聚焦新科技革命背景下科教融合驅(qū)動(dòng)生物工程專業(yè)本科拔尖人才培養(yǎng)體系的迭代升級，2024年12月7日，由四川大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院、教育部“資源碳中和關(guān)鍵核心技術(shù)”集成攻關(guān)大平臺(tái)、四川省微生物學(xué)會(huì)合成生物學(xué)專業(yè)委員會(huì)聯(lián)合主辦的第9-14期四川大學(xué)“大川小生”學(xué)科前沿講壇在四川大學(xué)望江校區(qū)舉行。這也是“三鎮(zhèn)一谷”為核心的“大川小生”教研走廊系列活動(dòng)。“三鎮(zhèn)一谷”即以“大川小生”教學(xué)沙龍為抓手的教學(xué)創(chuàng)新與教學(xué)思政小鎮(zhèn)、以“大川小生”學(xué)科前沿講壇為抓手的科教融合小鎮(zhèn)、以“大川小生”產(chǎn)業(yè)論壇為抓手的產(chǎn)教融合小鎮(zhèn)以及以金課、金師、金地（實(shí)踐基地）為目標(biāo)的教學(xué)基建山谷。本次活動(dòng)由四川大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院輕工生物技術(shù)教研室、2023級生物質(zhì)科學(xué)與工程創(chuàng)新班501班聯(lián)合承辦。
來自江南大學(xué)、浙江大學(xué)、中山大學(xué)和華南理工大學(xué)的相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜遥瑖@植物天然產(chǎn)物的合成生物制造、基于人工智能的合成路線設(shè)計(jì)以及蛋白元件高效制備等角度，共同探討了新一代合成生物制造的前沿進(jìn)展。論壇由四川大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院田永強(qiáng)教授、2023級生物質(zhì)科學(xué)與工程創(chuàng)新班501班班主任秦久福研究員共同主持，四川大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院吳重德教授、鄧銳杰副研究員、李霞博士、蔣光陽博士等50余名師生出席了論壇。
2023級生物質(zhì)科學(xué)與工程創(chuàng)新班501班學(xué)生代表與專家合影
田永強(qiáng)教授主持論壇
周景文教授作報(bào)告
國家重大人才工程特聘教授、江南大學(xué)未來食品科學(xué)中心周景文教授作題為“植物天然產(chǎn)物的合成生物制造”的報(bào)告。合成生物技術(shù)的發(fā)展，使得人們可以利用微生物以更可持續(xù)的方式生產(chǎn)黃酮、萜類等多種食品和醫(yī)藥原料。為了實(shí)現(xiàn)重要植物天然產(chǎn)物的合成生物技術(shù)生產(chǎn)，需要解決重要原生合成代謝途徑挖掘、酶理性改造與高效表達(dá)、代謝途徑平衡調(diào)控、產(chǎn)物分泌與產(chǎn)物耐受等問題。在報(bào)告中，周景文教授向大家著重介紹了其團(tuán)隊(duì)結(jié)合高通量測序和深度學(xué)習(xí)等手段，解析了多種重要植物天然產(chǎn)物合成代謝過程，以及建立了基于人工智能的酶挖掘與理性設(shè)計(jì)、基于深度學(xué)習(xí)和生成模型的代謝網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、基于生物傳感器和微流控技術(shù)的高通量篩選、基于高強(qiáng)度啟動(dòng)子和高拷貝位點(diǎn)的限速酶超高效表達(dá)等策略，從而實(shí)現(xiàn)了多種在食品與醫(yī)藥領(lǐng)域具有重要價(jià)值的植物天然產(chǎn)物的合成生物制造。
連佳長教授作報(bào)告
國家級青年專家、浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院連佳長教授作題為“抗癌藥物長春堿的合成生物制造”的報(bào)告。報(bào)告中，連佳長教授重點(diǎn)介紹了其團(tuán)隊(duì)利用畢赤酵母細(xì)胞工廠來高效合成長春質(zhì)堿。研究團(tuán)隊(duì)利用表征的整合位點(diǎn)，以異胡豆苷和荊芥醇作為節(jié)點(diǎn)，將長春質(zhì)堿合成途徑分成三個(gè)功能模塊，在畢赤酵母內(nèi)分模塊依次進(jìn)行整合和優(yōu)化，首次在畢赤酵母中實(shí)現(xiàn)了長春質(zhì)堿的從頭合成。長春質(zhì)堿途徑是迄今為止在非模式菌株中構(gòu)建的最為復(fù)雜的生物合成途徑，證明了畢赤酵母作為合成植物天然產(chǎn)物細(xì)胞工廠的優(yōu)勢和巨大潛力。報(bào)告會(huì)上，連老師還向在場的研究生提供了關(guān)于做科研寶貴的經(jīng)驗(yàn)性建議，鼓勵(lì)大家在科研道路上不畏艱難，勇于創(chuàng)新。
趙鑫銳教授作報(bào)告
