Sinh tổng hợp là gì? Các công bố khoa học về Sinh tổng hợp

Việc sử dụng cả mô hình hỗn hợp tuyến tính và mô hình hỗn hợp tuyến tính tổng quát (LMMs và GLMMs) đã trở nên phổ biến không chỉ trong khoa học xã hội và y khoa mà còn trong khoa học sinh học, đặc biệt trong lĩnh vực sinh thái học và tiến hóa. Các tiêu chí thông tin, chẳng hạn như Tiêu chí Thông tin Akaike (AIC), thường được trình bày như các công cụ so sánh mô hình cho các mô hình hỗn hợp.

Ba mươi chủng vi sinh tảo đã được sàng lọc trong phòng thí nghiệm để đánh giá năng suất sinh khối và hàm lượng lipid của chúng. Bốn chủng (hai chủng biển và hai chủng nước ngọt), được lựa chọn vì tính ổn định, năng suất cao và hàm lượng lipid tương đối cao, đã được nuôi cấy trong điều kiện thiếu nitơ trong ống khí 0.6L. Chỉ có hai chủng vi sinh tảo biển tích lũy lipid dưới những điều kiện như vậy. Một trong số đó, tảo eustigmatophyte Nannochloropsis sp. F&M-M24, đã đạt được 60% hàm lượng lipid sau khi thiếu nitơ, được nuôi trong photobioreactor phẳng 20L để nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ bức xạ và sự thiếu hụt dinh dưỡng (nitơ hoặc phốt pho) đến sự tích lũy axit béo. Hàm lượng axit béo tăng lên với cường độ bức xạ cao (đến 32.5% sinh khối khô) và theo cả sự thiếu hụt nitơ và phốt pho (lên đến khoảng 50%). Để đánh giá tiềm năng sản xuất lipid dưới ánh sáng mặt trời tự nhiên, chủng này đã được nuôi ngoài trời trong các photobioreactor tấm xanh 110L ở cả điều kiện cung cấp và thiếu hụt dinh dưỡng. Năng suất lipid tăng từ 117 mg/L/ngày trong môi trường cung cấp dinh dưỡng (với năng suất sinh khối trung bình 0.36 g/L/ngày và 32% hàm lượng lipid) lên 204 mg/L/ngày (với năng suất sinh khối trung bình 0.30 g/L/ngày và hơn 60% hàm lượng lipid cuối cùng) trong môi trường thiếu nitơ. Trong một quy trình nuôi cấy hai giai đoạn (một giai đoạn cung cấp dinh dưỡng để sản xuất giống sau đó là một giai đoạn thiếu hụt nitơ để thúc đẩy tổng hợp lipid), tiềm năng sản xuất dầu có thể được dự đoán là hơn 90 kg trên mỗi hectare mỗi ngày. Đây là báo cáo đầu tiên ghi nhận sự gia tăng cả hàm lượng lipid và năng suất lipid theo diện tích đạt được thông qua việc thiếu hụt dinh dưỡng trong một nền văn hóa tảo ngoài trời. Các thí nghiệm cho thấy eustigmatophyte biển này có tiềm năng sản xuất hàng năm đạt 20 tấn lipid mỗi hectare trong khí hậu Địa Trung Hải và hơn 30 tấn lipid mỗi hectare ở các khu vực nhiệt đới nắng gắt. Biotechnol. Bioeng. 2009;102: 100–112. © 2008 Wiley Periodicals, Inc.

