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于涛课题组长期致力于利用合成生物学方法，解决可持续制造、绿色能源的生物存储与粮食安全等重大问题。在过去几十年里，大气中的CO2通过热化学、电化学、光化学以及一些耦合策略转化为简单的低碳化合物（C1-3）已经取得了巨大进展。然而，通过这些平台生产复杂的化合物是极其困难的。而以这些平台合成的低碳化合物为底物，可通过微生物细胞工厂转化生产高碳化合物。于涛课题组的前期工作（Nature Catalysis 2022 | 二氧化碳还原合成葡萄糖和脂肪酸https://mpweixinqqcom/s/qTTRuVuwQytCG379Ybe8SQ）表明，通过电化学偶联微生物细胞工厂，成功实现了将CO2变成葡萄糖和脂肪酸（“空气变粮油”），这为将CO2可持续转变成糖衍生食品和化学品提供了一种可行的、高效的方法，其具有更低的成本、更快的速度和更高的生产能力，该成果入选2022年由两院院士评选出的“中国十大科技进展新闻”。随后，于涛课题组又成功的在酵母细胞内构建了一个合成能量系统（细胞“双引擎”设计），可以支持细胞生长并助力脂肪酸高效合成（Nature Metabolism 2022| 理性设计构建合成能量系统双引擎助力细胞工厂https://mpweixinqqcom/s/blgy-XiWRv1EAIn_wVVYZg）。同时，课题组还利用合成生物学和代谢工程手段，将低碳化合物（C1-3）例如甲醇、乙醇、异丙醇等，转化为糖及糖衍生物，包括葡萄糖、肌醇、氨基葡萄糖、蔗糖和淀粉等（Nature Catalysis 2024| 二氧化碳衍生的低碳原料制备粮食化合物https://mpweixinqqcom/s/oqfz54eWC9YiOzxikhU-cQ）。另外，化学工业还面临着如何有效处理产能过剩的副产品、实现资源最大化利用的重大挑战。面对这一难题，近日，中国科学院深圳先进技术研究院于涛课题组与电子科技大学材料与能源学院夏川和郑婷婷教授团队、中国科学技术大学/安徽工业大学曾杰教授团队合作，以处理酚酮产业的副产品丙酮为例，通过构建电催化和生物催化耦合系统，将过剩丙酮以异丙醇（IPA）为媒介转化为对香豆酸、脂肪酸、番茄红素等高附加值天然产物。相关成果“Upcycling surplus acetone into long-chain chemicals using a tandem electro-biosystem”发表在2025年5月26日的Nature Sustainability《自然·可持续性》期刊上。丙酮是一种常用的化工原料和溶剂，目前主要来源是异丙苯法制苯酚的副产品。然而作为苯酚的伴生物，丙酮与苯酚的市场需求差异却很大，造成丙酮产能超额。在重视绿色和可持续发展的今天，如何实现过剩丙酮的高效利用和转化，成为化工行业面临的重要问题和挑战。基于此，研究者在这项工作中提出了一种电催化-合成生物学协同策略，首先通过催化剂和反应器设计，将丙酮经过电化学加氢得到高纯IPA，随后经过定向基因编辑的微生物发酵转化为高附加值的天然产物，为化工副产物的高效消纳与高值化转化提供了全新的解决方案。图1：IPA介导的电-生物催化丙酮升值转化。基于以上思路，首先需要电解丙酮得到高浓度、高纯度的IPA作为生物发酵的原料，即“电子载体”。经济技术分析显示，IPA电合成的经济性依赖于电解效率提升和产物分离纯化过程的成本控制。因此，电子载体的高效合成需要同时对催化剂和反应器设计加以优化。首先，研究者采用应力调控策略，利用引入拉伸应力的钌催化剂（I-Ru）实现了丙酮电化学加氢制异丙醇过程的性能突破。得益于拉伸应力诱导的电子结构优化，I-Ru展现出优异的电催化性能，实现了956%的最大IPA法拉第效率和-240 mA cm-2的IPA偏电流密度。机理实验和理论模拟显示，拉伸应力的引入在降低Ru位点上丙酮加氢能垒的同时，抑制了析氢副反应的发生，从而实现了催化性能的大幅提升。图2：I-Ru催化剂的结构表征和丙酮电化学还原性能评估。图3：I-Ru催化剂在丙酮电化学还原中的机理研究。随后，针对电解产物与电解质溶液分离的问题，研究者采用反向工作模式的双极膜膜电极设计，在避免电解质溶液使用的同时，其内界电场大幅抑制了原料和产物的跨膜损失，结合I-Ru催化剂，实现了纯丙酮到高纯IPA（~100%）的完全转化，并完成了10 cm × 10 cm × 2规模的反应堆栈验证，成功获得了可用于生物发酵的高浓度、高纯度电子载体。图4：高纯IPA（~100%）的直接电合成。在此基础上，研究者通过对酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）进行系统的代谢工程改造，使其能够直接利用电化学生成的高纯IPA作为碳源，实现了从C6（对香豆酸）到C10-C18（游离脂肪酸）乃至C40（番茄红素）系列长链天然产物的选择性合成。图5：基于电合成IPA的生物发酵。本研究从化工副产物资源化利用的角度出发，不仅为清洁电能驱动传统化学工业革新提供了新思路，更为实现绿色化学制造开辟了新途径。未来的研究将聚焦于双极膜膜电极反应器的优化设计、生物发酵代谢通路的调控以及电-生物催化耦合系统应用的拓展。本研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金、四川省自然科学基金、广东省重点领域研发计划、深圳市科技计划、招商局集团和中海石油化学公司等多个项目的资助。

