系统

1. Front Bioeng Biotechnol. 2019 Oct 11;7:248. doi: 10.3389/fbioe.2019.00248. eCollection 2019.

探索无细胞蛋白合成的潜力，以扩展生物系统的能力。(Exploring the Potential of Cell-Free Protein Synthesis for Extending the Abilities of Biological Systems.)

Khambhati K(1), Bhattacharjee G(1), Gohil N(1), Braddick D(2), Kulkarni V(3), Singh V(1).

无细胞蛋白质合成(CFPS)系统是一种简单、快速、灵敏的工具，包含合成所需蛋白质的所有底物和生物分子。它有潜力克服现有体内生产系统的瓶颈，是基础和应用科学研究的一个有前途的工具。它简化了各种反应条件下所需实验的成分，使CFPS成为生物研究的有力工具。它已被用于遗传密码的扩展、病毒的组装、以及生产有毒和复杂蛋白质的代谢工程。随后，CFPS系统成为膜蛋白、酶和治疗的高效生产技术。本综述重点介绍了近年来CFPS系统在生物医学、治疗和生物技术方面的应用进展。此外，这里也提到了在使用CFPS技术时可能遇到的潜在生物安全问题的解决方案。

小编一句话总结：无细胞合成系统：快速、简单、灵敏，除了目前价格贵的缺点。相信未来将是一个大量应用的蛋白表达等系统。

方法工具

2. Trends Biotechnol. 2019 Nov 1. pii: S0167-7799(19)30234-3. doi: 10.1016/j.tibtech.2019.10.001.

链置换策略在生物传感器中的应用。(Strand Displacement Strategies for Biosensor Applications.)

Dai Y(1), Furst A(2), Liu CC(3).

DNA除了编码遗传信息外，还有许多独特的性质，其中之一是基于沃森-克里克碱基对的物理化学稳定性。多股DNA链之间序列互补性的差异可能发生链置换反应(strand displacement reaction, SDR)。SDR常被应用于合成生物学、药物传递，更重要的是生物传感。基于SDR的生物传感器具有高可控性、高灵敏度、低干扰等特点，可用于多路复用检测。这种生物传感器已被证明可以检测几乎每一类生物分子。随着该领域的不断成熟，这样的平台可以作为操作生物分子反应的整体工具，使生物传感器更接近医疗点系统的最终目标。

小编一句话总结：DNA碱基互补配对——生物分子的特征；光、电化学等的检测——物理学上的高灵敏特征。通过设计，两者结合后，可灵敏的检测多种生物分子：蛋白检测（酶、抗体）、小分子物质。

3. Trends Biotechnol. 2019 Nov 1. pii: S0167-7799(19)30238-0. doi: 10.1016/j.tibtech.2019.09.007.

调节细菌基因表达的当代工具。(Contemporary Tools for Regulating Gene Expression in Bacteria.)

Kent R(1), Dixon N(2).

从基因表达控制的新机制范式中获得的见解，指导用于生物生产、控制和传感应用的新基因表达系统的开发。随着对合成负担和现代生物设计方法的更深入理解，当代细菌基因表达工具和系统正在出现，它们可实现表达的微调、更大的可预测性和最大限度的特定生产力，同时最小化对细胞生存能力的有害影响。这些进展是通过在分子生物学的“中心法则”的所有层次上使用的调节工具实现的。在这篇综述中，将从这些基因调控工具的设计、原型设计、表达系统集成和生物技术应用等方面进行讨论。

小编一句话总结：通过生物学的调控工具方法，最大程度的实现目标产物的生产或者其他人们想让细菌达到的目标。

4. Biotechnol Adv. 2019 Oct 24:107452. doi: 10.1016/j.biotechadv.2019.107452.

催化RNA、核酶及其在合成生物学中的应用。(Catalytic RNA, ribozyme, and its applications in synthetic biology.)

Park SV(1), Yang JS(2), Jo H(1), Kang B(1), Oh SS(3), Jung GY(4).

