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學術交流丨微生物天然產物的創新智造與高效挖掘

發布時間:2020-9-30 16:40:35閱讀次數: 分享到:

    微生物藥物是來源于微生物的藥物總稱,包括來源于微生物整體或部分實體的藥物和來源于微生物代謝產物的藥物。前者是“生物制品”的重要組成部分,后者分為來源于微生物初級代謝產物的藥物和來源于微生物次級代謝產物的藥物兩類。而在控制感染、保障人類健康、延長壽命中發揮重要作用的抗生素僅是微生物藥物中的一類。微生物天然產物是國民經濟的重要支柱,目前我國已有超過200個品種的微生物藥物,年生產值達1000億元以上,已經成為全球最大的生產國。


    2020年9月28日上午,應菲沙基因邀請,武漢大學劉天罡教授蒞臨菲沙基因武漢總部以“微生物天然產物創新智造與高效挖掘”為題進行現場報告,分享微生物天然產物創新合成的精彩案例故事。



    報告伊始,劉教授結合自身科研經歷講述了三代測序在合成生物學、疾病樣本檢測等方面的重要應用,隨后以“合成生物學面臨的科學問題”為主軸分享了“完成代謝途徑的設計”、“提高異源合成體系的效率問題”、“新興產物資源的挖掘”等系列精彩內容。


    其中,在“完成代謝途徑的設計”版塊,劉教授重點以維生素E為例,詳細介紹了VE艱辛的合成歷程,并指出與化學全合成相比,VE生物半合成途徑使生產成本降低了30%,兩年間新增產值20多億,直接改變了全球VE的市場格局,使得中國企業在VE領域越來越有話語權,從而樹立了極大的“文化自信”。在“提高異源合成體系的效率問題”版塊,劉教授以類胡蘿卜素的高效合成為例,介紹了天然多酶復合體的概念及應用,隨后又著重介紹了番茄紅素的工業化生產。而在“新興產物資源的挖掘”版塊,劉教授指出,基因資源大于產物資源,基因測序公共數據庫是挖掘新興產物的重要平臺,其以羊毛硫肽為例,詳細介紹了公共數據庫在底盤挖掘、限速步驟鎖定、工業菌株產量提升、突變體篩選等步驟中的重要作用。


    此外,作為武漢本土的科研中堅力量,劉天罡教授團隊在武漢“抗疫”期間,通過親臨一線、捐款捐物、篩選抗新冠肺炎化合物等方式支援“抗疫”,受到了包括人民日報、科技日報等多家媒體的廣泛報道,這不禁讓人由衷點贊!


    報告結束后,劉教授與菲沙小伙伴進行了交流探討,分享了自己對于植物代謝合成通路構建、三維基因組助力解析微生物調控機制的看法,指出新興技術的發展為合成生物學的研究帶來了新的機遇。


    展望未來,基因組學和合成生物學將是人類認識生命和改造生命的熱點領域?;蚪M等多組學技術(包括基因組、轉錄組、表觀基因組以及蛋白/代謝組)結合合成生物學技術將大幅度提升人類對生命過程的認知,和按照人類需求改造、合成生命的能力。借助多組學的研究手段,對人體、動植物或微生物中存在的天然化合物的生物合成相關元器件進行發掘和表征,通過工程學原理對其進行設計和標準化,在底盤細胞中裝配與集成,重建生物合成途徑和代謝網絡,從而能夠實現對目標化合物的定向和高效的異源合成。菲沙基因也將充分發揮自身優勢,將最新的三代測序和三維基因組技術應用到合成生物學的上下游應用領域,從系統生物學的角度整合計算生物學和多組學(omics)數據,為合成生物學的設計提供理論依據和指導,加快合成生物學在更多藥物、食品添加劑以及其它高附加值產品的生物合成中的應用。


劉天罡教授簡介


    武漢大學劉天罡教授及其課題組致力于天然產物合成機制的解析以及在此基礎上的微生物藥物和化學品營養品的創新和高效制造,其建立的定向合成代謝策略在脂肪酸合成途徑,甲羥戊酸合成途徑以及聚酮合成途徑的高效構建取得了一系列成果。目前發表包括《PNAS》、《J AM CHEM SOC》、《Metabolic Engineering》、《Angew Chem》、《Nature Communications》、《Advanced Science》等50多篇SCI論文,總SCI引用次數超過1600次,H指數24;擔任本領域內主流雜志《ACS Synthetic Biology》編委,《Metabolic Engineering Communications》副主編,并十多次受邀在國際國內會議上做大會主旨報告。

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