，由紅杉中國種子基金領投，合力投資跟投。本輪融資將用於產品研發、搭建小試生產線以及克級到公斤級的新工藝驗證。

百福安生物由許建和教授在2014年創立，目前已建立起合成生物學技術平台、酶工程平台及酶基綠色合成工藝開發技術。

（https://www.vbdata.cn/54742）

07 虹信生物

虹信生物完成千萬元天使輪融資（20 April 2022）

專註於核酸藥物遞送和RNA藥物研發的深圳虹信生物科技有限公司宣布完成千萬元級別的天使輪融資，本輪融資為浙江天宇葯業股份有限公司（深交所上市公司，股票代碼：300702）對虹信生物戰略股權投資。

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

08 Ginkgo, Bayer & Joyn

Ginkgo與拜耳達成合作，擴大其農業生物製品平台能力（22 April 2022）

近日，合成生物學技術公司Ginkgo Bioworks宣布其大幅擴大其在農業生物製品方面的平台能力。這將通過一系列交易來實現，一方面，Ginkgo將收購拜耳在西薩克拉門托建立的17.5萬平方英尺的生物製品研發基地，包括其團隊及領先的開發和優化平台，另一方面，Ginkgo也將整合Joyn Bio的研發平台資產（Joyn Bio是Ginkgo與拜耳在2017年建立的合資公司）。同時，拜耳將成為Ginkgo擴展平台的主要農業客戶，並達成一項重要的新的多年期合作，該合作將側重於推進Joyn當前主要進行的固氮微生物項目，以及作物保護和固碳等領域的新項目。

雖然Ginkgo將繼續評估在這些交易達成後啟動和擴大其農業能力所需的運營支出，但預計與拜耳的這項多年期合作所產生的的收益可能會大大抵消此類預期支出。擬議的交易預計將在2022年底之前完成，但目前仍需等待最終協議的確定以及監管部門的批准。

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

09 SNIPR BIOME

丹麥基因療法公司SNIPR首個微生物藥物產品進入臨床試驗（20 April 2022）

近日，SNIPR BIOME公司宣布在 SNIPR001（一種基於CRISPR的口服治療劑）的 Ⅰ期臨床試驗中對第一批人類受試者進行給葯。此次臨床實驗的目的是調查 SNIPR001在健康志願者中的安全性和耐受性，並評估 SNIPR001 對減少腸道中大腸桿菌定植的影響。該臨床試驗計劃招募36名健康志願者進行多次遞增給葯。

SNIPR001是一種實驗性的CRISPR治療劑，其能選擇性地靶向和根除腸道中的大腸桿菌，從而避免它們在有中性粒細胞減少症的血液癌症患者體內易位到血液中。

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

封面圖來源於網絡

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作者 | 捉蝴蝶的貓

編輯 | 李佩芸

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