微生物底盘合成与应用研究团队

实验室网站：/shihuiyang.htm

一、研究方向

微生物底盘合成与应用研究团队现有技术人员5人，其中教授1人，副教授3人，讲师1人。本团队以运动发酵单胞菌为底盘细胞，开展微生物细胞工厂的理性设计与高效构建，致力于推动合成生物学理论研究和应用实践的发展，助力生物经济及双碳目标的实现。近年来，团队先后承担及参与国家重点研发计划、国家自然科学基金、湖北省技术创新专项、湖北省自然科学基金以及校企合作横向项目多项。在Nucleic Acids Research、Green Chemistry、Metabolic Engineering、Bioresource Technology等高水平杂志上发表论文50余篇，授权发明专利8项。

二、团队成员

杨世辉，教授、团队负责人。“省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室”副主任，中国民主同盟湖北大学委员会副主任委员，湖北省“楚天学者”特聘教授及湖北省“百人计划”创新人才。2005年获得美国加州大学河滨分校微生物学博士学位，曾先后任职美国能源部橡树岭国家实验室副研究员（Research Associate，2007-2011）及美国国家可再生能源实验室研究员（Staff Scientist，2011-2016）， 2016年底加入九游会老哥俱乐部。长期从事微生物代谢工程、系统与合成生物学、以及生物能源与绿色生物制造等领域的研究工作；近年来，作为负责人主持10余项国家级、省部级科研项目（经费近千万）；先后在国内外重要刊物上发表论文80余篇，引用3700余次，H-index 35；主/参编研究专题5部；获美国授权专利6项、中国授权专利9项。E-mail: Shihui.Yang@hubu.edu.cn

何桥宁，副教授，入选首期湖北省“青年拔尖人才培养计划”。2017年获得中国科学院水生生物研究所水生生物学博士学位。研究领域为利用系统生物学、合成生物学、代谢工程等手段进行生物能源、生物塑料及重大平台化合物的绿色生物制造。先后承担和参与国家重点研发计划、国家自然科学基金、湖北省技术创新专项以及校企合作横向项目多项。近年来在Green Chemistry、Metabolic Engineering、Bioresource Technology等国内外重要期刊上发表论文20余篇，申请中国专利2项。E-mail: qiaoninghe@hubu.edu.cn

彭文舫，副教授，获丹麦哥本哈根大学生物学博士、华中农业大学微生物学双博士学位，2015年加入九游会老哥俱乐部，入选2017年湖北省“楚天学子”省级人才计划。主要研究方向为CRISPR-Cas病毒免疫机理解析及基于CRISPR-Cas的基因编辑平台构建与应用，先后主持或参与国家自然科学基金、湖北省自然科学基金，湖北省教育厅青年人才基金等项目。在Nucleic Acids Research，Frontiers in Microbiology，RNA Biology，Open Biology等国际期刊发表相关研究论文20余篇，其中通讯作者或第一作者论文7篇；获授权专利10余项，其中第一发明人专利5项。E-mail: wenfang@hubu.edu.cn

黎佳，副教授。2010年获得中国科学院武汉病毒研究所理学博士学位。毕业后进入中国科学院武汉植物园工作，2018年7月加入九游会老哥俱乐部。2018年12月前往美国劳伦斯伯克利国家实验室Jay D. Keasling教授团队访问学习一年。主要从事天然产物生物合成途径中关键酶基因的挖掘与功能分析、天然产物的异源微生物合成、代谢工程与合成生物学的相关研究工作。先后承担和参与国家自然科学基金、湖北省教育厅重点项目等科研项目多项。在国内外学术期刊发表论文10余篇，获得授权专利多项。E-mail: lijia@hubu.edu.cn

王霞，讲师。2017年获得华东理工大学发酵工程博士学位。主要从事微生物代谢工程、生物质资源综合利用与绿色生物制造等领域的研究工作；先后承担和参与国家重点研发计划、国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、湖北省技术创新专项等科研项目多项，先后在国际权威期刊发表论文10余篇。E-mail: xxwang@hubu.edu.cn

三、研究成果

Zymomonas mobilis介绍

ACS Synthetic Biology. 2022. In print

Green Chemistry. 2022, 6:2588-2601

Biotechnology for Biofuels. 2020, 13:144

Bioresource and Bioprocessing. 2021, 8(1):119

Nucleic Acids Research. 2019, 47:11461-11475; Microbial Cell Factories. 2019, 18:162