Các hợp chất thực vật mà con người cảm nhận được qua màu sắc thường được gọi là 'sắc tố'. Các cấu trúc và màu sắc đa dạng của chúng từ lâu đã khiến các nhà hóa học và sinh học say mê, những người đã nghiên cứu các đặc tính hóa học và vật lý của chúng, cách thức tổng hợp cũng như vai trò sinh lý học và sinh thái học của chúng. Sắc tố thực vật cũng có một lịch sử dài trong việc con người sử dụng. Các lớp chính của sắc tố thực vật, ngoại trừ chlorophyll, được xem xét ở đây. Anthocyanin, một lớp flavonoid có nguồn gốc cuối cùng từ phenylalanine, là chất hòa tan trong nước, được tổng hợp trong bào tương và nằm trong không bào. Chúng cung cấp một loạt các màu sắc từ cam/đỏ tới tím/xanh dương. Ngoài các biến đổi khác nhau trong cấu trúc của chúng, màu sắc cụ thể của chúng cũng phụ thuộc vào các sắc tố đồng hành, ion kim loại và pH. Chúng được phân bố rộng rãi trong giới thực vật. Carotenoid tan trong lipid, có màu từ vàng đến đỏ, là một phân lớp của terpenoid, cũng được phân bố ở khắp mọi nơi trong thực vật. Chúng được tổng hợp trong lục lạp và thiết yếu cho sự toàn vẹn của bộ máy quang hợp. Betalain, cũng tạo sắc màu từ vàng đến đỏ, là hợp chất chứa nitơ hòa tan trong nước có nguồn gốc từ tyrosin chỉ xuất hiện ở một số dòng thực vật nhất định. Khác với anthocyanin và carotenoid, con đường sinh tổng hợp của betalain chỉ được hiểu một phần. Cả ba lớp sắc tố này hoạt động như các tín hiệu hiển thị để thu hút côn trùng, chim và động vật trong việc thụ phấn và phát tán hạt. Chúng cũng bảo vệ thực vật khỏi tổn thương do tia UV và ánh sáng nhìn thấy gây ra.

Điều trị viêm khớp dạng thấp (RA) có thể khác nhau giữa các bác sĩ chuyên khoa khớp, và hiện tại, không có khuyến nghị quốc tế rõ ràng và đồng thuận về điều trị RA. Trong bài báo này, chúng tôi mô tả các khuyến nghị cho việc điều trị RA bằng các thuốc điều chỉnh bệnh sinh (DMARDs) tổng hợp và sinh học cũng như glucocorticoids (GCs), đồng thời đề cập đến các thuật toán chiến lược và các khía cạnh kinh tế. Các khuyến nghị dựa trên bằng chứng từ năm cuộc tổng quan hệ thống (SLRs) được thực hiện cho DMARDs tổng hợp, DMARDs sinh học, GCs, chiến lược điều trị và các vấn đề kinh tế. Bằng chứng được thu thập từ các SLR được thảo luận và tóm tắt như một ý kiến từ chuyên gia trong khuôn khổ một quy trình giống như Delphi. Các mức độ bằng chứng, sức mạnh của khuyến nghị và mức độ đồng thuận đã được rút ra. Mười lăm khuyến nghị đã được phát triển, bao gồm các khía cạnh tổng quát như mục tiêu điều trị là thuyên giảm/hoạt động bệnh thấp qua việc ưa chuộng liệu pháp methotrexate đơn độc có hay không có GCs so với việc kết hợp các DMARDs tổng hợp và việc sử dụng các tác nhân sinh học chủ yếu cho những bệnh nhân mà DMARDs tổng hợp và chất ức chế yếu tố hoại tử khối u đã thất bại. Tính hiệu quả về chi phí của các liệu pháp cũng đã được xem xét thêm. Những khuyến nghị này nhằm thông báo cho các bác sĩ chuyên khoa khớp, bệnh nhân và các bên liên quan khác về sự đồng thuận của châu Âu trong việc quản lý RA bằng DMARDs và GCs, cũng như các chiến lược để đạt được kết quả tối ưu cho RA, dựa trên bằng chứng và ý kiến chuyên gia.

