团队名称
新酶设计
团队简介
团队主要致力于新酶改造设计研究。利用生物大数据、人工智能、自动化等技术，设计合成了全新的甲醛缩合酶，解决了淀粉合成途径中从一碳到多碳的聚合难题，并在国际上首次实现从甲醛到乙酰辅酶A、再到可降解塑料的无碳损人工生物合成；创建了合成紫杉醇、灯盏花素等天然产物的细胞工厂，将天然替代品的生产效率提升了6000多倍；开发了新型长片段DNA聚合酶，搭建了国内首台Kb级基因拼接仪与合成仪。已在Science、Nature Communications、Nature Plant、Molecular Plant、ACS Catalysis、PLoS Biology等刊物上发表SCI论文100余篇；申请专利40余项；相关成果分别获得2020年云南省科学技术进步奖特等奖、2021年中国科学院年度团队、2022年天津市自然科学特等奖、2024年中国技术市场协会金桥奖二等奖、2024年度发明创业奖二等奖等。团队成员入选国家WR、国家自然科学基金优秀青年基金、天津市杰出青年基金、中国科学院人才计划等。
团队负责人
江会锋
团队成员
程健、赵青、卢丽娜、赵慧如
研究方向
1. 蛋白智能设计与改造：解析自然界蛋白质进化规律与催化机理，利用深度学习算法开发蛋白元件智能设计与改造方法，结合自动化流程实现蛋白功能元件的快速从头设计与改造。
2. 蛋白酶功能开发与应用：围绕长片段基因合成需求，开发DNA聚合酶等核心元件，实现Kb级基因高效快速合成；围绕植物天然产物开展功能元件挖掘、代谢途径解析、细胞工厂构建等研究，创建植物天然产物微生物异源合成新模式；围绕双碳目标，根据化学合成的原子经济性原则，构建全新的二氧化碳生物利用新途径，开创以二氧化碳为原料的生物制造新路线。
教学科研成果
科研项目情况
[1] 国家自然科学基金面上项目：基于翻译组学的酵母有氧发酵途径翻译调控的进化机制研究，2015-2018
[2] 中国科学院重点部署项目：碳链延长酶的设计与新型固碳反应，2016-2018
[3] 国家自然科学基金面上项目：黄酮羟化酶底物识别机理与双加氧酶理性设计研究，2017-2020
[4] 重大新药创制科技重大专项：灯盏花素合成生物学研究，2018-2020
[5] 天津市杰出青年科学基金：灯盏花素细胞工厂优化与应用，2018-2022
[6] 天津市合成生物技术创新能力提升行动：工业底盘细胞人工设计与合成—人工电能细胞合成，2019-2022
[7] 国家自然科学优秀青年基金项目：代谢合成生物学，2020-2022
[8] 中国科学院战略性先导科技专项A：光呼吸回补代谢途径设计与定向进化优化，2020-2024
[9] 中国科学院战略性先导科技专项C：多碳聚合与淀粉分子合成，2023-2026
[10] 国家自然科学基金联合基金项目：香榧健康功能成分金松酸和香榧酯代谢合成及协同调控机制，2024-2027
主要学术成果
代表性论文
[1] Zhou H C, Sun J Q, Cheng J, Wu M, Bai J, Li Q, Shen J, Han M M, Yang C, Li L P, Liu Y W, Cao Q C, Liu W D, Xiao H X, Dong H J*, Gao F*, Jiang H F*. Deciphering the assembly process of PQQ dependent methanol dehydrogenase. Nature communications, 2025, 16:6672.
[2] Zeng P, Zong H, Han Y W, Zhang W X, Tian Z Z, Zhou B T, He J, Zhang Y T, Liu X N, Liu L, Zhou T G, Li Q, Yu Y, Peng Y M, Zhu W B, He S M, Zhang G H, Jiang H F*, Yang S C*，Cai J*. Two Melanthiaceae genomes with dramatic size difference provide insights into giant genome evolution and maintenance. Nature Plant, 2025, 11:1500.
[3] Wang Q, Liu X N, Zhang H J, Chu H Y, Shi C, Zhang L, Bai J, Liu P, Li J, Zhu X X, Liu Y W, Chen Z X, Huang R, Chang H, Liu T, Chang Z Z *, Cheng J*, Jiang H F*. Cytochrome P450 Enzyme Design by Constraining the Catalytic Pocket in a Diffusion Model. Research, 2024, https://doi.org/10.34133/research.0413.
[4] Song X T, Wang Q, Zhu X X, Fang W H, Liu X N, Shi C, Chang Z Z*, Jiang H F*, Wang B J*. Unraveling the Catalytic Mechanism of Taxadiene-5α-hydroxylase from Crystallography and Computational Analyses. ACS Catalysis, 2024,14:3912.