Biotechnology for Biofuels. 2019, 12:52

四、承担科研项目（部分）

1. 高层次留学人才回国资助，人力资源和社会保障部，2021年

2. 2020年中国-中东欧合成生物学科研与人才培养合作项目，中国教育国际交流协会，2020-2021

3. 科技部国家重点研发计划“绿色生物制造”重点专项（子课题），工业酶创新设计与构建（2021YFC2100104），2021-2024

4. 科技部国家重点研发计划“合成生物学”重点专项（子课题），新蛋白质元件设计智能算法研究（2020YFA0908401），2020-2025

5. 科技部国家重点研发计划“合成生物学”重点专项（子课题），高版本模式微生物底盘细胞（2018YFA0900300），2019-2023

6. 科技部国家重点研发计划“合成生物学”重点专项（子课题），生态环境和人体健康损害因果关系分析（2018YFC1801204），2018-2023

7. 国家自然科学基金面上项目，运动发酵单胞菌葡萄糖代谢产乳酸与乙醇碳分流机制的研究（21978071），2020-2023

8. 国家自然科学基金联合基金项目，DNA 修复系统影响运动发酵单胞菌辐射敏感性分子机制的研究（U1932141），2020-2022

9. 国家自然科学基金青年项目，半胱氨酸添加增强运动发酵单胞菌耐受糠醛的分子机制（22108064），2022-2024

10. 国家自然科学基金青年项目，高光调控微藻油脂合成积累过程的机理研究（21908047），2020-2022

11. 湖北省技术创新专项（对外科技合作类），秸秆类资源生产生物能源产品关键技术研究（2019AHB055），2019-2021

12. 湖北省技术创新专项（重大项目），废弃生物资源发酵生产聚γ-谷氨酸和乙醇关键技术研究（2018ACA149），2018-2021

13. 湖北省教育厅科研计划重点项目，薯蓣皂苷生物合成途径中关键糖基转移酶基因的挖掘与功能分析（D20191004），2019-2021

14. 湖北省自然科学基金青年项目，木质纤维素生物炼制过程中抑制物胁迫对半胱氨酸生物合成的影响机制研究（2018CFB288），2018-2020

15. 湖北省自然科学基金面上项目，基于嗜热古菌冰岛硫化叶菌CRISPR-Cas系统的DNA/RNA编辑平台的搭建和优化（2017CFB538），2017-2019

16. 湖北省教育厅青年人才项目，利用酵母内质网滞留系统促进人凝血因子IX（FIX）高活性表达的研究（Q20161007），2016-2018

17. 混合糖发酵糖醇生产菌株开发及应用（横向），2019-2022

18. 运动发酵单胞菌天然产物生产菌株的开发及应用（横向），2020-2023

五、学术论文（部分）

1. Song HY, Yang YF, Li H, Du J, Hu ZS, Chen YH, Yang N, Mei M, Xiong ZQ, Tang K, Yi L, Zhang Y, Yang SH. Determination of nucleotide sequences within promoter regions affecting promoter compatibility between Zymomonas mobilis and Escherichia coli. ACS Synthetic Biology. 2022. In print

2. Li Y, Wang Y, Wang RX, Yan XY, Wang JW, Wang X, Chen SW, Bai FW. He QN, Yang SH.  Metabolic engineering of Zymomonas mobilis for continuous co-production of bioethanol and poly-3-hydroxybutyrate (PHB). Green Chemistry. 2022, 24(6), 2588-2601

3. Yan XY, Wang X, Yang YF, Wang Z, Zhang HY, He QN, Yang SH. Cysteine supplementation enhanced inhibitor tolerance of Zymomonas mobilis for economic lignocellulosic bioethanol production. Bioresource Technology. 2022; 349:126878

4. Pang B, Li J, Eiben CB, Oksen E, Barcelos C, Chen R, Englund E, Sundstrom E, Keasling JD*. Lepidopteran mevalonate pathway optimization in Escherichia coli efficiently produces isoprenol analogs for next-generation biofuels. Metabolic Engineering. 2021, 68, 210-219

