课题组简介

刘天罡 1979年6月24日出生 武汉大学 教授

刘天罡博士聚焦在合成生物学的理论研究,建立并完善了“定向合成代谢”理论和技术体系,利用体外重建多酶体系的研究方法揭示微生物代谢途径生化机理和限速步骤,精准指导微生物体内代谢途径改造,在脂肪酸、萜类和聚酮合酶等多酶体系改造取得良好效果。

1.首次在体外重建了完整的脂肪酸合成体系(PNAS, 2011,共通讯作者),揭示了二型脂肪酸合成的工作机理和限速步骤,成为脂肪酸途径改造的重要指导性工作;在此体系理论指导下构建了高产脂肪醇合成途径(Metabolic Engineering, 2014, 通讯作者)和脂肪酸支链酯(低温生物柴油)的代谢途径(Metabolic Engineering, 2014, 通讯作者)。申请人继续坚持不懈在体外重建脂肪酸合成途径进行探索,终于实现了从葡萄糖到脂肪酸三十步生化反应的体外酶全合成(ACS Synthetic Biology, 2017, 共通讯作者),为研究细胞内这一最基础生化途径提供了一个全新的平台。

2.首次体外重建了萜类前体合成的甲羟戊酸合成途径,深入了解该途径的限速步骤,发现异构酶(IDI)对该系统起到的意外重要贡献。以此体外系统获得的生化信息为指导,迅速实现了法尼烯的高效合成(Biotechnology and Bioengineering, 2014, 通讯作者);实现了蕃茄红素、虾青素高产,目前进入成果产业化阶段; 实现了紫杉二烯(Biotechnology Journal, 2017, 通讯作者)在大肠杆菌和植物内生真菌中的高产。

3.体外重建了重复型聚酮合酶,以此为指导实现聚酮合酶的精准体内比例控制,在大肠杆菌实现了高纯度烷烃的生物合成(Metabolic Engineering, 2015,通讯作者)。针对目前工业放线菌合成途径效率不高的普遍难题,系统总结并提出了“定向合成代谢”理论和技术体系(Metabolic Engineering, 2017,通讯作者)。以该理论体系为指导,首次实现了80 kb多杀菌素在链霉菌中的途径重构,三步精准改造产量提升了1000倍(ACS Synthetic Biology, 2017, 通讯作者,Most Read),为重要品种多杀菌素的国产化奠定坚实理论基础和研究平台。

近5年作为通讯作者发表SCI论文18篇,5年内被他引239次,单篇最高他引40次。多次受邀在国际学术会议上进行大会特邀报告,担任Metabolic Engineering, ACS Synthetic Biology杂志的编委。获得专利授权7项。

拟将前期构建的萜类高产平台拓展用于自然界萜类产物基因和功能元件的挖掘。高效的前体供应平台将充分释放萜类合成酶和P450酶的潜能,促进萜类新化合物“井喷式”发现,并实现多种重要萜类化合物在微生物体系的高效合成。

可依托武汉大学和武汉生物技术研究院一流的硬件平台和创建的合成微生物技术湖北省工程实验室科研的团队,具备完成本研究所需要的条件与基础。