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成果簡(jiǎn)介： 環(huán)磷酸腺苷對(duì)調(diào)控細(xì)胞代謝及許多生理效應(yīng)發(fā)揮著重要作用，但其在臨床應(yīng)用上也存在著一些局限性。如其難以透過(guò)細(xì)胞膜，而且容易被細(xì)胞內(nèi)的磷酸二酯酶水解，因此需要對(duì)cAMP的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾與改造，以消除上述缺限。如在環(huán)磷酸腺苷分子中加入兩個(gè)丁酰基，制成二丁酰環(huán)磷酸腺苷，以增強(qiáng)其脂溶性，使其可以順利通過(guò)細(xì)胞膜在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用，然后在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)變成cAMP，從

NDI聚合物現(xiàn)已經(jīng)成為最成功的N-型高分子半導(dǎo)體，取得了極其優(yōu)異的晶體管性能并保持著多項(xiàng)全聚合物電池的效率記錄。郭旭崗?fù)瑫r(shí)深入研究了酰亞胺單體家族的另外一個(gè)重要成員：雙噻吩酰亞胺(Bithiophene imide, BTI)，并構(gòu)建了一系列基于BTI的聚合物半導(dǎo)體(J. Am. Chem. Soc. 2011,133,1405;J. Am. Chem. Soc. 2012,134, 18427;Adv. Mater. 2012,24, 2242; Nature Photonics 2013,7,825;J. Am. Chem. Soc. 2014,136,16345;J. Am. Chem. Soc. 2015,137,12565)。與NDI和PDI相比，BTI具有更高的化學(xué)活性和大幅度減小的位阻，從而提供了一個(gè)前所未有的機(jī)會(huì)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓展優(yōu)化。在前期工作中，郭旭崗團(tuán)隊(duì)利用稠環(huán)策略成功合成了一系列(半)梯型有機(jī)半導(dǎo)體，并在晶體管和全聚合物電池中取得了可比于NDI和PDI聚合物的器件性能(Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 9924; Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 15304; J. Am. Chem. Soc. 2018,140,6095.)。但是，噻吩相對(duì)于苯環(huán)更富有電子,在一定程度上減弱了半導(dǎo)體的電子親和力。因此通過(guò)拉電子基團(tuán)功能化BTI不僅會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的電子受體單體,同時(shí)還能解決NDI和PDI結(jié)構(gòu)上的缺陷。基于此，郭旭崗團(tuán)隊(duì)克服了合成上的挑戰(zhàn)，成功制備出新穎的氟取代的酰亞胺及其聚合物半導(dǎo)體。理論計(jì)算表明,相對(duì)于沒(méi)有氟的單體f-BTI2,氟取代的單體f-FBTI2表現(xiàn)出更低的能級(jí)，有助于提升聚合物的N-型性能。 相比于f-BTI2-T和之前報(bào)道的s-BTI2-FT和f-BTI2-FT的全聚合物電池，以f-FBTI2-F為電子受體材料的電池實(shí)現(xiàn)了性能的巨大提升，能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)到8.1%(圖2)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高達(dá)1.05V的開(kāi)路電壓值和低至0.53eV的能量損失。與NDI和PDI有著不同的結(jié)構(gòu)和電子特性的新型受體單體f-FBTI2的出現(xiàn)將衍生出更多高性能N-型聚合物，為發(fā)展高效的全聚合物電池提供了全新的材料體系。

