人造细胞器适用特定生化反应

在膜包裹的细胞器中进行分区化的反应，有望克服目前细胞代谢工程工业化的障碍，如产生不需要的副反应、有毒中间体的积累、中间体排出细胞外以及扩散距离长等问题。但是目前直接利用天然细胞器会受到内源性途径的影响，应用非常受限。

据《ACS合成生物学》报道，德国法兰克福大学的研究人员开发了一种在活酵母细胞中生产人造细胞器的新方法，可以设计进行特定生化反应。

研究者首先利用内质网来源的囊泡装载代谢途径所需的酶，形成“代谢囊泡”。研究者合成了在N端富含脯氨酸并包含玉米贮藏蛋白γ-zein自组装区域的合成肽作为标签，对途径所需的酶进行标记。研究者应用这种策略，将顺，顺—已二烯二酸生产途径的三种酶整合到酵母的囊泡中，利用荧光显微镜和细胞分异技术证明了代谢囊泡的形成和酶的结合，在发酵实验中证实了酶的活性和该代谢囊泡的功能。

该研究证实了合成囊泡可用于定制合成分子的微型实验室。这是一种革命性的合成生物学方法，有了这种新型的人造细胞器，研究者可以选择在细胞中重新产生各种过程，或者对其进行优化。研究者表示，该方法不限于酵母细胞，还可以用于其他真核细胞。

（吴晓燕）

相关论文信息：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.0c00241

用DNA制造3D纳米超导体

纳米超导结构的研究被用于揭示各种物理现象，并带来了广泛的应用。但是由于目前缺乏建立工程三维纳米结构的方法，纳米超导研究大多集中在一维和二维结构上。

据《自然—通讯》报道，美国能源部布鲁克海文国家实验室研究者成功利用DNA的可编程性制造了3D纳米超导体，该结构将在量子计算和传感中发挥重要作用。

该研究提出了一种“自下而上”的方法，使用基于DNA的自组装方法来创建具有指定多尺度组织的三维超导纳米结构。研究者将八面体DNA骨架与纳米金颗粒结合，通过骨架的顶点连接，组装成三维的DNA超晶格，得到48nm单元胞的立方体超晶格。为了形成超导超晶格，研究者使用化学技术用二氧化硅包被DNA晶格，将其从软的、依赖于液体环境的大分子结构转变为固体结构，成功将DNA超晶格转化为高度结构化的三维二氧化硅支架，然后在其表面包覆超导铌。通过低温电性表征，研究证明了这个逐步转化的过程可用于创建约瑟夫森结的3D阵列。

这种3D纳米超导体可用于开发各种应用，如用于测量磁场矢量的三维超导量子干涉器件、高灵敏度超导量子干涉滤波器和用于量子信息系统的参数放大器。（吴晓燕）

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41467-020-19439-9

研究发现皂苷合成途径关键酶

三萜类皂苷是重要的医药原料，由一个或多个糖基结合在三萜苷元上，被用于制造可的松、睾丸素、黄体酮和口服避孕药等二十几种甾体激素，也可用于制取洗涤剂、乳化剂、发泡剂、防腐剂等。许多植物都生产皂苷，但其生产路径尚不清楚。

据《自然—通讯》报道，日本大阪大学等机构的研究团队合作突破性地发现了皂苷合成中糖基化环节的重要细节，并在酵母中成功构建了生产甘草皂苷的工程化生物合成途径，为以皂素为原料的高价值产品的商业化生产铺平了道路。

之前普遍认为是UDP依赖性糖基转移酶（UGT）催化三萜苷元的糖基化，但UGT催化甘草皂苷和各种大豆皂苷C-3位的保守葡萄糖醛酸部分转移的作用尚未确定。此次，研究者突破性地发现纤维素合酶超家族衍生的糖基转移酶（CSyGT）能催化三萜苷元的3-O-葡萄糖醛酸糖基化。研究者通过三种豆科植物（甘草、大豆和日本莲）的基因共表达分析，揭示了CSyGTs在皂苷生物合成中的作用，研究者还在酿酒酵母体内对CSyGTs功能进行验证。研究发现，CSyGT突变体不积累大豆皂苷，但在内质网中异位表达的CSyGTs成功地补充大豆皂苷生物合成。这一发现颠覆了以往的认知，填补了以往知识的空白。研究者还在酵母中成功构建生产甘草皂苷的途径，开辟了通过大规模培养工程酵母细胞来工业生产有价值的皂苷的新途径。（吴晓燕）

相关论文信息：：https://www.nature.com/articles/s41467-020-19399-0