基因合成及工業(yè)酶分子改造中的應(yīng)用

基因合成及工業(yè)酶分子改造中的應(yīng)用第一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日第二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日第三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日Theoryofevolution第四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日

WHATICANNOTCREATE,IDONOTUNDERSTAND

R.FEYNMAN第五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日第六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日WHATISSYNTHETICBIOLOGY?

什么是合成生物學(xué)Synthesis:ThecombinationofseparateelementstoformacoherentwholeSyntheticbiology:Thedesignandconstructionofnewbiologicalparts,devices,andsystemsThere-designofexisting,naturalbiologicalsystemsforusefulpurposes.第七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日PartsDevicesSystems第八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日Syntheticbiologyseekstounderstandanddesignbiologicalsystemsandtheircomponentstoaddressahostofproblemsthatcannotbesolvedusingnaturally-occurringentities.Enormouspotentialbenefitstomedicine,environmentalremediationandrenewableenergy.Needtheabilitytowritea"blueprint"第九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日第十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日SYNTHESIS

OFPEPTIDESolid-phasepeptidesynthesis(SPPS)MerrifieldRB.JACS1963,85:2149–2154.R.B.MerrifieldNobelPrize,1984第十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日SYNTHESISOFTHECRYSTALLINEBOVINEINSULIN1953,duVigneaud,Oxyton(催產(chǎn)素,eigntpeptide).1955,NoblePrice,1958，ApartofCorticotropin(促腎上腺皮質(zhì)激素)1965,SynthesisofBovineinsulin第十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日

TheDNAPIONEERS第十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日TheHistoricWeekendofFeb15-16,2001第十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日GENESYNTHESIS:

THEMETHODANDSTRATEGY

基因合成的方法和策略第十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日OLIGONUCLEOTIDESYNTHESISSolid-phasesynthesis

Step1:De-blockingStep2:CouplingStep3:CappingStep4:OxidationAttheendofthechainassembly,theoligonucleotideisreleasedfromthesolidsupportandelutedfromthecolumn第十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日TGTGAACGTATGCTTCAGCTGCTAAGCTGAGACTGAGCTGA

(~60bp)Genomesize=4,600,000bpStrategy第十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日GENESYNTHESISSTRATEGYLigation-incrediblytediousandinefficientDualasymmeticPCRAssemblyPCRTwo-stepPCRKaryB.Mullis,MichaelSmithTheNobelPrize,1993第十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日AyeastalaninetransferRNA(77bp)(a)Thechemicalsynthesisof15polydeoxynueleotidesegmentsranginginlengthfrom5to20nucleotideunits(b)Ligase-catalyzedcovalentjoiningofseveralsegmentstoformthreepartsoftheduplex,(c)Joiningofthethreepartstoconstructtheentireduplex.AgarwalKL.etal.Totalsynthesisofthegeneforanalaninetransferribonucleicacidfromyeast.Nature1970,227:27-34.LIGATION-incrediblytediousandinefficient第十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日ASSEMBLYPCR第二十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日ThemethodstosynthesistheDNAwithsizearound2kbaremature第二十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日Whatisthenext?Goal:buildaworkingcellthatusesasyntheticgenome第二十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日Nowwehave14“perfect”750-mersWeneedtoassemblethe750-mersintoone10kbpieceWeneedthemtogotogetherinexactlytherightorderandorientationWeneedan“Assemblyreaction”1234567891011121314}10kilobases第二十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日OnalimotoMilano,Sologigolosdon’tnod.Don’tnod,sologigolos,OnalimotoMilanoTounderstandthisnextpartyouneedtounderstandaboutpalindromicpoem...第二十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日Atypical“palindromicoverhang”isgeneratedbymostrestrictionenzymesEcoRIcutstheDNAsequence123…GAATTC…456123…CTTAAG…456123…G123…CTTAAPPAATTC…456G…456into….第二十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日Viewoftheassemblyreaction+Joiningenzyme第二十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日Chemicalsynthesisthepoliovirus,2002RNAvirusGenomesize=~7.5kb第二十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日Flowchartindicatethesynthesisofpoliovirus第二十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日Gibsonetal.CompleteChemicalSynthesis,Assembly,andCloningofa MycoplasmagenitaliumGenome.Science.2008(~600,000bpinyeast)ChemicalSynthesisofMycoplasmagenitaliumGenome(支原體)第二十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日第三十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日AndextendingtheprinciplesofdesignandconstructiontowholeorganismsMycoplasmamycoidesJCVI-sym1.0(Genome=1.08Mb)第三十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日Figure1Science(2010)329:521.0WTDigestsofgenomeplugs第三十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日ConclusionsAccordingtoJimCollins(BU):“Thisisanimportantadvanceinourabilitytore-engineerorganisms,notmakenewlifefromscratch…Althoughsomeofusinsyntheticbiologyhavedelusionsofgrandeur,ourgoalsaremuchmoremodest."/news/2010/100520/full/news.2010.255.html第三十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日第三十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日第三十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日ApplicationsofSyntheticBiology

合成生物學(xué)的應(yīng)用第三十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日BiologicalworkspaceMicrobesMammaliancellsPlants....BroaderapplicationsTherapeutics(Pharmaceuticals,Biologics)Energy(esp.Fuels)ChemicalsAgriculture….第三十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日AchievementsinSyntheticBiologyTherapeutics青蒿酸第三十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日青蒿酸第三十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日AchievementsinSyntheticBiologyFuels第四十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日AchievementsinSyntheticBiologyFuelswiththepowerofsyntheticbiology.第四十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日Theworkwehavedoneandwhatwearedoing

我們所做的工作

Industrialenzymes,enzymeengineering,molecularmodificationandapplications工業(yè)酶，酶工程，分子改造以及應(yīng)用工藝研究第四十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日OptimizationonprocessMolecularmodificationEnzymeengineeringImproveexpressionlevel,EnhancethetoleranttotemperatureandalcoholImmobilization,chemicalmodificationEnhancereactionefficiency

Aims:第四十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日Enzymeimmobilization

酶固定化CaoX,YangJ*,etal.ProcessBiochem2009,44,177–182YangJ,LiuL,CaoX.EnzymeMicrobialTechnology2009,46(3):257-261.sol-gel；B.sol-gel/Bioimprinting;C.porousresin;D/E.Sodiumalginate;F.sol-gel/Sodiumalginate第四十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日ProteinExpressionProtein/StructureIndependentFactors:promotersandupstreamelementstranslationalinitiationandterminationmRNAstabilitycodonbiasProtein/StructureDependentFactors:foldingandaggregationproteolysisanddegradationsecretionandlocalization舒正玉,王愛玲,楊江科,等.工業(yè)微生物,2007,37(3):1-6第四十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日CodonBiasE.coliP.pastoris第四十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日ContinuousmutationtechnologyOverlapextensionPCRGCATATATXuL*,JiangX*,YangJ*,etal.BiotechnolLett.2010,32(2):269-276.第四十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期日DenovogenedesignandsynthesisCodonoptimization；mRNAsecondarystructure