本成果从一株高产 L-异亮氨酸的 C. glutamicum 出发，运用反向代谢工程策略对其代谢通路进行理性重排，以期实现 L-苏氨酸高产，特别是近期，通过热诱导丙酮酸羧化酶和苏氨酸外排泵创苏氨酸产率纪录，开发了一种两段式温控发酵苏氨酸的重组大肠杆菌和工艺，发酵罐苏氨酸摩尔转化率达 103.28%。这套复 杂中心代谢途径的自我调控维持了生产和生长的平衡。论文用实验室前期构建的一株产苏氨酸的重组大肠杆菌 TWF001 为宿主，首先编辑了涉及副产物有机酸合成、产物降解和转运的基因，并证实这一系列菌种在 37 度升至 42 度情况下的生长情况等同正常 37 度发酵；然后用一套大肠杆菌热敏启动子去转录四环素启动子阻遏蛋白，四环素启动子后的报告基因 37 度表达，42 度不表达。 

本项目首先借助比较蛋白组学研究技术，从细胞内异亮氨酸合成及转运的整体网络入手，揭示其中影响氨基酸胞外积累的若干关键蛋白质，研究氨基酸合成及转运、代谢调控、底物利用、细胞通透等相关蛋白质的作用机制。然后采用系统生物学和代谢工程研究手段，利用启动子改造、基因共表达、酶定向进化等技 术进行系统改造，以显著提高乳糖发酵短杆菌支链氨基酸生产水平。比较蛋白组学分析将为支链氨基酸高产机理研究奠定坚实理论基础，乳糖发酵短杆菌代谢工程系统改造为工业化应用提供有力技术支撑。 关键技术 L-异亮氨酸是人体 8 种必需氨基酸之一，因其具特殊的结构和功能，其用量逐年增长，目前国际上日本生产 L-异亮氨酸且占垄断地位，厂家有味之素、协和发酵和田边制药三家，均已发酵法生产，产率达 30-35 g/L，提取率 60-70%，我国的异亮氨酸研究起步晚，目前分批发酵大罐产酸率为 20-22g/L，总得率为 40- 50%，与日本相比较，我国的 L-异亮氨酸生产水平还很低下，主要是由于生产菌株绝大多数通过诱变选育获得，少数菌株利用基因工程手段改造，但仅局限于少数合成酶基因，这严重制约了支链氨基酸产率的进一步提高。本成果克服了行业内的菌株瓶颈，并优化获得了工业发酵工艺。

本项目分别从乳酸菌和大肠杆菌出发，通过基因工程和代谢工程改造菌株，并优化菌株发酵条件和发酵策略，提高了生物合成 GABA 的产量和生产效率, 1 L以玉米芯水解液为碳源的培养基中的培养的 L. buchneri WPZ001 细胞通过静置发酵和静息细胞转化累计可得到 GABA 117 g。主要创新点结论如下：发现 L. buchneri WPZ001 可利用木糖或玉米芯水解液为碳源生长并通过静置发酵高产 GABA；发现 E. coli BL21(DE3)/pET20b-torA-gadB 在信号肽 TorA 引导下可有效分泌表达 GadB 并可用于高效生产 GABA；发现在大肠杆菌中表达 Weimberg 途径可将木糖合成 GABA 的精简为 7 步反应；E. coli JWZ08/pWZt7-g3/pWZt7-xyl 以木糖直接合成 GABA 产量是此前葡萄糖直接合成 GABA 的报道的 3 倍。 

本研究构建一种谷氨酸棒杆菌基因工程菌，使其同时发酵生产两种产品：聚羟基脂肪酸酯和异亮氨酸；前者是胞内产品，后者是胞外产品。该基因工程菌可以降低生产成本，具有工业应用前景。研究结果显示：将 phaCAB 基因簇导入 WM001后，WM001/pDXW-8-phaCAB 96h 产量为 9.58 g/L，而 WM001/pDXW-8 96h 产量为6.65 g/L，产率提高 65%达到 0.15g 异亮氨酸/g 葡萄糖。PHA 产量达到 28.7%(w/w)。关键技术 聚羟基脂肪酸酯（PHAs）是部分微生物生存在具有较高碳源与氮源的条件下，生成的一类微生物自身碳源、能源储备物的胞内聚酯。根据相关报道，将 PHB 合成代谢基因簇导入细胞内，可实现 PHB 与某些代谢产物的联产和增产，提高底物的利用率。L-异亮氨酸是一种人体必需氨基酸，因其在医药、食品和健康保健领域有广泛的应用，而使其近几年的生产能力发展迅速，目前国际上比较先进的主流生产方式为发酵法生产 L-异亮氨酸。谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriumglutamicum)是一种小棒状、革兰氏阳性的食品安全生产菌，目前已经用于工业生产 L-异亮氨酸，本成果构建能高产 PHAs 的 C. glutamicum 菌株，具有工业化应用潜力。 

