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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,致力于化学生物学、分子微生物学和生物转化技术领域的研究,目标是形成获取液体生物燃料和生物基化学品的原创性、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

  生物质资源将是液体燃料和化学品生产的重要原料,但其利用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。我们研究以生物转化技术为核心,将生物质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) 微生物油脂发酵及生物燃料技术
  2) 生物基平台化合物制备新技术
  3) 非常规碳资源生物利用技术

代表性论文:

  1. Dai XZ, Shen HW, Li Q, Rasool K, Wang Q, Yu X, Wang L, Bao J, Yu DY, Zhao ZK. “Microbial lipid production from corn stover by the oleaginous yeastRhodosporidium toruloides using the PreSSLP process” Energies 2019, 12(6), 1053.

        2. 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.

  3. Gong ZW, Shen HW, Yang XB, Wang Q, Xie HB, Zhao ZK. “Lipid production from corn stover by the oleaginous yeast Cryptococcus curvatus” Biotechnol. 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 toruloides” J. 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 Chem2012, 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 cutaneumBiotechnol. Biofuels 2011, 4, 25.


分子微生物学

  微生物资源的代谢途径和模式,可为物质资源转化提供宝贵工具。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,进行菌株工程化改造,创制先进的微生物“细胞工厂”。当前工作的主要内容有: 

  1) 产油酵母系统生物学研究
  2) 微生物代谢机制研究
  3) 合成微生物学基础研究

代表性论文:

  1. Wang YN, Zhang SF, Zhu ZW, Shen HW, Lin XP, Jin X, Jiao X, Zhao ZK. “Systems analysis of phosphate-limitation induced lipid accumulation by the oleaginous yeast Rhodosporidium toruloides” Biotechnol. Biofuels 2018, 11, 148.

       2. 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. Biol2017, 13(4), 360–362.

  3. 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 toruloides” FEMS Yeast Res2014, 14(6), 547–555.

  4. 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.

  5. 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.

  6. 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. Soc2012, 134(6), 3234–3241.

  7. Yang F, Zhang SF, Zhou YJ, Zhu ZW, Lin XP, Zhao ZK. “Characterization of the NAD+-dependent isocitrate dehydrogenase of the oleaginous yeast Rhodosporidium toruloides” Appl. Microbiol. Biotechnol2012, 94(4), 1095–1105.


化学生物学

  物质代谢、能量传递和信号转导等生物学过程具有内在的化学基础。我们研究利用外源化学物质,通过介入式方法或途径,在分子层面对微生物的代谢和生理功能进行调控,揭示其详细作用机制,拓展对生物过程化学本质的科学认识,构建可控、可设计的生物体系。当前工作的主要内容有:

  1) 能量化学生物学方法研究
  2) 非天然辅酶及化学探针合成
  3) 化学—生物杂合体系设计

代表性论文:

  1. Liu YX, Feng YB, Wang L, Guo XJ, Liu WJ, Li Q, Wang XY, Xue S, Zhao ZK. “Structural insights into phosphite dehydrogenase variants favoring a non-natural redox cofactor” ACS Catal. 2019, 9(3), 1883–1887.

       2. 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 Catal2017, 7(3), 1977–1983.

  3. 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.

  4. 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.

  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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