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期刊简介

期刊简介 期刊简介

国际刊号：

ISSN 2097—6364（网络）

ISSN 2096—8280（印刷）

国内刊号：CN 10-1687/Q

主管：

中国石油和化学工业联合会

主办：

化学工业出版社有限公司

中国生物工程学会

国投生物科技投资有限公司

出版：化学工业出版社有限公司

编辑：《合成生物学》编辑部

指导委员会主任：赵国屏

指导委员会副主任：张先恩

主编：元英进

执行主编：李春；刘陈立

国内邮发代号：80-627

国外发行代号：C9460

广告发布登记号：京东市监广登字20170106号

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Volume 7 期 4，2026 2026年第7卷第4期
本期电子书 封面故事

  • 序

    金城

    DOI：10.12211/2096-8280.2026-072
      
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    更新时间：2026-09-04

  • 评论

    肖和, 姚明菊, 乔雪

    DOI：10.12211/2096-8280.2025-049
    摘要：含有多个糖基的长糖链皂苷是常见的植物次生代谢产物，具有调节免疫、抗肿瘤、降脂等药理活性，糖链组成差异是其结构多样性的重要原因。近期，英国约翰英纳斯中心Anne Osbourn教授团队和美国佐治亚大学Jim Leebens-Mack教授团队在Nat. Chem. Biol.期刊上发表文章，解析了肥皂草中八糖皂苷saponarioside B的生物合成途径。其他长糖链皂苷如avenacin A-1、yossoside V、α-tomatine、QS-21等的生物合成途径也已于近年阐明。本文结合相关研究，针对长糖链皂苷生物合成途径中的糖基化酶进行评论，为长糖链皂苷的生物合成酶挖掘与生物制造提供思路，为植物源皂苷的合成生物学提供线索。  
    关键词：长糖链皂苷;生物合成;糖基化反应;糖基转移酶;转糖苷酶;罕见糖   
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    更新时间：2026-09-04

  • 特约评述

    杜昱光, 李瑞莲, 王倬, 丁侃

    DOI：10.12211/2096-8280.2026-046
    摘要：糖类作为自然界结构多样性最高的生物大分子类别，其糖链在细胞识别、信号转导和免疫调控中发挥不可替代的核心作用。然而，糖链的非模板驱动生物合成机制，糖苷键的连接位置、异头构型和分支模式均由定位在不同亚细胞区室的糖基转移酶协同决定，使其规模化制备长期受限于化学合成的高昂成本和天然来源的不均一性。合成生物学将糖基化系统重新定义为可设计、可重构的工程网络：通过糖基转移酶的基因组挖掘与蛋白质工程、糖核苷酸代谢网络的精细调控、微生物细胞工厂的系统优化，正在实现从单糖到复杂糖缀合物的精准生物制造。当前糖合成生物学面临三大核心瓶颈，包括糖基化元件库功能表征严重不完整、糖核苷酸胞内供给水平的精细调控精度不足、糖链的结构-活性关系远未系统解析。本文系统梳理了糖合成生物学四项核心使能技术（包括糖基转移酶元件工程、代谢途径重构、细胞工厂设计及无细胞合成体系）近二十年的关键突破，并讨论了在母乳寡糖、糖基化抗体、糖疫苗及功能多糖材料中的产业化进展。最后，本文分析AI驱动的糖链结构预测与糖密码解析对糖合成生物学智能化设计的推动作用，展望该领域从经验驱动到智能设计的范式跃迁前景。  
    关键词：糖合成生物学;糖基转移酶;代谢工程;细胞工厂;糖核苷酸;母乳寡糖;无细胞合成体系   
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    更新时间：2026-09-04