合成实现转化 IPA 生物

李佳月 2025-05-27 16:04:08

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We are invitingmotivated and talented postdocs with a strong background inSynthetic Biology, metabolic engineering, system biology or evolution engineering to join us in ShenZhen Candidates with the following research experience will be givenprimary consideration: yeast genetics,molecular biology, omics-data analysis, analytical chemistry, and biochemistry Application process Interested and qualified candidates should send an email describing their motivation and research interests along with a CV and representative publications to taoyu@siataccn Please give clear indication of your research area in the subject of your email Contact information Tel: Address: 1068 Xueyuan Avenue, Shenzhen University Town, Shenzhen, PR China

research biology email Shenzhen engineering

系统管理员 2025-04-25 10:55:59

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岗位描述： 1本岗位专业要求为生物、代谢工程等相关专业，优先考虑具有分子克隆、微生物培养与遗传操作、分析化学（质谱、色谱）、进化工程、生物信息学等研究经验者。 2在高级研究人员的指导下，进行研究工作和辅助工作；按计划完成科研任务；在相关专业刊物上发表科研成果。积极参与各类学术活动。承担领导交办的各项工作。应聘要求： 1 生物、代谢工程等相关专业硕士学历; 2 团队合作意识强，认真负责的工作态度，积极创新的科研热情; 3 优先考虑有以下研究经验者：分子克隆、微生物培养与遗传操作、分析化学（质谱、色谱）等; 4 协助PI组织处理科研相关的事务性工作。福利待遇： 1提供有竞争力的薪资待遇（面议）； 2午餐补贴，五险一金，年底奖金，带薪年假10天起。申请方式: 有意申请者请将申请材料(个人简历、代表性论文)发送至: taoyu@siataccn，邮件标题格式 “研究助理应聘-姓名”

工作研究科研相关专业

系统管理员 2025-04-25 10:53:50

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岗位描述：拟招聘具有分子生物学、细胞生物学、生物化学、生物工程相关研究背景技术员1名应聘要求： 1 生物、代谢工程等相关专业本科学历; 2 团队合作意识强，认真负责的工作态度，积极创新的科研热情; 3 优先考虑有以下研究经验者：分子克隆、微生物培养与遗传操作、分析化学（质谱、色谱）等; 4 协助PI组织处理科研相关的事务性工作。福利待遇： 1提供有竞争力的薪资待遇（面议）； 2午餐补贴，五险一金，年底奖金，带薪年假10天起。申请方式: 有意申请者请将申请材料(个人简历、代表性论文)发送至: taoyu@siataccn，邮件标题为“技术员应聘-姓名”。

相关 技术员 研究工作科研

系统管理员 2025-04-25 10:52:48

Patents

[1]Method for detecting protein stability and uses thereof, Ronggui Hu, Tao Yu, Yonghui Tao, US20160068861A1 [2]Fungal cells and methods for production of very long chain fatty acid derived products, Florian David, Verena Siewers, Anastasia KRIVORUCHKO, Leonie WENNING, Tao Yu, Yong-jin ZHOU, Jens Nielsen, US20180112240A1 [3]Yeast strains and construction methods for the synthesis of ferulic acid and its application in the preparation of ferulic acid and piperine metabolites, Zhehao Jin, Tao Yu, CN116622532A [4]A kind of Saccharomyces cerevisiae engineering strain fermented by glucose-ethanol co-carbon source with high geraniol yield, and its construction method and application, Tao Yu,Zhehao Jin, Xuemei Zhao, Fei Tian,CN117126755A [5]A recombinant yeast strain for synthesizing aromatic compounds, and its construction method and application, Tao Yu,Zhehao Jin,CN118109326A