核酶是能够催化生化反应的功能性RNA分子。自从第一个催化RNA被发现以来，各种功能性的核酶(如自分裂核酶、剪接核酶、RNase P等)已被发现，它们的结构和机制已经被确定。核酶具有“RNA”分子特征的优势；因此，它们非常适用于操纵各种生物系统。为了充分利用核酶在合成生物学中的广泛应用，各种核酶被开发和工程化。在此，这里总结了核酶的主要特征及其功能工程方法。这里还描述了过去和最近的努力，以开发核糖酶在合成生物学中有效和新颖的应用。通过对核酶在生物领域应用意义的研究，展望了核酶在人工生物领域的应用前景。

小编一句话总结：相比蛋白质，RNA作为催化的工具有它独特的性质和设计点（不需要翻译过程），相信这一领域还会大有突破。另外，从RNA世界的理论来说，生命是从RNA进化而来的，那么，是不是许多蛋白质层面的应用场景可以让RNA实现？

底层设计

5. Curr Opin Biotechnol. 2019 Oct 22;62:116-122. doi: 10.1016/j.copbio.2019.09.007.

工程化设计共生细菌来改变宿主-微生物的相互作用。 (Engineering commensal bacteria to rewire host-microbiome interactions.)

Hwang IY(1), Chang MW(2).

人们越来越重视了解与人类有关的微生物群落与疾病发展之间的重要关系。随着技术的进步，我们能够更深入地了解宿主与微生物的相互作用。为了充分利用微生物与宿主之间的密切关系，近年来针对微生物组的治疗方法得到了飞速发展。在这篇综述中，讨论了工程肠道细菌的进展，以开发新的治疗模式，旨在重新连接宿主-微生物相互作用，如宿主代谢和免疫功能，以预防和治疗各种疾病。特别地，这些工程细菌的应用于疾病如代谢，免疫紊乱和癌症等。

小编一句话总结：越来越多的新研究表明，肠道微生物组对人类健康异常紧密，那么微生物与人之间相互联系的治疗工具就愈发显得重要了。

6. Trends Immunol. 2019 Oct;40(10):952-973. doi: 10.1016/j.it.2019.08.007. Epub 2019 Oct 7.

微生物组工程的新兴前沿。(Emerging Frontiers in Microbiome Engineering.)

Inda ME(1), Broset E(2), Lu TK(3), de la Fuente-Nunez C(4).

肠道菌群对健康和疾病有重大影响，并可能导致肥胖、糖尿病、炎症性肠病、心血管疾病和神经系统疾病。我们还没有必要的工具来微调构成微生物群落的微生物群落，尽管这些工具可以为人类健康带来广泛的好处。在这里，我们提供了一个概述，这些工具可以使研究人员确定健康微生物组的参数，并确定肠道细菌如何有助于各种疾病的病因学。这些工具也可以让我们探索微生物相关疾病的靶向治疗和个性化治疗的激动人心的前景。

小编一句话总结：又来一篇肠道菌群的工具：越来越多的新研究表明，肠道微生物组对人类健康异常紧密，那么检测和调控这些微生物的工具就愈发显得重要了。

7. Biochem Soc Trans. 2019 Oct 31;47(5):1233-1245. doi: 10.1042/BST20190170.

设计最简化的膜蛋白Designing minimalist membrane proteins.

Curnow P(1)(2).

从第一性原理出发构建人工膜蛋白是一项基础研究，对新生物技术具有重要意义。本文综述了膜蛋白设计过程中采用极简主义方法的潜在优势。除了在理解序列-结构-功能关系方面的微型化和简单性的实际好处外，极简主义还应该支持膜蛋白作为合成生物学的模块组件的抽象概念。比如，这里的例子α-helical膜蛋白，并显示出这种简单的膜蛋白可能被集成到活着的生物系统。

小编一句话总结：人工设计最小化的生命部件！从创造生命中进一步理解生命，然后继续创造生命。

8. Trends Biotechnol. 2019 Oct 22. pii: S0167-7799(19)30233-1. doi: 10.1016/j.tibtech.2019.09.006.

多模式微生物开发:自上而下的生物工程与自下而上的合理设计相结合。Multimodal Microorganism Development: Integrating Top-Down Biological Engineering with Bottom-Up Rational Design.

Dahabieh MS(1), Thevelein JM(2), Gibson B(3).

生物工程具有前所未有的潜力来解决社会上最紧迫的挑战。工程方法必须考虑复杂的技术、经济和社会因素。这需要以快速和经济有效的方式赋予基因/通路级功能和生物体级鲁棒性的方法。本文比较了基础工程方法——自下而上的基因靶向工程和自上而下的全基因组工程——并确定了它们之间的互补性。来自酿酒酵母工程的案例证明了联合方法的协同作用。事实上，多模态工程通过利用全基因组和基因靶向工程的互补来克服设计知识上的缺陷，从而简化了应变开发。随着生物工程师瞄准更复杂的系统，这种双轨方法将成为实现合成生物学前景的一个日益重要的工具。

小编一句话总结：人工设计最小化的生命部件！从创造生命中进一步理解生命，然后继续创造生命。

9. Chem Rev. 2019 Sep 26. doi: 10.1021/acs.chemrev.9b00153.

设计肽和蛋白质树突状分子。(Designer Peptide and Protein Dendrimers: A Cross-Sectional Analysis.)