選育高產(chǎn)菌種和發(fā)展賴氨酸生產(chǎn)對(duì)于提高食品中蛋白質(zhì) 利用率,增強(qiáng)人民體質(zhì)以及發(fā)展家禽飼養(yǎng)業(yè)等具有十分重要的意義,對(duì)于以谷物為主要食物的我國(guó)尤為重要。本實(shí)驗(yàn)室通過(guò)誘變選育和基因工程手段對(duì)大腸桿菌進(jìn)行改造，獲得一株高產(chǎn)賴氨酸生產(chǎn)菌株，發(fā)酵培養(yǎng) 36 h，賴氨酸鹽酸鹽產(chǎn)量高達(dá) 193 g/L，葡萄 糖得率為 74%左右。 關(guān)鍵技術(shù) (1)本研究以玉米漿為氮源，有效的降低了發(fā)酵成本； (2)以葡萄糖為原料生產(chǎn) L-脯氨酸的高轉(zhuǎn)化率發(fā)酵，該法綠色、環(huán)保、可持續(xù)，具有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力，有很好的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景； (3)以大腸桿菌為宿主，不僅縮短了發(fā)酵周期，而且也降低了染菌幾率。 

通過(guò)基因工程手段，構(gòu)建了高產(chǎn) L-天冬氨酸酶和 L-天冬氨酸-α-脫羧酶共表達(dá)重組菌株。主要技術(shù)指標(biāo)： 在轉(zhuǎn)化體系中，濕菌體添加量 20 g/L，底物 富馬酸 158.0 g/L，轉(zhuǎn)化周期 12~14 h，β-丙氨酸產(chǎn)量 118.6 g/L，底物摩爾轉(zhuǎn)化率 98%；(2) 濕菌體添加量 30 g/L，底物富馬酸 216.0 g/L，轉(zhuǎn)化 12~14 h，β-丙氨酸產(chǎn)量 162.1 g/L，底物摩爾轉(zhuǎn)化率 98%。 關(guān)鍵技術(shù) 以大腸桿菌為宿主，生長(zhǎng)快，周期短，催化效率高；(2)以廉價(jià)的富馬酸為底物生產(chǎn)高附加值β-丙氨酸，成本低，收益高；(3)微生物轉(zhuǎn)化具有專一性強(qiáng)、條件溫和的優(yōu)點(diǎn)，該法綠色、環(huán)保、可持續(xù)，具有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力，有很好的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景。 

L-纈氨酸是生命有機(jī)體的重要組成部分，在生命體內(nèi)物質(zhì)代謝調(diào)控和信息傳遞等許多方面扮演著重要角色。L-纈氨酸屬于八種必需氨基酸之一，也是三種支鏈氨基酸之一。L-纈氨酸發(fā)酵是典型的代謝控制發(fā)酵。國(guó)內(nèi)雖有天然蛋白質(zhì)水解液分離提取 L-纈氨酸的產(chǎn)品，但由于其產(chǎn)量很低，質(zhì)量不佳，純度不高，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn) L-纈氨酸具有原料成本低，反應(yīng)條件溫和及易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，是一種非常經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方法。但是， 以微生物發(fā)酵法生產(chǎn) L-纈氨酸，國(guó)內(nèi)大多數(shù)菌株的產(chǎn)酸水平不高，特別是 L-纈氨酸的生產(chǎn)水平和產(chǎn)量遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求。因此，開(kāi)展發(fā)酵法生產(chǎn) L-纈氨酸的研究具有極其重要的意義。本研究室通過(guò)高通量篩選策略，獲得一株高產(chǎn)纈氨酸的黃色短桿菌。 

C8H9NO3；左旋-α-對(duì)羥基苯基氨基乙酸是β-內(nèi)酰胺類半合成抗生素的側(cè)鏈重要原料，是新型廣譜抗生素阿莫西林（Amoxicillin），阿撲西林（Aspoxicillin）、頭孢哌酮（Cefoperazone），頭孢羥氨芐（Cefodroxil）、頭孢羅齊（Cefoprozil）等藥物的必不可少的重要中間體，其在醫(yī)藥工業(yè)上應(yīng)用廣泛，發(fā)展前途廣闊。同時(shí)，它還應(yīng)用于感光領(lǐng)域和用作鐵、磷、硅等的分析試劑。   開(kāi)發(fā)的本課題已經(jīng)過(guò)湖北省化工行業(yè)辦鑒定，技術(shù)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。本課題已作為湖北省科技攻關(guān)項(xiàng)目。