    葛同玲, 于博, 蔡韬

    DOI：10.12211/2096-8280.2026-048
    摘要：淀粉、糖等碳水化合物是重要的食物组分和工业原料。随着全球碳中和目标的推进以及粮食安全保障需求的提升，从二氧化碳直接合成碳水化合物，已成为二氧化碳资源化利用和保障粮食安全的重要潜在途径之一。本文系统总结了近十年来二氧化碳人工合成碳水化合物的研究进展，重点分析了催化剂设计理念、关键酶改造及代谢途径构建策略，并对比了化学与生物路线的技术潜力与应用局限。当前该领域已发展了化学、体外多酶级联和微生物细胞工厂等多种催化体系。在化学催化方面，近年来随着催化剂设计的精细化和反应条件的优化，反应的选择性与转化效率得到显著提升，但仍面临催化剂寿命短、生成高浓度甲醛困难及糖的选择性差等瓶颈；体外多酶级联体系和微生物细胞工厂体系则在合成单糖、寡糖和淀粉等碳水化合物中展现出高选择性优势，但仍受限于代谢通量不足、中间产物毒性、酶成本高及辅酶再生困难等问题。针对当前领域面临的化学选择性低、酶底物耐受性差、辅酶/能量成本高等核心瓶颈进行了讨论，并展望未来的研究热点，如高效催化剂的构建、酶改造、辅酶/能量再生系统设计等，为碳中和背景下的可持续碳水化合物生产提供理论和实践参考。  
    关键词：二氧化碳;人工合成碳水化合物;糖;淀粉;化学催化体系;体外多酶级联体系;微生物细胞工厂体系   
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    更新时间：2026-09-04

    刘丹, 彭云柯, 江正强

    DOI：10.12211/2096-8280.2026-047
    摘要：随着合成生物学与代谢工程的飞速发展，功能糖的生物合成取得显著突破。生物传感器在微生物细胞工厂合成过程动态调控及合成所需关键酶高通量筛选中作用突出，正逐渐成为提高功能糖生物合成效率的前沿技术。本文系统概述了生物传感器的核心组成模块，阐述了转录因子型生物传感器、RNA型生物传感器、双组分系统型生物传感器及荧光蛋白型生物传感器等的基本工作原理与性能评估指标，并总结了提升上述传感器特异性、灵敏度、动态响应范围等重要参数的主要方法。在此基础上，系统归纳了生物传感器在母乳寡糖、D-阿洛酮糖等功能糖高通量筛选与底盘动态调控中的最新研究进展。重点指出了生物传感器在代谢网络动态调控中的显著成效，部分目标产物（如2′-岩藻糖基乳糖、N-乙酰氨基葡萄糖）的发酵水平提升至百克级以上。最后，本文总结了生物传感器在功能糖生物合成中的核心作用，并展望了AI辅助智能化元件创制、真核底盘拓展、多信号逻辑门集成及自动化平台驱动等下一代智能化细胞工厂的生物传感器发展趋势。  
    关键词：生物传感器;功能糖;动态调控;高通量筛选;合成生物学   
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    更新时间：2026-09-04

    石婷, 陈雪梅, 张以恒

    DOI：10.12211/2096-8280.2025-054
    摘要：随着全球健康意识的提升，消费者对低热量、功能性的天然糖（简称健康糖）需求增长。酶催化与体外生物转化（in vitro BioTransformation，ivBT）是健康糖的工业生物制造的两大平台技术。酶法生产果葡糖浆的商业化成功开启淀粉糖产业，随后Izumoring策略推动酶法生产稀有糖，但受原料依赖、转化率低、分离成本高、辅酶循环利用等因素使该策略难以大规模生产健康糖（如D-塔格糖、L-阿拉伯糖）。基于ivBT平台，我们开发了首个非天然戊单糖4-差向异构酶，实现D型与L型戊糖的直接转换，无需经过糖醇中间体，打通D-木糖向L-阿拉伯糖转化新路径；淀粉制肌醇已成功实现产业化，验证了Zhang策略（“无ATP磷酸化-异构-脱磷酸”策略）的生物制造优势，该策略拓展至廉价多糖原料合成D-塔格糖、D-阿洛酮糖、D-甘露糖等健康糖；“二氧化碳合成糖类”技术突破了植物光合作用的能效低与速度慢的瓶颈，为以第三代原料合成健康糖及其衍生物开辟新途径。ivBT平台取得了系列突破性进展，有望为开发“低成本、高可及性、高功能性”的健康糖提供核心支撑，引领甜味剂产业的新变革。  
    关键词：体外生物转化（ivBT）;健康糖;Izumoring策略;D，L-型糖异构酶;Zhang策略（“无ATP磷酸化-异构-脱磷酸”策略）   
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    更新时间：2026-09-04
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