Sapra R(1), Verma RP(1), Maurya GP(1), Dhawan S(1), Babu J(1), Haridas V(1).

树突状分子独特的化学结构，其树突状设计使我们能够以分枝的三维方式呈现肽，最终形成球状形状，从而模仿球状蛋白。肽树状大分子不同于其他种类的树状大分子，由于其生物学起源，在生物医学研究中有着广泛的应用。潜在结构块的多样性和设计的无数可能性，以及该领域相对未被充分开发的事实，使得肽树状大分子成为各种应用的热门候选。本文综述了多肽树枝状大分子的逐步演化及其在各个领域的多方面应用。此外，将蛋白质等生物大分子引入树状支架，产生具有离散分子量的复杂大分子，是有机化学领域的一个全新领域。在树突状支架上合成高度复杂和完全折叠的生物大分子需要合成有机化学和生物学方面的专业知识。目前，蛋白质树状大分子的例子还不多；我们相信这些有限的例子将推动这一领域的进一步研究。

小编一句话总结：一篇很化学的综述，用生物学的基本元件进行化学材料的设计，反过来又应用于生物。

方法工具

10. Nat Commun. 2019 Oct 31;10(1):4967. doi: 10.1038/s41467-019-12911-1.

分裂内含肽介导的单抗生素双质粒系统。(Split intein-mediated selection of cells containing two plasmids using a single antibiotic.)

Palanisamy N(1)(2)(3), Degen A(2)(4)(5), Morath A(1)(6)(7)(8), Ballestin Ballestin J(1)(2), Juraske C(1)(6)(8), Öztürk MA(1)(2), Sprenger GA(9), Youn JW(9), Schamel WW(1)(6)(8), Di Ventura B(10)(11).

要在细菌和哺乳动物细胞中建立复杂的通路，通常需要至少有两个质粒，例如含有正交诱导启动子。在这里，我们提出SiMPl的方法，一种基于合理设计的分裂酶和整合蛋白介导的蛋白反式剪接的方法，可选择携带两个质粒并只用一个抗生素的细胞。结果表明，与传统的以两种抗生素为基础的方法相比，SiMPl增加了细菌的非核糖体肽靛苷和非蛋白芳香氨基酸对氨基- l -苯丙氨酸的产量。使用人类T细胞系，我们采用SiMPl获得高度纯的细胞双阳性T细胞受体的两个连锁,TCRαTCRβ,使用单一抗生素。SiMPl对于代谢工程和在细菌和哺乳动物细胞中构建复杂的合成线路具有深远的意义。

小编一句话总结：感觉是一个相见恨晚的双质粒系统，只需一个抗生素(卡那霉素抗性)，实现双质粒共存。

11. Science. 2019 Oct 3. pii: eaax9176. doi: 10.1126/science.aax9176.

一种利用人类微生物组化学库的宏基因组策略。(A metagenomic strategy for harnessing the chemical repertoire of the human microbiome.)

Sugimoto Y(1), Camacho FR(2), Wang S(3), Chankhamjon P(1), Odabas A(1), Biswas A(1)(4), Jeffrey PD(1), Donia MS(5).

在确定微生物对人类生理和疾病的影响方面已经取得了显著的进展，但控制这些影响的潜在分子和机制在很大程度上仍有待探索。在这里，我们将一种新的计算算法与合成生物学相结合，以获得直接编码在人类微生物组宏基因组测序数据中的具有生物活性的小分子。我们发现，临床使用的一类分子广泛编码在人体微生物群落中，它们对邻近的微生物具有强大的抗菌活性，这意味着它们可能在生态位竞争和宿主防御中发挥作用。我们的方法为系统揭示人类微生物组编码的化学指令库铺平了道路，并为发现微生物-宿主和微生物-微生物组相互作用的分子介质提供了一个可推广的平台。

小编一句话总结：正好呼应这期的两篇综述，这里新开发了一个nb的新方法。