通过比较基因组和进化基因组学分析发现：Aigarchaeota和Thaumarchaeota由共同祖先分化形成，其祖先早期共同生存于高温环境中，至今生存于高温热泉中的Thaumarchaeota与Aigarchaeota仍呈现较高的功能相似性。它们的共同祖先共享1154个基因家族，其数目甚至超过现存Aigarchaeota基因家族数目，表明二者祖先的高度相似性。广为人知的Thaumarchaeota早期并无氨氧化能力，而是后期于高温生境中进化所得，随后Thaumarchaeota扩散至海洋生境中，由于海洋生境中氮源的匮乏，因此Thaumarchaeota展现出独特的竞争优势，而被保留于海洋生境中，从而实现高温氨氧化古菌向中温环境的转变。       本研究通过重构未培养古菌类群Aigarchaeota基因组信息，揭示其潜在的代谢潜能及其遗传多样性获得机制，并结合数据库中已有Thaumarchaeota和Aigarchaeota基因组进行比较基因组学和进化基因组学分析，勾勒出这两个近缘支系的演化历史场景，指出古菌类群 Thaumarchaeota和Aigarchaeota的共同祖先起源于高温生境，频繁的水平基因转移极大地提升了两者对各自生境的适应性，该研究极大地促进了我们对古老且神秘的古菌支系的认知。

“NMT界乔布斯”许越先生推荐创新平台 中关村NMT产业联盟推介成员单位创新产品 “全球抗疫，人人有责”   推出背景： 中国的疫情目前已得到有效抑制，但全球的疫情形势依旧严峻。在这种情况下，中国尽全力向世界各国分享抗疫的经验和成果，这充分显示出大国的奉献与担当，同时彰显了为人类命运的共同繁荣而奋斗的精神。 但大家也清醒地认识到，与新冠肺炎的科技斗争才刚刚拉开序幕，未来任重道远，尤其是在研究技术及方法的竞争上更是世界各国竞争的焦点！ 作为中国的高新技术企业，中关村NMT联盟的会员单位，旭月（北京）科技有限公司充分响应国家对于生物安全的政策。在短时间内，利用20多年的技术积累，为解决动物医学领域缺少组织水平研究手段这一短板隆重推出： 《NMT活体组织代谢仪》系列产品！   应对挑战： 1）组织器官水平研究：随着研究的深入，单细胞的生理状态，以及对不同环境的生理反应，与处于机体组织器官中的细胞的差异，已逐渐成为研究中的瓶颈。NMT不仅可以检测单细胞，还可以实现对细胞的原位检测，以及对活体组织器官的在体检测，很好地弥补了这一研究手段的空白。 2）活体研究：可在离体或在体的情况下，对活体组织，开展代谢研究，无需提取、无需染色。   分类及用途： 1）《NMT活体组织代谢仪》（型号：NMT-MLT-100） 基于底层核心NMT技术，以及成熟的技术解决方案，让科研人员可以马上投入相关科研创新工作。   2）《NMT活体组织代谢仪》（型号：NMT-MLT-200） 基于底层核心NMT技术，结合自身科研兴趣，以及其它相关技术参数，在我方技术人员协助下形成技术解决方案，让科研人员建立更具独有创新特色的实验平台。   《NMT活体组织代谢仪》（型号：NMT-MLT-100） 应对挑战： 1）组织器官水平研究：随着研究的深入，单细胞的生理状态，以及对不同环境的生理反应，与处于机体组织器官中的细胞的差异，已逐渐成为研究中的瓶颈。NMT不仅可以检测单细胞，还可以实现对细胞的原位检测，以及对活体组织器官的在体检测，很好地弥补了这一研究手段的空白。 2）活体研究：可在离体或在体的情况下，对活体组织，开展代谢研究，无需提取、无需染色。 用途： 基于底层核心NMT技术，以及成熟的技术解决方案，让科研人员可以马上投入相关科研创新工作。 参数 1.基本功能： 1.1针对活体组织代谢研究设计 1.2活体、原位、非损伤检测 1.3可检测指标：H+、K+、Na+、NH4+、Ca2+、Mg2+、Cl-、O2、H2O2 2.性能： 2.1自动化操作 2.2长时间实时和动态监测 2.3无需标记 2.4立体3D流速检测 3.软件： 3.1imFluxes智能软件，可直接检测、输出离子分子的浓度与流速 《NMT活体组织代谢仪》（型号：NMT-MLT-200） 应对挑战： 1）组织器官水平研究：随着研究的深入，单细胞的生理状态，以及对不同环境的生理反应，与处于机体组织器官中的细胞的差异，已逐渐成为研究中的瓶颈。NMT不仅可以检测单细胞，还可以实现对细胞的原位检测，以及对活体组织器官的在体检测，很好地弥补了这一研究手段的空白。 2）活体研究：可在离体或在体的情况下，对活体组织，开展代谢研究，无需提取、无需染色。 用途： 基于底层核心NMT技术，结合自身科研兴趣，以及其它相关技术参数，在我方技术人员协助下形成技术解决方案，让科研人员建立更具独有创新特色的实验平台。 参数 1.基本功能： 1.1针对活体组织代谢研究和研发设计 1.2活体、原位、非损伤检测 1.3可检测指标：H+、K+、NH4+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、O2、H2O2 1.4可实时监测和记录检测时的环境参数：温度、湿度、大气压、海拔、经纬度 1.5可拓展检测指标：HCO3-、NH3、葡萄糖、NADPH、ATP 2.性能： 2.1自动化操作 2.2长时间实时和动态监测 2.3无需标记 2.4立体3D流速检测 3.软件： 3.1imFluxes智能软件，可直接检测、输出离子分子的浓度与流速，以及检测时的环境参数

