微生物药物研究开题报告

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1、曲靖师范学院本科毕业论文（设计）开题报告论文题目：作者：姜洪波学号：2012162123学院：生物资源与食品工程年级：2012级专业：生物科学指导教师：田雪莲职称：讲师日期：2016年3月26日毕业论文（设计）开题报告填写说明1．封面上的“论文题目”一栏填写时一律不用书名号；外语学院学生的论文（设计）题目统一填写英文题目，不用中文。2．封面上的“学号”一栏统一填写如：“2003131150”含年级、系别、班级和学号顺序的数字。不能填写为：“63”、“04号”的等样式。3．封面页上的“年级”一栏用阿拉伯数字统一填写为：“xxxx级”。不能填写为：“四年级”、“03级”、“2003”等样式。4．封

2、面页上的“日期”一栏统一填为带有年、月、日字样的日期形式，如“2006年12月21日”。5．开题报告用A3纸打印，从中缝对折，其中封面页有文字信息，封二为“毕业论文（设计）开题报告填写说明”，封三、封底表格要大小一致。一、国内外研究现状述评（文献综述）微生物代谢产物的合成生物学是一门工程科学，其所涉及的基础学科广泛，包括数学建模、药物化学、天然产物化学、微生物学、分子生物学、代谢工程、基因组学、生物信息学等。合成生物学的概念最初是由Hobom于1980年提出用来表述基因重组技术，所以从狭义角度看合成生物学技术，我们可以认为是基因重组技术，但需要强调的是合成生物学针对代谢通路乃至生命系统的重新设

3、计和合成，因而目的性强，具体体现在DNA、元件(Parts)、装置(Devices)、系统(Systems)这4个层面上。微生物代谢产物的合成生物学最重要的应用就是微生物药物合成（或称为微生物制药），其主要包含来源于微生物（特别是放线菌和真菌）次级代谢产物的药物。合成生物学应用于微生物药物合成的研究对象主要就是微生物和植物来源的次级代谢产物等，因而我们可以从微生物细胞中得到源于植物细胞的次级代谢产物药物。可见合成生物学为微生物药物发展提供新契机。长久以来，微生物药物研究中都面临着两大挑战，一是如何将这些与次级代谢产物生物合成相关的基因簇“翻译”(转化）为对应的次级代谢产物，二是如何提高次级代谢

4、产物的生物合成水平。而合成生物学技术为解决这两大问题开辟了道路。我们可以通过对底盘细胞进行遗传修饰改造，使其细胞环境有利于编码异源次级代谢产物生物合成的基因簇成功表达，而所谓的底盘细胞是指异源表达的宿主细胞，是生物元件、装置和代谢通路发挥生物学功能的基础，常常是大肠杆菌、放线菌、链霉菌等作为底盘细胞。之所以选择这些菌株作为底盘细胞，是因为它们易于培养和遗传操作容易、生长迅速、发酵友好及遗传稳定性，又或是和次级代谢产生菌株的亲缘关系接近。此外，要想使得次级代谢产物成功合成，我们不能单单靠对底盘的改造，还需要对生物合成基因簇进行加工，例如改变异源生物合成基因簇起始模块，引入起始单元。若想使得异源次

5、级代谢产物基因簇高效表达，不妨利用合成生物学元件，例如基因扩增元件、耐药元件、调控元件，这些元件从不同角度出发为异源次级代谢产物生物合成基因簇的高效表达发挥着重要作用。此外，合成生物学为发现新次级代谢产物提供了助力。在DNA次序技术迅猛发展的今天，结合生物信息学，我们可以越发观察到其实微生物细胞基因组中存在着大量与次级代谢产物生物合成相关的隐性基因簇，这些沉默基因其实就是构造微生物次级代谢产物生物合成途径的丰富物质基础。采用合成生物学技术手段在恰当的宿主细胞中表达沉默的次级代谢通路中的生物合成酶,有可能获得用于微生物制药的新次级代谢产物。不仅如此，我们可以通过合成生物学技术对这些沉默基因簇进行

6、重新设计重新组装，往往可以得到新的次级代谢产物，当然这就涉及到了生物合成基因簇的加工。尽管微生物代谢产物的合成生物学前景备受关注，但是我们也应该高度认识到其面临的问题。目前,人类对生物体系的认识有所局限,无法保证合成生物学设计的代谢途径是否可以发挥预期效果,对设计代谢途径所用的模块元件的特性也没完全把握。因此,我们需要从基础做起，真正掌握自然界特别是微生物的初级与次级代谢的关系及其调控机制。在将合成生物学技术应用于微生物制药过程中,需要综合理性与非理性研究策略,通过反复替换、测试与筛选,才有可能实现预期目标，提炼得到相应次级代谢产物药物。（一）国内研究现状阿维菌素是一种环保的绿色农药，易降解且

7、持续作用时间长，对危害庄稼的昆虫有较大的杀虫效果。此外，它还可以作为抗寄生虫药应用于畜牧业。所以，研究人员都在为提高其产量和品质而努力着。合成生物学技术可以通过两方面来提高阿维菌素产量。一方面可以通过设计合适的底盘来提高阿维菌素的产量：例如优化前体供给配比、提高菌株自身耐药性等。另一方面可以通过优化阿维菌素的生物合成过程来提高阿维菌素的产量：例如通过不同的启动子来调节各个基因的转录水平，然后采用计