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时间:2018-05-15    栏目:研究方向

  以分子生物学和有机化学为学科基础,应用生物化学工程的理念,致力于生物转化技术、分子微生物学和化学生物学领域的研究,目标是形成获取液体生物燃料和生物基聚合物材料及化学品的原创性、前瞻性技术,并揭示相应转化过程的分子机制。

生物转化技术

  生物质资源将是未来液体燃料和化学品生产的重要原料,但其利用仍面临着系列瓶颈问题:预处理过程效率低、转化过程选择性低、资源总利用度低。我们研究将生物质转化为聚合物材料和碳水化合物的绿色过程,进而发展以生物技术为核心,将碳水化合物转化为液体生物燃料和生物基化学品所涉及的基础科学和工程技术问题。当前工作的主要内容有:

  1) 以微生物油脂发酵为核心的生物柴油技术
  2) 生物基平台化合物制备新技术
  3) 非常规碳资源的生物利用技术

代表性论文:

  1. Peng C, Chen Q, Gao HW, Hu G, Li CZ*, Wen JL, Wang HS, Zhang T, Zhao ZK, Sun RC, Xie HB*. “Effects of extraction methods on structure and valorization of corn stover lignin by Pd/C catalyst” ChemCatChem 2017, 9(6), 1135–1143.

  2. Chen Q, Gao KK, Peng C, Xie HB, Zhao ZK, Bao M. “Preparation of lignin/glycerol-based bis(cyclic carbonate) for green synthesis of polyurethanes” Green Chem. 2015, 17(9), 4546–4551.

  3. Gong ZW, Shen HW, Yang XB, Wang Q, Xie HB, Zhao ZK. “Lipid production from corn stover by the oleaginous yeast Cryptococcus curvatusBiotechnol. Biofuels 2014, 7, 158.

  4. Shen HW, Gong ZW, Yang XB, Jin GJ, Bai FW, Zhao ZK. “Kinetics of continuous cultivation of the oleaginous yeast Rhodosporidium toruloidesJ. Biotechnol. 2013, 168(1), 85–89.

  5. Xie HB, Shen HW, Gong ZW, Wang Q, Zhao ZK, Bai FW. “Enzymatic hydrolysates of corn stover pretreated by the N-methylpyrrolidone/ionic liquids solution for microbial lipid production” Green Chem. 2012, 14(4), 1202–1210. 

  6. Hu CM, Wu SG, Wang Q, Jin GJ, Shen HW, Zhao ZK. “Simultaneous utilization of glucose and xylose for lipid production by Trichosporon cutaneum Biotechnol. Biofuels 2011, 4, 25.


分子微生物学

  微生物资源蕴藏着多变的代谢途径和机制,是人类进行物质资源转化的宝贵工具箱。揭示微生物代谢的物质基础和分子机制,将有助于改善生物质生物转化过程的技术经济性。我们研究微生物生长、代谢和调控的分子基础,进行菌株代谢工程和性状工程改造,为生物转化技术提供“细胞工厂”。当前工作的主要内容有:

  1) 产油酵母Rhodosporidium toruloides的基因工程改造
  2) 特殊微生物学现象的分子机制研究
  3) 合成微生物学研究

代表性论文:

  1. Zhu ZW, Zhou YJ, Krivoruchko A, Grininger M, Zhao ZK*, Nielsen J*. “Expanding the product portfolio of fungal type I fatty acid synthases” Nat. Chem. Biol. 2017, 13(4), 360362.(Cover Article)

  2. Lin XP, Wang YN, Zhang SF, Zhu ZW, Zhou YJ, Yang F, Sun WY, Wang XY, Zhao ZK. “Functional integration of multiple genes into the genome of the oleaginous yeast Rhodosporidium toruloidesFEMS Yeast Res. 2014, 14(6), 547–555.

  3. Guo J, Zhou YJ, Hillwig ML, Shen Y, Yang L, Wang YJ, Zhang XN, Liu WJ, Peters RJ, Chen XY, Zhao ZK, Huang LQ. “CYP76AH1 catalyzes turnover of miltiradiene in tanshinones biosynthesis and enables heterologous production of ferruginol in yeasts” Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2013, 110(29), 12108–12113.

  4. Zhu ZW, Zhang SF, Liu HW, Shen HW, Lin XP, Yang F, Zhou YJ, Jin GJ, Ye ML, Zou HF, Zhao ZK. “A multi-omic map of the lipid-producing yeast Rhodosporidium toruloidesNat. Commun. 2012, 3, 1112.

  5. Zhou YJ, Gao W, Rong QX, Jin GJ, Chu HY, Liu WJ, Yang W, Zhu ZW, Li GH, Zhu GF, Huang LQ, Zhao ZK. “Modular pathway engineering of diterpenoid synthases and the mevalonic acid pathway for miltiradiene production” J. Am. Chem. Soc. 2012, 134(6), 3234–3241.

  6. Yang F, Zhang SF, Zhou YJ, Zhu ZW, Lin XP, Zhao ZK. “Characterization of the NAD+-dependent isocitrate dehydrogenase of the oleaginous yeast Rhodosporidium toruloidesAppl. Microbiol. Biotechnol. 2012, 94(4), 1095–1105.


化学生物学

  分子间相互作用是生命活动中信号转导、能量传递、物质代谢和功能调控的基础。揭示分子间相互作用的化学本质、规律和相关生物学意义,将有助于调控和设计生物转化过程。我们研究生物转化和微生物代谢所涉及生物大分子与有机小分子的相互作用,并揭示其详细作用机制。当前工作的主要内容有:

  1) 能量代谢调控的化学生物学方法研究
  2) 化学探针及非天然辅酶的合成及应用
  3) 化学—生物杂合体系设计

代表性论文:

  1. Wang L, Ji DB, Liu YX, Wang Q, Wang XY, Zhou YJ, Zhang YX, Liu WJ*, Zhao ZK*. “Synthetic Cofactor-Linked Metabolic Circuits for Selective Energy Transfer” ACS Catal. 2017, 7(3), 19771983.

  2. Zhang YX, Pan YB, Liu WJ, Zhou YJ, Wang KY, Wang L, Sohail M, Ye ML, Zou HF, Zhao ZK. “In vivo protein allylation to capture protein methylation candidates” Chem. Commun. 2016, 52(40), 6689–6692.

  3. 王磊;刘武军;刘玉雪;王雪颖;赵宗保. “正交氧化还原体系及其应用” 中国科学:生命科学 2015, 45(10), 969–975.

  4. Hou SH, Ji DB, Liu WJ, Wang L, Zhao ZK. “Identification of malic enzyme mutants depending on 1,2,3-triazole moiety-containing nicotinamide adenine dinucleotide analogs” Bioorg. Med. Chem. Lett. 2014, 24(5), 1307–1309.

  5. Zhou YJ, Yang W, Wang L, Zhu ZW, Zhang SF, Zhao ZK. “Engineering NAD+ availability for Escherichia coli whole-cell biocatalysis: a case study for dihydroxyacetone production” Microbial Cell Fact. 2013, 12, 103.

  6. Ji DB, Wang L, Hou SH, Liu WJ, Wang JX, Wang Q, Zhao ZK. “Creation of bioorthogonal redox systems depending on nicotinamide flucytosine dinucleotide” J. Am. Chem. Soc. 2011, 133(51), 20857–20862.


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