Tao Yu construction acid application

系统管理员 2025-04-25 10:50:16

Papers

Corresponding author authors co-first

系统管理员 2025-04-25 10:48:27

Papers

Liu C#, Zhao J#, Tang H#, Xue J, Xue W, Li X, Li H, Jiang Q, Zheng T*, Yu T*, Zeng J*, Xia C* Upcycling surplus acetone into long-chain chemicals using a tandem electro-biosystem Nature Sustainability, 2025 Li Y, Wang X, Chen K, Zhuang Z, Tang H, Yu T*, Cao W*Efficient production of 2′-fucosyllactose in Pichia pastoris through metabolic engineering and constructing an orthogonal energy supply systemSynthetic and Systems Biotechnology, 2025, 10(3):807-815 Lu X#, Chang M#, Li X#, Cao W, Zhuang Z, Wu Q, Yu T*,Yu A* and Tang H*Metabolic engineering for sustainable xylitol production from diverse carbon sources in Pichia pastorisMicrobial Cell Factories, 2025, 24: 59 Chen K#, Maimaitirexiati G#, Zhang Q, Li Y, Liu X, Tang H, Gao X, Wang B*, Yu T*, Guo S* CRISPR-Cas9-based one-step multiplexed genome editing through optimizing guide RNA processing strategies in Pichia pastoris Synthetic and Systems Biotechnology, 2025, 10(2): 484-494 Yang Y, Liu Q, Tian S, Yu T Research progress in energy metabolism design of cell factoriesChinese Journal of Biotechnology, 2025, 41(3): 1098-1111

Yu Li Tang pastoris Pichia

系统管理员 2025-04-25 10:48:15

Papers

Sun D, Wu L, Lu X, Li C, Xu L, Li H, He D, Yu A, Yu T, Zhao J, Tang H, Bao XEngineering transcriptional regulatory networks for improving second-generation fuel ethanol production in Saccharomyces cerevisiaeSynthetic and Systems Biotechnology, 2024, 10(1): 207-217 Zhuang Z#, Wan G#, Lu X, Xie L, Yu T* and Tang H*Metabolic engineering for single-cell protein production from renewable feedstocks and its applicationsAdvanced Biotechnology,2024, 2:35 Bai Z, Guo S, Yang Y, Zhuang Z, Cao W, Yang Y, Yu T, Tang HMicrobial production of food compounds with carbon dioxide and derived low-carbon molecules as substratesChinese Journal of Biotechnology, 2024, 40(8):2731-2746 Zeng T, Jin Z, Zheng S, Yu T, Wu RDeveloping BioNavi for Hybrid Retrosynthesis PlanningJACS Au, 2024, 4(7):2492-2502 Guo S，Zhang Q，Gulikezi·M，YANG Y，Yu T* Advances in microbial production of liquid biofuels Synthetic Biology Journal, 2024, 5:1-16 Tang H#, Wu L#, Guo S#,CaoW, MaW, WangX,ShenJ,WangM, ZhangQ, Huang M, Luo X, Zeng J, KeaslingJ*,Yu T*Metabolic engineering of carbohydrate-derived foods and chemicals production in yeastNature Catalysis,2024, 7:21-34

production Yu Tang Biotechnology Guo

系统管理员 2025-04-25 10:45:52

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Wang X, Li Y, Jin Z, Liu ,Gao X,Guo S*, Yu T*A novel CRISPR/Cas9 system with high genomic editing efficiency andrecyclable auxotrophic selective marker for multiple-step metabolicrewriting in Pichia pastorisSynthetic and Systems Biotechnology, 2023, 8(3):445-451

pastoris Pichia rewriting metabolic Liu

系统管理员 2025-04-25 10:42:25

Papers

YuT*,LiuQ, Wang X, Liu X, Chen Y andNielsen J*Metabolic reconfiguration enables syntheticreductive metabolism in yeastNatureMetabolism,2022, 4(11): 1551-1559 Zhang H#, Li Z#, Zhou S, Li S, Ran H, Song Z,Yu T& Yin W*A fungal NRPS-PKS enzyme catalyses the formation of the ﬂavonoid naringeninNature Communications,2022,13(1):6361 Zheng T#, Zhang M#, Wu L#, Guo S, Liu X, Zhao J, Xue W, Li J, Liu C, Li X, Jiang Q, Bao J, Zeng J*, Yu T* and Xia C*Upcycling CO2 into energy-rich long-chain compounds via electrochemical and metabolic engineering Nature Catalysis2022,5:388–396 Guo S, Wu L, Liu X, Wang B, Yu T*Developing C1-based metabolic network in methylotrophy for biotransformationSynthetic Biology Journal, 2022, 3(1):116-137

Nature Yu Liu Li metabolic

系统管理员 2025-04-25 10:40:41