神经酰胺是一种存在于所有真核生物中的多功能生物活性物质，在细胞信号转导、细胞增殖、分化、凋亡和免疫调节中发挥着重要作用。神经酰胺天然存在于皮肤角质层中，起着支持肌肤屏障、保持水分、抗氧化衰老、抗菌抗炎等作用。因此，神经酰胺及其衍生物在化妆品、生物医药、功能食品等领域具有广阔的市场前景。神经酰胺构型存在多个立体中心，化学从头合成难度大，已知市售的天然或类神经酰胺化合物主要是通过传统天然提取法及生物化学相结合的半合成法获得。近年来，利用微生物合成神经酰胺等鞘脂类化合物已有报道，但从头合成效率还处于较低水平，如何实现细胞工厂高效生产神经酰胺具有重大意义。本文从神经酰胺的生理功能和应用出发，系统地综述了神经酰胺类物质的生理效应及功能；阐述了神经酰胺的天然提取方法、神经酰胺及其前体化合物的化学合成方法；并从鞘脂合成途径及关键酶出发介绍，引出途径调控与优化、产物的运输储存与分泌、关键酶的挖掘与表达等改造策略；最后，从神经酰胺合成面临的聚集毒性、高效运输分泌、数字化改造催化元件、基因调控靶点的拓展等方面进行了展望。合成生物学和生物技术的持续进步有助于扩大微生物细胞工厂的生产能力，实现神经酰胺等鞘脂类化合物的可持续绿色生物制造。

红景天苷是一种具有抗缺氧、抗氧化、抗衰老和抗肿瘤等活性的天然产物，被广泛应用于化妆品与医药领域。目前获取红景天苷的主要方式是从红景天属植物的根茎和块茎中提取，由于其含量稀少，日益增长的市场需求导致植物资源逐渐匮乏。因此，开发新的合成方法成为了研究热点。红景天苷的天然生物合成路径已被解析，随着合成生物学的发展，采用合成生物技术构建微生物细胞工厂合成红景天苷成为缓解当前供需失衡和资源紧缺状况的有效途径。本文针对红景天苷的药理活性、植物合成路径、途径酶的挖掘与筛选、大肠杆菌和酿酒酵母的生物合成现状等相关研究进展进行系统性的综述，探讨了红景天苷的分离提纯方法以及它作为合成中间体在制备其他化合物方面的应用潜力，以期助力对红景天苷合成路径与相关工程改造策略的理解，并推动红景天苷绿色、高效的生物合成。

乳酸菌在发酵食品中的使用有着悠久历史，一些菌种被认为是安全级微生物。乳酸菌也是人体正常的共生菌，具有调节肠道和皮肤微生态的菌群平衡、增强机体免疫力等有益作用。当前，乳酸菌及其产生的活性代谢产物添加到护肤品中产生保湿、抗氧化和减轻过敏等效果得到了消费者认可，而一些乳酸菌在缓解和治疗皮肤疾病方面的作用也有越来越多的数据支持。基于此，利用乳酸菌作为底盘生产护肤活性物质或作为皮肤修复的生物治疗载体具有广阔的应用前景。本文首先总结了在乳酸菌中建立的遗传操作系统，着重关注遗传可及性、基因表达系统和基因组编辑技术，然后总结了乳酸菌作为细胞工厂生产保湿因子和抗氧化产物的研究进展，最后介绍了工程乳酸菌针对皮肤损伤进行靶向递药的可行性，旨在为乳酸菌应用于皮肤健康领域提供借鉴。

L-精氨酸是一种碱性氨基酸，是护肤产品中常用的中和剂、保湿剂和抗氧化剂，此外，L-精氨酸还广泛应用于饲料、医药、食品等领域。以工程化的谷氨酸棒杆菌和大肠杆菌等微生物为催化剂，以可再生的淀粉糖为原料，通过微生物发酵的方法生产L-精氨酸是目前该产品最主要的生产方法。为创制高效的工程微生物菌种，早期研究者通常采用诱变筛选的方法，但由于突变的不确定性和非定向性，育种效率较低。随着合成生物技术的发展，人工设计L-精氨酸的合成途径和调控机制，并通过基因编辑理性创制工程微生物菌种成为研究的主流。本文综述了不同微生物中发现的L-精氨酸合成途径及调控机制，以谷氨酸棒杆菌和大肠杆菌为主，介绍了设计创制L-精氨酸高产菌种的合成生物学代谢改造策略，以及基于生物传感器的高通量筛选在L-精氨酸高产菌种筛选中的应用。最后，展望了进一步提高L-精氨酸生物合成水平的潜在策略，以及一碳原料等新型非粮碳资源在未来L-精氨酸生产中的应用前景。

功能肽是由2～50个氨基酸组成的短链肽，近年来因其特异性强、作用迅速及副作用低而成为开发新药和功能原料的重要研究热点。首先，本文梳理了功能肽的分类、作用机制及应用场景，总结了不同类型功能肽的特点和在生物医药、食品科学及化妆品等领域的应用。接着，针对功能肽的合成方法，探讨了化学合成与生物合成的最新进展，比较了这两种制备工艺的优缺点以及各自的适用场景。在功能肽挖掘策略方面，本文综述了噬菌体表面展示技术、机器学习算法、分子对接技术及人工智能技术等方面的最新研究，这些技术在功能肽的筛选和设计中展现出重要潜力，提升了研究的效率与准确性。展望未来，功能肽的研究将面临新的挑战与机遇。如何改进合成工艺以提高效率，如何通过结构修饰提高功能肽稳定性，以及如何利用计算机辅助优化和人工智能设计多功能肽，将成为重要的研究方向。同时，加强功能肽的安全性和有效性的评估能进一步提升功能肽的应用潜力。