Nhiệt độ trung bình toàn cầu dự đoán sẽ tăng từ 2–7 °C và lượng mưa sẽ thay đổi trên toàn cầu vào cuối thế kỷ này. Để định lượng các tác động của biến đổi khí hậu lên các quá trình hệ sinh thái, một số thí nghiệm biến đổi khí hậu đã được thiết lập trên toàn thế giới trong các hệ sinh thái khác nhau. Mặc dù những nỗ lực này, các phản ứng chung của các hệ sinh thái đất liền đối với thay đổi nhiệt độ và lượng mưa, và đặc biệt là ảnh hưởng kết hợp của chúng, vẫn chưa rõ ràng. Chúng tôi đã sử dụng phân tích tổng hợp để tổng hợp các phản ứng mức hệ sinh thái đối với sự ấm lên, lượng mưa thay đổi, và sự kết hợp của chúng. Chúng tôi tập trung vào sự phát triển của thực vật và cân bằng carbon (C) của hệ sinh thái, bao gồm sinh khối, sản xuất sơ cấp ròng (NPP), hô hấp, trao đổi hệ sinh thái ròng (NEE), và quang hợp của hệ sinh thái, tổng hợp kết quả từ 85 nghiên cứu. Chúng tôi nhận thấy rằng việc tăng nhiệt độ và lượng mưa thường kích thích sự phát triển của thực vật và dòng carbon của hệ sinh thái, trong khi việc giảm lượng mưa có tác động ngược lại. Ví dụ, sự ấm lên kích thích đáng kể tổng NPP, tăng cường quang hợp của hệ sinh thái, và hô hấp của hệ sinh thái. Việc giảm lượng mưa trong thí nghiệm đã ức chế NPP trên mặt đất (ANPP) và NEE, trong khi lượng mưa bổ sung đã tăng cường ANPP và NEE. Năng suất thực vật và dòng C của hệ sinh thái thường cho thấy độ nhạy cao hơn trước sự gia tăng lượng mưa hơn là trước sự giảm lượng mưa. Các tác động tương tác của sự ấm lên và lượng mưa thay đổi có xu hướng nhỏ hơn mong đợi từ các tác động đơn lẻ, mặc dù sức mạnh thống kê thấp giới hạn độ mạnh của các kết luận này. Các thí nghiệm mới với các can thiệp về nhiệt độ và mưa kết hợp là cần thiết để xác định một cách quyết đoán tầm quan trọng của các tương tác giữa nhiệt độ và lượng mưa đối với cân bằng C của các hệ sinh thái trên cạn dưới các điều kiện khí hậu trong tương lai.

Acid abscisic (ABA), một loại hormone thực vật, tham gia vào các phản ứng đối với các căng thẳng môi trường như hạn hán và độ mặn cao, và cần thiết cho khả năng chịu đựng căng thẳng. ABA được tổng hợp de novo để phản ứng với sự mất nước. 9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase (NCED) được coi là một enzyme then chốt trong quá trình tổng hợp ABA. Chúng tôi chứng minh rằng sự biểu hiện của một gen NCED của Arabidopsis, AtNCED3, được kích thích bởi căng thẳng do hạn hán và kiểm soát mức độ ABA nội sinh dưới điều kiện căng thẳng hạn hán. Sự biểu hiện quá mức của AtNCED3 trong Arabidopsis biến nạp đã gây ra sự gia tăng mức độ ABA nội sinh, và thúc đẩy việc phiên mã các gen dễ bị kích thích bởi hạn và ABA. Các cây biểu hiện quá mức AtNCED3 cho thấy sự giảm tốc độ bốc hơi nước từ lá và cải thiện khả năng chịu hạn. Ngược lại, việc giảm biểu hiện và gián đoạn AtNCED3 đã tạo ra một kiểu hình nhạy cảm với hạn hán. Những kết quả này chỉ ra rằng sự biểu hiện của AtNCED3 đóng một vai trò then chốt trong sự tổng hợp ABA dưới điều kiện hạn hán trong Arabidopsis. Chúng tôi cải thiện khả năng chịu hạn bằng việc thao tác gen AtNCED3 dẫn đến tích lũy ABA nội sinh.