5. Lou JY, Wang JW, Yang YF, Yang Q, Li RX, Hu MM, He QN, Du J, Wang X, Li M, Yang SH. Development and characterization of efficient xylose utilization strains of Zymomonas mobilis. Biotechnology for Biofuels. 2021, 14(1):231

6. Hu MM*, Chen XY*, Huang J, Du J, Li M, Yang S#: Revitalizing the ethanologenic bacterium Zymomonas mobilis for sugar reduction in high-sugar-content fruits and commercial products. Bioresource and Bioprocessing. 2021, 8(1):119

7. 杨永富, 耿碧男, 宋皓月, 胡蜜蜜, 何桥宁, 陈守文, 白凤武, 杨世辉. 合成生物学时代基于非模式细菌的工业底盘细胞研究现状与展望. 生物工程学报. 2021, 37(3):1-37

8. 杨永富, 耿碧男, 宋皓月, 何桥宁, 何明雄, 鲍杰, 白凤武, 杨世辉. 运动发酵单胞菌底盘细胞研究现状及展望. 合成生物学. 2021, 2(1): 59-90

9. Li RX, Shen W, Yang YF, Du J, Li M, and YanHg S. Investigation of the impact of a broad range of temperatures on the physiological and transcriptional profiles of Zymomonas mobilis ZM4 for high-temperature-tolerant recombinant strain development. Biotechnology for biofuels. 2021, 14 (1), 1-17

10. Yang Q, Yang YF, Tang Y, Wang X, Chen YH, Shen W, Zhan YY, Gao JJ, Wu B, He MX, Chen SW, Yang SH. Development and characterization of acidic-pH tolerant mutants of Zymomonas mobilis through adaptation and next generation sequencing based genome resequencing and RNA-Seq. Biotechnology for Biofuels. 2020, 13:144

11. Li RX, Jin MJ, Du J, Li M, Chen SW, Yang SH. The Magnesium Concentration in Yeast Extracts Is a Major Determinant Affecting Ethanol Fermentation Performance of Zymomonas mobilis. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2020, 8:957.

12. Qiu MY, Shen W, Yan XY, He QN, Cai DB, Chen SW, Wei H, Knoshaug EP, Zhang M, Himmel ME, Yang SH. Metabolic engineering of Zymomonas mobilis for anaerobic isobutanol production. Biotechnology for Biofuels. 2020, 13:15

13. Yang SH, Franden MA, Wang X, Chou YC, Hu Y, Brown SD, Pienkos PT, Zhang M. Transcriptomic profiles of Zymomonas mobilis 8b to furfural acute and long-term stress in both glucose and xylose conditions. Frontiers in Microbiology. 2020, 11:13

14. Zheng YL, Han JM, Wang BY, Hu XY, Li RX, Shen W, Ma XD, Ma LX, Yi L, Yang SH, Peng WF.  Characterization and repurposing of the endogenous Type I-F CRISPR-Cas system of Zymomonas mobilis for genome engineering. Nucleic Acids Research. 2019, 47:11461-11475

15. Shen W, Zhang J, Geng BN, Qiu MY, Hu MM, Yang Q, Bao WW, Xiao YB, Zheng YL, Peng WF, Zhang GM, Ma LX, and Yang SH. Establishment and application of a CRISPR-Cas12a assisted genome-editing system in Zymomonas mobilis. Microbial Cell Factories. 2019, 18:162.

16. Yang YF, Shen W, Huang J, Li RX, Xiao YB, Wei H, Chou YC, Zhang M, Himmel ME, Chen SW, Yi L, Ma LX, Yang SH. Prediction and characterization of promoters and ribosomal binding sites of Zymomonas mobilis in system biology era. Biotechnology for Biofuels. 2019, 12:52

17. Yang SH, Vera JM, Savvakis GJ, Moskvin OV, Yang YF, McIlwain SJ, Lyu Y, Zinonos I, Hebert AS, Coon JJ, Bates DM, Sato TK, Brown SD, Himmel ME, Zhang M, Landick R, Pappas KM, Zhang YP. Complete genome sequence and the expression pattern of plasmids of the model ethanologen Zymomonas mobilis ZM4 and its xylose-utilizing derivatives 8b and 2032. Biotechnology for Biofuels. 2018, 11:125

18. Wang X., He QN, Yang YF, Wang JW, Haning K, Hu Y, Wu B, He MM, Zhang YP, Bao J, Contreras LM, Yang SH. Advances and prospects in metabolic engineering of Zymomonas mobilis. Metabolic Engineering. 2018, 50:57-73.