黄酮类化合物是一类广泛存在于自然界中的多酚类化合物，因其显著的抗氧化、抗炎、抗菌等生物活性在化妆品中广泛应用。然而，传统植物提取方法的局限性促使研究人员转向合成生物学以寻求更高效的生产途径。本文根据美白抗氧化、抗菌消炎、防晒抗衰老和增色增彩四个功能分类分别列举了几种常见黄酮类化合物在化妆品中的应用；介绍了黄酮类化合物的现有生物合成途径并总结了典型黄酮类化合物的最新研究进展；详细讨论了合成生物学及代谢工程策略。接着，针对黄酮类化合物在化妆品应用中的水溶性差和稳定性低的问题，总结了相应解决方案的研究进程。最后，总结并展望了人工智能辅助合成生物学的策略以应对黄酮类化合物合成过程中的挑战。同时，本文强调了黄酮类化合物的安全性和有效性评估的重要性，以推动其在化妆品行业的应用。

类菌孢素氨基酸（mycosporine-like amino acid，MAA）是一类由水生生物产生的小分子化合物，具有抵御紫外线辐射的功能，近年来作为环保型防晒剂在化妆品领域得到了广泛关注。然而，MAA在生物体中的低积累量、复杂的提取工艺和极低的得率限制了其应用前景。利用合成生物技术，在微生物细胞中重构MAA合成路径，有望实现MAA的规模化生产，为解决MAA供应不足问题提供有效策略。本文系统总结了目前MAA生物合成的研究进展，涵盖了结构多样性分析、生物合成途径解析、底盘细胞构建等方面。重点关注了近期MAA的微生物从头生物合成研究进展，探讨了目前MAA生物合成研究面临的挑战，包括前体含量少、关键酶催化效率低等问题。最后，展望了MAA微生物合成的未来发展方向，如转运蛋白的改造、关键酶的解析等，旨在推动MAA的绿色、高效生物合成。

透明质酸（hyaluronic acid， HA）是一种在化妆品、食品和医疗领域广泛应用的天然直链酸性黏多糖。根据分子量大小，HA可分为高、中、低三类，不同分子量的HA具有不同的功能和应用场景。随着微生物发酵技术取代传统动物组织提取法，HA工业化生产取得了巨大进步。然而，天然HA合成菌株兽疫链球菌的缺点（如潜在致病性以及难以分子改造），限制了不同分子量HA的生物合成研究。近年来，随着特定分子量HA需求的不断增长，代谢工程和合成生物技术已广泛应用于HA生物合成与分子量调控。本文首先分析了中高分子量HA合成的限制性因素，重点讨论了HA前体合成途径的基因调控及竞争支路的弱化。其次，探讨了HA合酶、前体供应和发酵条件对超高分子量HA合成的影响。最后，总结了低分子量HA的制备策略，包括物理化学法、酶法和微生物直接发酵法。还针对HA的生物合成与分子量调控面临的挑战——高分子量HA分子量不够高、中高分子量HA合成能力弱和低分子量HA分子量可控性差三方面展开系统性综述，加强对HA生物合成与分子量调控策略的理解，助力实现可控分子量HA的高效生物合成。

基因工程、生物计算、发酵工程等生物科技在过去20年中实现了前所未有的技术突破，推动诸多行业进入合成生物驱动的新纪元，而化妆品行业便是其中之一。根据历史规律，护肤方式的变革都源自“原材料”的迭代：远古人类已经会用植物制造最原始的护肤品，当农业社会发展到能对植物成分进行复配的时候，就产生了护肤驻颜的复方。工业革命之后，化工产业的发展催生了多种新型原材料，进而推动了化妆品的大规模工业化生产。而20世纪末，随着欧美制药的大发展，很多药用分子成为了护肤的原材料，催生了“药妆品”行业的发展，满足了人们对抗衰、美白等更多护肤功效的需求。如今，不断升级的护肤抗衰需求，需要更高效、更安全、更环保的新型“原材料”。生物科技使我们能够合成比传统化工材料更安全、更具成本效益的材料，人工合成透明质酸、角鲨烷、神经酰胺、天然植物活性成分等均是护肤领域的明星功效成分。近年来，合成生物学实现了飞速发展，人工智能蛋白质设计等新技术使更加复杂的生物材料实现了工业化量产。以重组人源化胶原蛋白为例，这一解决了医学领域重要问题的生物制剂，已经被用作护肤品原料。由此可见，合成生物学的技术外溢，正在缩小医学级治疗和消费级抗衰之间的差距，为护肤行业带来快速的升级。基于合成生物技术生产的护肤产品正在逐步摆脱传统化工产业，向生物科技进发，从“化妆品”逐渐向“生妆品”进化。“生妆品”的出现，标志着合成生物技术为护肤行业插上了翅膀，从此开启功效更强、更安全、更环保的护肤品行业新篇章。