國家級青年專家、江南大學(xué)生物工程學(xué)院趙鑫銳研究員作題為“微生物高效合成血紅素及其結(jié)合蛋白”的報(bào)告。血紅素是一種含鐵的四吡咯化合物，廣泛存在于血紅蛋白、肌紅蛋白、過氧化氫酶、細(xì)胞色素c和細(xì)胞色素P450中，并在生物體內(nèi)執(zhí)行許多重要的生理功能。趙鑫銳研究員團(tuán)隊(duì)通過代謝工程手段，在大腸桿菌和酵母等微生物中構(gòu)建了高效的血紅素生產(chǎn)平臺(tái)，并通過比較轉(zhuǎn)錄組學(xué)開發(fā)血紅素生物傳感器實(shí)現(xiàn)了血紅素蛋白的高產(chǎn)。
巫瑞波教授作報(bào)告
國家級青年專家、中山大學(xué)藥學(xué)院巫瑞波教授作題為“AI& OM/MM數(shù)理雙驅(qū)的合成路線規(guī)劃與酶催化設(shè)計(jì)”的報(bào)告。報(bào)告中，巫瑞波老師介紹了利用人工智能（AI），量子-經(jīng)典(QM/MM)力學(xué)、多尺度模擬技術(shù)、大數(shù)據(jù)挖掘和深度學(xué)習(xí)策略相結(jié)合的創(chuàng)新方法，推動(dòng)了天然產(chǎn)物的合成路線規(guī)劃和酶催化設(shè)計(jì)。特別是在酶改造方面，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)通過理性設(shè)計(jì)，單一突變的酶變體能夠?qū)崿F(xiàn)催化功能的完全轉(zhuǎn)變，這是非理性設(shè)計(jì)難以達(dá)到的，為天然產(chǎn)物合成中的關(guān)鍵酶改造提供了全新的視角和理解。
楊曉峰教授作報(bào)告
中國生物工程學(xué)會(huì)青年工作委員會(huì)委員、華南理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院楊曉鋒教授作題為“新一代蛋白高效制備與工程”的報(bào)告。蛋白質(zhì)是生物領(lǐng)域重要的大分子，但其挖掘、制備、分離等操作的復(fù)雜性制約著蛋白質(zhì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的效率。楊曉鋒團(tuán)隊(duì)針對這些問題，開發(fā)cSAT技術(shù)以及優(yōu)化得到的cSAT2.0技術(shù)。通過特異性聚集沉淀實(shí)現(xiàn)了蛋白質(zhì)高效純化。利用Spy蛋白標(biāo)簽與蛋白質(zhì)的互作實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)高效固定，實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)高效回收以及分子相互作用檢測。最后還利用AI開發(fā)了DeepMineLys蛋白質(zhì)高效挖掘系統(tǒng)，挖掘到的溶菌酶成為目前發(fā)現(xiàn)最有效的溶菌酶。楊曉鋒教授的工作為蛋白質(zhì)領(lǐng)域提供了高效的操作工具。
龔勁松教授作報(bào)告
侯德榜化工科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)青年獎(jiǎng)獲得者、江南大學(xué)生命科學(xué)與健康工程學(xué)院龔勁松教授作題為“高性能腈水解酶的開發(fā)及應(yīng)用研究”的報(bào)告。腈水解酶催化腈化合物水解成羧酸，常用于食品、制藥和化學(xué)工業(yè)。而酶的熱穩(wěn)定性對延長反應(yīng)時(shí)間和重復(fù)使用至關(guān)重要。龔勁松團(tuán)隊(duì)利用基于功能酶基因挖掘策略創(chuàng)制了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的特異性腈水解酶，打破了國外壟斷。并開發(fā)祖先序列-結(jié)構(gòu)-分子動(dòng)力學(xué)(ASSMD)策略，挖掘高性能極端嗜熱生物的祖先酶。經(jīng)過分析優(yōu)化得到了可耐受沸水溫度的耐熱腈水解酶ASR135-M4。龔勁松教授為腈水解酶的生物轉(zhuǎn)化以及高性能酶分子挖掘提供了新方法。
秦久福研究員主持開放討論環(huán)節(jié)
在開放討論環(huán)節(jié)，各位專家學(xué)者耐心細(xì)致地回答了學(xué)生們提出的問題。針對部分本科生提出的基礎(chǔ)性問題，專家們以通俗易懂的語言進(jìn)行了解釋，幫助學(xué)生們加深了對相關(guān)理論和實(shí)踐的理解。而對于研究生提出的較為專業(yè)和前沿的問題，學(xué)者們則結(jié)合自身的研究經(jīng)歷與領(lǐng)域洞見，提供了深入而富有啟發(fā)性的解答，不僅拓寬了學(xué)生的視野，也為他們今后的學(xué)術(shù)研究提供了寶貴的建議。此外，研討會(huì)還就未來學(xué)術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵方向和技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了討論，專家們鼓勵(lì)學(xué)生們積極參與科研實(shí)踐，注重跨學(xué)科思維的培養(yǎng)，并強(qiáng)調(diào)了國際化視野在當(dāng)今學(xué)術(shù)研究中的重要性。整場互動(dòng)氣氛融洽而熱烈，不僅讓學(xué)生們對專業(yè)領(lǐng)域有了更深層次的理解，也激發(fā)了他們探索學(xué)術(shù)未知的熱情。
