特聘教授
CO2是最主要的温室气体，也是巨大的碳资源。利用合成生物学技术，设计和创建利用光能高效固定CO2的人工生物体系，突破自然光合作用的极限，并将CO2转化为化学品，具有重要的研究意义。我们采取师法自然、超越自然的研究策略，研究蓝细菌等光能自养微生物中代谢网络流量的调控机制，在此基础上设计与构建高效的人工光合固碳体系。
（1）光合自养代谢流量调控机制研究。开发新型代谢流量与代谢组学分析技术，研究蓝细菌等光能自养微生物代谢网络的动态特征与分子调控机制，定量解析细胞内物质流和能量流的分配模式，揭示光合固碳途径流量调控以及重要电子载体合成的新机制。
（2）二氧化碳人工生物转化研究。设计与改造异养或自养细菌，突破半导体材料的光生电子到生物能转换的瓶颈问题，创建高效的光能驱动固定CO2的半导体-细菌杂合体系，实现化能异养到光能自养的营养类型根本转变以及人工光合细胞固碳效率的大幅提高。
人体肠道内蕴藏着数目巨大的微生物，构成了极为复杂的微生态系统。越来越多的研究表明肠道菌的失调与肿瘤等疾病的发生、发展及预后密切相关。我们研究重要肠道共生菌代谢及其调控机制，并设计与构建工程细菌或功能菌群，用于提高肿瘤免疫治疗疗效及其它疾病治疗。
（1）肿瘤治疗的合成微生物学研究。免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitors，ICIs）为许多肿瘤患者带来福音，已获批用于多种癌症治疗，但是该治疗的获益人群有限。近期研究表明肠道菌的组成与ICIs临床疗效密切相关，粪菌移植在小鼠模型和少数临床患者中的实践结果预示肠道菌组成的改变可以克服ICIs耐药。为了扩大肿瘤免疫治疗的获益人群，我们基于临床样本，采用自下而上（bottom-up）的合成生态学策略，设计与构建肠道菌组合，研究组合菌引起的肠道菌群生态的改变以及对宿主免疫的调节作用，探讨该肠道菌组合对肿瘤ICIs疗效的影响；同时设计与构建工程细菌，用于肿瘤及其它疾病治疗。
（2）肠道共生菌代谢及其调控机制研究。开发人体微生物组数据挖掘与代谢功能预测方法，重构肠道菌中重要的代谢途径，阐明重要肠道共生菌的代谢功能及其调控机制；建立基于代谢建模及仿真的代谢互作预测方法，开发多细胞体系代谢异质性分析技术，研究肠道菌之间以及与宿主之间的代谢互作机制。
Zhou, J., Xu, S., Li, H., Xi, H., Cheng, W., Yang, C.*. A ribulose-5-phosphate shunt from the Calvin-Benson cycle to methylerythritol phosphate pathway for enhancing photosynthetic terpenoid production. ACS Synth. Biol., 13: 876-887 (2024).
Xi, H., Nie, X.*, Gao, F., Liang, X., Li, H., Zhou, H., Cai, Y., Yang, C*. A bacterial spermidine biosynthetic pathway via carboxyaminopropylagmatine. Sci. Adv., 9: eadj9075 (2023).
Yao, C., Sun, R., Yang, Y., Zhou, H., Meng, Z., Chi, R., Xia, L., Li, P., Chen, Y., Zhang, G., Sun, H., Lu, S.*, Yang, C*, Wang, Y.*. Accumulation of branched-chain amino acids reprograms glucose metabolism in CD8+ T cells with enhanced effector function and anti-tumor response. Cell Rep., 42: 112186 (2023).
Dong, W., Nie, X., Zhu, H., Liu, Q., Shi, K., You, L., Zhang, Y., Fan, H., Yan, B., Niu, C.*, Lyu, L.D.*, Zhao, G.P., Yang, C.*. Mycobacterial fatty acid catabolism is repressed by FdmR to sustain lipogenesis and virulence. PNAS, 118: e2019305118 (2021).
Yang, B., Nie, X., Xiao, Y., Gu, Y., Jiang, W., Yang, C.*. Ferrous iron-activated transcriptional factor AdhR regulates redox homeostasis in Clostridium beijerinckii. Appl. Environ. Microbiol., 86: e02782-19 (2020).
Yang, B., Nie, X., Xiao, Y., Gu, Y., Jiang, W., Yang, C.*. Control of solvent production by sigma-54 factor and the transcriptional activator AdhR in Clostridium beijerinckii. Microb. Biotechnol., 13: 328-338 (2020).
Nie, X., Dong, W., Yang, C.*. Genomic reconstruction of σ54 regulons in Clostridiales. BMC Genomics, 20: 565 (2019).
Zhang, H., Liu, Y., Nie, X., Liu, L., Hua, Q., Zhao, G.P., Yang, C.*. The cyanobacterial ornithine-ammonia cycle involves an arginine dihydrolase. Nat. Chem. Biol., 14: 575-581 (2018).
论文下载
支撑材料