蛋白质结构解析在合成生物学中的应用
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国家重点研发计划(2023YFC3503900);国家自然科学基金(82474030)


Applications of protein structure determination in synthetic biology
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    合成生物学致力于通过工程化设计重构生命系统,其理性化设计需要原子精度的分子机制解析作为理论支撑。蛋白质结构解析技术通过揭示蛋白质的三维构象、动态变构及分子互作网络,为合成生物元件的功能设计与性能优化提供了不可或缺的原子级蓝图。近年来,冷冻电镜、X射线晶体学和人工智能预测等技术的突破,显著推动了蛋白质结构解析在合成生物学领域中的应用,包括蛋白质工程、代谢途径优化、生物传感器设计和人工生物系统构建。本文综述了蛋白质结构解析的关键技术进展,并探讨了其在合成生物学领域的具体应用案例及未来发展趋势,为相关研究提供了理论参考和技术展望。

    Abstract:

    Synthetic biology aims to reconstruct living systems through engineering principles, requiring molecular mechanism elucidation at the atomic level as its theoretical foundation. Protein crystallographic structural analysis, by revealing three-dimensional conformations, dynamic conformational changes, and molecular interaction networks of proteins, provides indispensable atomic-scale blueprints for the functional design and performance optimization of components in synthetic biology. Recent breakthroughs in cryo-electron microscopy, X-ray crystallography, and artificial intelligence-based prediction methods have significantly advanced the applications of protein structure determination in synthetic biology, including protein engineering, metabolic pathway optimization, biosensor design, and artificial biological system construction. This review summarizes key technological advancements in protein structure determination and discusses their specific applications in synthetic biology, along with future development trends, aiming to provide theoretical references and technical perspectives for related research fields.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

范晓宣,周钦,阮清妍,郝小龙,开国银. 蛋白质结构解析在合成生物学中的应用[J]. 生物工程学报, 2025, 41(11): 4551-4563

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  • 收稿日期:2025-05-30
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  • 在线发布日期: 2025-11-28
  • 出版日期: 2025-11-25
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