可以量产/n成果简介：“苏云金芽胞杆菌高效杀虫工程菌”是国家科技部863研究计划，为了构建我国自有的苏云金芽胞杆菌基因工程菌，从1800个菌株中筛选出不同特异性的高毒力菌株，从中克隆了8种杀虫晶体蛋白基因，并将含有cry1Ac-P20的特异位点重组质粒导入对棉铃虫高毒力的野生菌株YBT-1520，获得了高效工程菌WG-001。该工程菌是我国拥有的自有知识产权的新一代苏云金芽胞杆菌杀虫剂基因工程菌，是我国第一个被批准进入环境释放、中试研究和商业化生产的苏云金芽胞杆菌杀虫剂基因工程菌。该工程菌杀虫晶体蛋

在利用叠氮非天然糖 Ac4ManNAz 对细胞进行唾液酸化标记时，质谱数据中出现了胞质蛋白。而正常情况下，胞质蛋白是不具有唾液酸修饰的。为了解释这一现象，利用基于位点的化学蛋白质学技术手段鉴定到这些蛋白中的半胱氨酸残基被非天然糖所修饰，并且产生了带有不同乙酰基数目的修饰情况。为了进一步排除这些修饰是通过代谢途径产生的可能性，将全乙酰化的非天然糖直接与细胞裂解液或纯蛋白孵育，也都能发现蛋白质上的半胱氨酸可以被修饰。

已有样品/n针对传统代谢笼存在饮用水、饲料残渣、尿液和粪便分离效果不理想从而影响测量结果这一缺点，通过观察动物饮食、排泄行为的生理特点，发明了新型粪尿分离装置和收集装置，解决了传统代谢笼在样品收集上的缺陷，显著提高了测量工具精准度和检测结果的精确性，该技术装置操作简便、数据精确，实现体重数据、采食量数据自动采集，使用方便，自动化程度高。该装置自研制出以来，已稳定运行2年，具有完全自主知识产权。该装置已申请国家发明专利（受理中）和实用新型专利（已授权）。

本项目属于医学应用基础研究领域。以儿童最常见的肿瘤性疾病—白血病为研究对象，全面深入地探讨了白血病与铁代谢之间的关系。铁是细胞生长所必需的元素之一，在能量代谢、DNA合成以及细胞调控中发挥重要作用。本学科在国内率先致力于铁代谢的基础和临床研究，30余年来在小儿缺铁性贫血及母胎（婴）铁代谢研究领域取得了突出的成就，居国内领先地位和国际先进水平。 近10年来，本学科将铁代谢的研究拓展和深入到白血病肿瘤学领域，在国内首次以白血病细胞株和小儿急性白血病患者为研究对象,从多个角度和不同层面深入研究了白血病细胞铁代谢异常的特点和规律，首先在分子水平探讨了铁调节蛋白、线粒体铁蛋白、转铁蛋白受体在白血病发病中的作用和机制；进而研究了铁剥夺对白血病细胞原癌基因、多药耐药基因、转录因子、细胞凋亡相关基因及凋亡酶等方面的一系列影响；研究了铁代谢相关指标在白血病诊断和预后判断中的意义。在白血病细胞铁代谢研究领域取得了新的突破和进展。 本项目已在国内外学术刊物发表论文30篇，其中国家级权威期刊和核心期刊发表21篇，国际杂志发表1篇，其论文已被国内外数据库收录多篇和引用。研究结果多次参与国际及全国性学术会议交流，产生了积极的学术影响。本项目的研究促进了学科的建设和人才培养，已培养博士、硕士研究生共20余名。目前，全国范围内已有我们培养的研究生继续深入该领域的研究，发表了高水平的学术论文。本项目已指导部分医院开展白血病相关铁代谢指标的检测及指导临床诊断和治疗，从而产生显著的社会和经济效益。