报告题目：木质素的生物降解与高值转化

 报 告 人：谢尚县（华中科技大学教授）

 报告时间：2024年12月10日（星期二）上午10:00

 报告地点：大学城校区B6-207会议室

 主办单位：生物科学与工程学院 

 报告人简介：

 谢尚县，华中科技大学生命科学与技术学院生物技术系主任、环境资源微生物技术研究所所长，教授，博士生导师，湖北省高层次创新人才，华中卓越学者，楚天学者、黄鹤英才。中国微生物学会环境微生物学专业委员会委员，中国菌物学会海洋与淡水菌物学专业委员会委员，中国化工学会生物化工专委会-青年学者工作委员会委员、湖北省微生物学会常务理事和湖北省合成生物学会理事。始终致力于生物质的生物降解与转化和基于合成生物学的绿色生物制造等领域的微生物学研究。基于系统合成生物学的创新理性设计，构建木质素到生物能源、生物材料、生物医药等高值物质的多元转化平台。在NatureCommunications、Advanced Science、Biomaterials等期刊上发表了40多篇关于生物质增值和微生物降解的学术论文。主持/承担国家“前沿生物技术“重点研发项目课题、国家自然科学基金面上项目、国家“合成生物学”重点研发项目、华中科技大学自主创新基金、校企合作等项目十余项。受邀担任BioDesign Research、Biotechnology and Applied Biochemistry、Frontiers in Bioengineering and Biotechnology等SCI期刊副编辑以及Microbial Biotechnology、Journal of Fungi、Acta microbiologica Sinica等期刊特邀编辑和AppliedEnvironmentalMicrobiology、Microbial Biotechnology等期刊编委。

 报告摘要：

木质素是由苯丙烷结构单元通过多种化学键交联组成的复杂芳香族高聚物，微生物利用漆酶和过氧化物酶类等降解酶对木质素不同化学连键进行非特异性断裂。我们最近研究发现，裂解性多糖单加氧酶（LPMO）不仅具有已揭示的纤维素氧化功能，同时具有氧化木质素的功能，可通过醌氧化还原循环途径增强胞外 Fenton 反应，并与过氧化物酶协同氧化断裂木质素内部的交联结构，降低木质纤维素的转化抗性。另外，木质素解聚后产生的芳香族化合物结构和组成复杂，不同芳香族单体在不同位置上都含有1-2个甲基，致使下游木质素转化以及产品纯化困难，这是木质素生物转化利用的瓶颈问题和最关键限速步骤。在我们的研究中发现，浑浊红球菌PD630具有高效地转化木质素解聚后混合芳香族单体的代谢能力，可实现多元芳香族化合物的非特异性去甲基化而转化为主要的芳香族中心代谢中间体。通过功能组学分析以及突变菌株构建，对所选基因进行了功能筛选，并且结合体外酶学验证了PD630对木质素源芳香族化合物的去甲基机制。在此基础上，进一步通过合成生物学以及代谢工程手段，构建菌株底物自诱导智能调控体系，并利用挖掘的新型芳香族脱甲基酶构建木质素转化人工菌株，实现木质素到生物塑料的高效转化。同时，利用木质素的高分子材料结构特性，设计温敏性木质素基纳米凝胶栓塞剂表现出极高的机械强度、肿瘤药物的高负载量和优异缓释特性，可显著抑制肿瘤生长和转移，从而实现木质素解聚后小分子与残留高分子的完全资源化利用。