在泡騰飲料、泡騰藥物和膨松食品中，一甘氨酸鈉碳酸鹽（mono-SGC）是較理想的二氧化碳?xì)怏w的來(lái)源。與其它用作發(fā)泡劑的無(wú)機(jī)化合物（比如碳酸氫鈉）相比較，一甘氨酸鈉碳酸鹽有更優(yōu)越的理化性質(zhì)和應(yīng)用范圍。一甘氨酸鈉碳酸鹽分解后的產(chǎn)物是甘氨酸和二氧化碳。甘氨酸是人體必須的氨基酸，可用來(lái)治療胃酸過(guò)多與肌力衰竭，在膠原中的含量為25%-30%。所以一甘氨酸鈉碳酸鹽用作藥物和食品中的發(fā)泡劑較為安全。一甘氨酸鈉碳酸鹽在國(guó)外已應(yīng)用于食品和醫(yī)藥工業(yè)中，一項(xiàng)美國(guó)專利報(bào)道了一甘氨酸鈉碳酸鹽的制備，但產(chǎn)率只有77%。用我們改進(jìn)的方法合成一甘氨酸鈉碳酸鹽產(chǎn)率可達(dá)90%。

谷氨酸棒桿菌(Corynebacterium glutamicum)被廣泛用于食品工業(yè)生產(chǎn)，是一種安全性很高的工業(yè)菌株；具有包括 Sec 和 Tat 分泌途徑在內(nèi)完善的蛋白分泌系統(tǒng)；沒(méi)有類似于大腸桿菌(E. coli)所帶來(lái)的內(nèi)毒素和宿主細(xì)胞蛋白污染等問(wèn)題。這些顯著優(yōu)點(diǎn)使它成為一種有吸引力的外源蛋白表達(dá)生產(chǎn)用的底盤(pán)細(xì)胞。目前國(guó)內(nèi)生物醫(yī)藥領(lǐng)域主要依賴于 E.coli 表達(dá)體系生產(chǎn)醫(yī)藥蛋白，原創(chuàng)性外源蛋白表達(dá)體系的缺失，在知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面將制約到我國(guó)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。該項(xiàng)成果有望為我國(guó)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)提供一個(gè)具有自主知識(shí) 產(chǎn)權(quán)的谷氨酸棒桿菌安全高效外源蛋白表達(dá)體系。

以加壓溶劑提取法為基礎(chǔ)，并以高效液相色譜為檢測(cè)手段，考察了無(wú)水乙醇作溶劑時(shí)，壓力、加壓時(shí)間對(duì)蒜氨酸提取量的影響。并經(jīng)過(guò)離子交換樹(shù)脂柱以及重結(jié)晶提純得到蒜氨酸純品。該法無(wú)需經(jīng)過(guò)滅酶，避免了高溫或者低溫的工作環(huán)境，在室溫下就可以完成蒜氨酸的提取。對(duì)比國(guó)外普遍采用的超低溫真空破碎分離提取、冷凍干燥等工藝，設(shè)備投資小，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，便于人員操作，對(duì)生產(chǎn)人員知識(shí)和技術(shù)要求不高，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 

項(xiàng)目研究背景： 該工藝以廉價(jià)的 L-Cbz-蛋氨酸為原料， 經(jīng)內(nèi)酯化反應(yīng) 得到關(guān)鍵的中間體 N-Cbz-L- 高絲氨酸內(nèi)酯， 再與丙基溴反應(yīng)對(duì)羧基進(jìn)行保 護(hù)得到羥基丁酸丙酯衍生物，然后 PBr3 作為鹵化試劑發(fā)生鹵化反應(yīng)，引 入溴離子離去基，含有離去基的側(cè)鏈與 N-羥基鄰苯二甲酰亞胺發(fā)生 N-烷 化反應(yīng)，引入 NH2-O 健，接著在濃鹽酸中脫去保護(hù)基并發(fā)生水解酞酰亞 胺反應(yīng)，得到含有