Kháng insulin là một đặc điểm chính của hội chứng chuyển hóa và thường tiến triển thành bệnh tiểu đường type 2. Cả kháng insulin và tiểu đường type 2 đều được đặc trưng bởi rối loạn lipid máu, đây là một yếu tố nguy cơ quan trọng và phổ biến đối với bệnh tim mạch. Rối loạn lipid máu trong tiểu đường là một cụm bất thường về lipid và lipoprotein có khả năng gây xơ vữa, có mối quan hệ chuyển hóa với nhau. Bằng chứng gần đây cho thấy một khuyết tật cơ bản là quá sản xuất các hạt lipoprotein có mật độ rất thấp lớn (VLDL), khởi đầu cho một loạt thay đổi lipoprotein, dẫn đến mức cao hơn của các phần tử dư thừa, LDL nhỏ hơn, và mức cholesterol lipoprotein mật độ cao (HDL) thấp hơn. Những bất thường lipid có khả năng gây xơ vữa này có trước khi được chẩn đoán tiểu đường type 2 vài năm, do đó việc làm rõ các cơ chế liên quan đến quá sản xuất các hạt VLDL lớn là quan trọng. Ở đây, chúng tôi điểm qua sinh lý bệnh của sinh tổng hợp và chuyển hóa VLDL trong hội chứng chuyển hóa. Chúng tôi cũng điểm lại các nghiên cứu gần đây điều tra mối quan hệ giữa tích lũy lipid trong gan và kháng insulin, và nguồn cung cấp acid béo cho chất béo gan và sinh tổng hợp VLDL. Cuối cùng, chúng tôi cũng thảo luận ngắn gọn về các phương pháp điều trị hiện tại để quản lý lipid trong trường hợp rối loạn lipid máu và các mục tiêu điều trị tiềm năng trong tương lai.

Các loài hải siêu, thuộc lớp Holothuroidea, là động vật không xương sống biển, thường sống ở các khu vực đáy biển và đại dương sâu trên toàn thế giới. Chúng có giá trị thương mại cao và sản lượng toàn cầu ngày càng tăng. Hải siêu, được gọi không chính thức là bêche-de-mer hoặc gamat, đã được sử dụng lâu đời làm thực phẩm và thuốc y học cổ truyền trong các cộng đồng ở châu Á và Trung Đông. Về mặt dinh dưỡng, hải siêu có hồ sơ ấn tượng về các chất dinh dưỡng giá trị như Vitamin A, Vitamin B1 (thiamine), Vitamin B2 (riboflavin), Vitamin B3 (niacin) và các khoáng chất, đặc biệt là canxi, magiê, sắt và kẽm. Nhiều hoạt động sinh học và dược lý độc đáo bao gồm chống hình thành mạch, chống ung thư, chống đông máu, chống huyết áp, chống viêm, kháng khuẩn, chống oxy hóa, chống cục máu đông, chống khối u và làm lành vết thương đã được ghi nhận ở nhiều loài hải siêu khác nhau. Các thuộc tính trị liệu và lợi ích y học của hải siêu có thể được liên kết với sự hiện diện của một loạt các hợp chất sinh học đặc biệt, đặc biệt là triterpene glycosides (saponin), chondroitin sulfates, glycosaminoglycan (GAGs), polysaccharides sulfat, sterol (glycosides và sulfates), phenolic, cerberosides, lectin, peptide, glycoprotein, glycosphingolipid và axit béo thiết yếu. Bài tổng hợp này chủ yếu được thiết kế để đề cập đến các thành phần giá trị cao và các chất sinh học cũng như nhiều thuộc tính sinh học và trị liệu của hải siêu liên quan đến việc khám phá tiềm năng sử dụng của chúng trong thực phẩm chức năng và dược phẩm dinh dưỡng.