本科留学生“药学分子生物学”课程教学改革与实践

随着我国经济的不断发展,教育实力不断提升,本科留学生数量稳步增加。近年来,多所高校纷纷招收药学或制药工程专业留学生。“药学分子生物学”是药学相关本科专业的必修课程。但是,药学本科留学生来自不同国家,文化背景和高中教学水平不一,急需针对性地开展分子生物学课程教学工作。基于此,笔者及所在团队建立本科留学生“药学分子生物学”课程内容和教学模式,在跨学科融合、产学研用结合等方面提出了教学改革思路并加以实践,增加了相关课程思政的内容,旨在建立“药学分子生物学”教学体系,提高教师的“药学分子生物学”课程教学水平,锻炼留学生的科研思维,为培养高素质“知华”“友华”的药学专业人才奠定基础,也为国内本科生的药学分子生物学双语教学提供参考。

酵母合成环黄芪醇的研究进展

黄芪是一种重要的中药材,为豆科植物黄芪的干燥根,含有黄酮类、多糖类、皂苷类等多种成分。环黄芪醇主要由黄芪中的黄芪甲苷转化而成,具有抗氧化、抗衰老等多种生物活性。但是现有的环黄芪醇生产策略依赖于中药提取,难以大规模生产。合成生物学技术的快速发展为构建酵母细胞工厂用于高效生产多种植物天然产物提供了基础,也为环黄芪醇的大规模高效合成提供了解决方案。本文综述了现有环黄芪醇的制备方法,对环黄芪醇合成途径及关键酶、萜类合成代谢途径调控等进行了阐述和讨论。未来,通过表达环黄芪醇的关键合成酶基因,并设计和构建酿酒酵母细胞工厂以提高萜类合成代谢通量,有望实现环黄芪醇的酵母合成。

CRISPR/Cas基因组编辑技术在丝状真菌次级代谢产物合成中的应用

丝状真菌能够合成抗生素、色素、酶制剂、激素等多种天然产物,广泛应用于医药、化工、农业和基础生物学研究等领域。丝状真菌遗传背景复杂,阻碍了对其的进一步开发利用。基因组编辑是基于核酸酶对基因组位点特异性序列进行靶向切割,产生双链断裂,从而通过非同源末端连接或同源重组进行修复的技术。其中,CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)系统是目前使用最普遍的基因组编辑技术,已在丝状真菌遗传育种、基因改造和多种天然产物合成等方面进行了大量应用。本文总结了丝状真菌CRISPR/Cas的技术原理、元件表达、递送方式及该系统在次级代谢产物等研究中的应用。对于脱靶效应以及转化率低的问题,本文讨论了可能的解决方法。在此基础上,展望了基于CRISPR/Cas的基因组编辑技术在真菌基因功能表征、天然产物合成代谢途径解析与重构、高效丝状真菌底盘细胞构建、天然产物合成等方面的应用。

环境未培养微生物中新型抗生素的发掘研究进展

抗生素耐药基因的快速扩散和传播导致现有抗生素对耐药致病菌的疗效降低甚至失效,因此迫切需要开发新型抗生素。然而,利用经典的筛选可培养微生物的方法已难以获得新型抗生素。同时,新型抗生素的发掘不仅能为对抗耐药致病菌提供解决方案,还能为挖掘其他天然产物并构建微生物细胞工厂提供理论依据和实践指导。微生物组学和合成生物学的发展为新型抗生素发现提供了新的思路。本文对应用微生物组学解析多种环境未培养微生物及其抗生素合成基因,挖掘特定环境中的新型抗生素合成基因簇,利用合成生物学设计、构建、测试和学习的循环方法在模式微生物中表征新型抗生素合成基因簇等方面的研究进展进行了综述,并进一步展望了微生物组学和合成生物学在新型抗生素发掘方面的作用。

肠道菌群与宿主关系解析及肠道菌群调控/合成研究进展

肠道菌群和宿主健康之间有着密切的关系,其与宿主之间存在着复杂的相互作用,如菌群及其代谢产物与免疫系统的互作、脑-肠轴、肺-肠轴等.肠道菌群紊乱与多种疾病的发生和发展存在相关性,且部分微生物菌株与一些疾病的发生存在着因果关系.肠道菌群还会影响药物代谢,个体差异的肠道菌群使得不同个体对于同种药物的代谢具有很大差别;解析个体肠道菌群的状态及其与宿主之间的关系是实施个性化精准诊疗的重要环节.肠道菌群具有可塑性,通过饮食调控、益生菌/益生元/合生元补充、粪菌移植等干预手段可以使肠道菌群处于健康状态,应用肠道菌群编辑和合成肠道微生物组等新技术调控、合成肠道菌群的研究已有报道.目前,利用合成生物学等方法调控肠道菌群已成为改善和治疗疾病的有效方法之一.本文综述了肠道菌群与人体等宿主的相互作用、肠道菌群与部分疾病的相关性和因果性,以及通过肠道菌群调控改善人体健康状态的策略,展望了微生物组学和合成生物学在肠道菌群调控与合成方面的应用.