[5] Liu Y Q, Wang Q, Liu X N, Cheng J*, Zhang L, Chu H Y, Wang R Y, Li H R, Chang H, Ahmed Nida, Wang Z H, Liao X P*, Jiang H F*. pUGTdb: A comprehensive database of plant UDP-dependent glycosyltransferases. Molecular Plant, 2023, 16: 1.
[6] Lu X Y, Li J L, Li C Y, Lou Q Q, Peng K, Cai B J, Liu Y, Yao Y H, Lu L N, Tian Z Y, Ma H W, Wang W, Cheng J*, Guo X X*, Jiang H F*, Ma Y H. Enzymatic DNA Synthesis by Engineering Terminal Deoxynucleotidyl Transferase. ACS Catalysis, 2022, 12: 2988.
[7] Cheng J, Wang X, Liu X N, Zhu X X, Li Z H, Chu H Y, Wang Q, Lou Q Q, Cai B J, Yang Y Q, Lu X Y, Peng K, Liu D Y, Liu Y W, Lu L N, Liu H, Yang T, Ge Q J, Shi C C, Liu G C, Dong Z W, Xu X*, Wang W*, Jiang H F*, Ma Y H. Chromosome-level genome of Himalayan yew provides insights into the origin and evolution of the paclitaxel biosynthetic pathway. Molecular Plant, 2021, 14:1.
[8] Cai T, Sun H B, Qiao J, Zhu L L, Zhang F, Zhang J, Tang Z J, Wei X L, Yang J G, Yuan Q Q, Wang W Y, Yang X, Chu H Y, Wang Q, You C, Ma H W, Sun Y X, Li Y, Li C, Jiang H F, Wang Q H, Ma Y H*. Cell-free chemoenzymatic starch synthesis from carbon dioxide. Science, 2021, 373:1523.
[9] Lu X Y, Liu Y W, Yang Y Q, Wang S S, Wang Q, Wang X Y, Yan Z H, Cheng J, Liu C, Yang X, Luo H, Yang S, Gou J R, Ye L Z, Lu L N, Zhang Z D, Guo Y, Nie Y, Lin J P, Li S, Tian C G, Cai T, Zhuo B Z, Ma H W, Wang W, Ma Y H, Liu Y J*, Li Y*, Jiang H F*. Constructing a Synthetic Pathway for Acetyl-Coenzyme A from One-Carbon through Enzyme Design. Nature communications, 2019, 10:1378.
[10] Liu X N, Cheng J, Zhang G H, Ding W T, Duan L J, Yang J, Kui L, Cheng X Z, Ruan J X, Fan W, Chen J W, Long G Q, Zhao Y, Cai J, Wang W, Ma Y H, Dong Y, Yang S C*, Jiang H F*. Engineering yeast for the production of breviscapine by genomic analysis and synthetic biology approaches. Nature communications, 2018, 9:448.
授权发明专利
[1] 一种末端脱氧核糖核苷转移酶变体及其应用，中国发明专利，ZL201910834783.6
[2] 核苷转移酶的新功能及应用，中国发明专利，ZL202011177308.5
[3] 催化甲醛合成羟基乙醛的酶及其应用，中国发明专利，ZL201710096307.X
[4] 一种丙烯酸的生物合成方法及应用，中国发明专利，ZL201711047658.8
[5] 黄酮-8-羟化酶及其在8-羟基黄酮化合物合成中的应用，中国发明专利，ZL202010740690.X
[6] 一种灯盏花糖基转移酶、制备方法及其应用，中国发明专利，ZL201410620716.1
[7] 催化甲醛合成羟基乙醛和/或1,3-二羟基丙酮的酶及其应用，美国发明专利，US11802280
[8] 一种聚糖酶及其在川芎嗪生物合成中的应用，中国发明专利，ZL202010060670.8
[9] 白藜芦醇-3-糖基转移酶及其在虎杖苷合成中的应用，中国发明专利，ZL202110114132.7
[10] 一种产灯盏乙素的重组解脂耶氏酵母及其构建方法和用途，中国发明专利，ZL202210476510.0
获奖情况
研究成果分别获得2020年云南省科学技术进步奖特等奖、2021年中国科学院年度团队、2022年天津市自然科学特等奖、2024年中国技术市场协会金桥奖二等奖、2024年度发明创业奖二等奖等。
出版专著情况
[1] 江会锋，马延和。工业合成生物学[M]。北京：科学出版社；济南：山东科学技术出版社，2025。
成果转化及应用
1. 生物-化学偶联实现新橙皮苷二氢查尔酮（NHDC）工业化生产，相关技术与国内企业签订横向技术许可合同，总金额约千万元。
2. 创建CO2人工转化新路线，相关成果估值5763万元入资国家合成生物技术创新中心公司。
3. DNA生物合成技术，相关成果以1000万元转化，孵化公司天津中合基因科技有限公司获批国家高新技术企业、国家科技型中小企业，股权融资到位超过亿元。
联系方式
Email：jianghuifeng@mail.tust.edu.cn