19. Yang SH, Land ML, Klingeman DM, Pelletier DA, Lu ST, Martin SL, Guo HB, Smith JC, Brown SD. Paradigm for industrial strain improvement identifies sodium acetate tolerance loci in Zymomonas mobilis and Saccharomyces cerevisiae. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2010, 107:10395–10400

20. Yang SH, Pappas KM, Hauser LJ, Land ML, Chen GL, Hurst GB, et al. Improved genome annotation for Zymomonas mobilis. Nature Biotechnology. 2009, 27:893 –4.

六、 授权发明专利（部分）

1. Yang S, Shen W, Yang Y, Huang J, Yi L, and Ma L. Methods for characterizing biological parts based on dual-fluorescent reporter gene system and biological part library constructed thereon. US2020/0385795A1

2. Yang S, Linger J, Franden A, Pienkos PT, and Zhang M. Biocatalysts with enhanced inhibitor tolerance. US14265039

3. Brown S, and Yang S. Microorganisms having enhanced resistance to acetate and related compositions and methods of Use. US20130078691

4. Brown S, Guss A, Yang S, Karpinets T, and Lynd L. Nucleic acid molecules conferring enhanced ethanol tolerance and microorganisms having enhanced tolerance to ethanol. US20110287499（Licensed，转让）。

5. Brown S and Yang S. Microorganisms having enhanced tolerance to inhibitors and stress. US20100311137

6. Yang C-H, and Yang S. Methods of reducing virulence in bacteria. US20100249234 and WIPO WO/2008/124836

7. 黎佳，杨世辉. 延龄草苷鼠李糖基转移酶及其编码基因与应用. 发明专利：ZL202110135141.4

8. 杨世辉，杨青，唐莹，王婷，易犁. 一种基于YESS分析原核生物中蛋白相互作用的方法. 发明专利：ZL201910142433.3

9. 杨世辉，沈威，杨永富，黄钜，易犁，马立新. 一种基于双荧光报告基因系统鉴定生物元件的方法. 发明专利：ZL201910114635.7

10. 杨世辉，王禺，王静文，陈香宇. 一种基于诱导性启动子鉴定微生物基因功能的方法. 发明专利：ZL201910114635.7

11. 杨世辉，沈威，彭文舫，马立新. 一种基于CRISPR-Cas12a系统的运动发酵单胞菌基因组编辑方法及其应用. 发明专利：CN2019106921120

12. 杨世辉，彭文舫，郑艳丽，易犁，马立新. 一种基于运动发酵单胞菌內源CRISPR-Cas系统的基因组编辑方法及其应用. 发明专利：ZL201910692143.6

13. 彭文舫，杨世辉，郑艳丽，易犁，马立新. 基于运动发酵单胞菌內源CRISPR-Cas系统的多基因位点同时编辑方法及其应用. 发明专利：CN2019106921188

14. 彭文舫，杨世辉，郑艳丽，易犁，马立新. 基于运动发酵单胞菌內源CRISPR-Cas系统的基因组大片段高效删除方法及其应用. 发明专利：ZL201910692120.5

15. 张金建，李勉，杨世辉，黄涛，丁士友，李哲，江雪松，郑晓阳. 一种同步糖化发酵制备纤维素乙醇的方法. 发明专利：ZL201811460694.1

16. 彭文舫，郝怡乐. 一种基于CRISPR-nCas3系统的高效基因组大片段删除方法及应用. 发明专利：ZL202110639401.1

17. 彭文舫，郝怡乐. 一种含nCas3单链核酸酶切酶的工程菌、制备方法及应用. 发明专利：ZL202110639403.0

18. 彭文舫，郝怡乐. 一种nCas3单链核酸酶切酶及其应用. 发明专利：ZL202110638175.5

19. 彭文舫，胡晓韵，易犁，范贤，马立新. 一种AEP环化酶在毕赤酵母中的表达方法及其应用. 发明专利：ZL201910712032.7

20. 彭文舫，胡晓韵，易犁，范贤，马立新. 一种AEP环化酶在大肠杆菌中的融合表达方法、AEP环化酶环化能力鉴定方法及其应用. 发明专利：ZL201910712666.2