【媒体生科】工业生物技术湖北省重点实验室——湖北大学

工业生物技术湖北省重点实验室是湖北省生物学一级重点学科、湖北省生物化学与分子生物学、遗传学两个省级重点学科、湖北省生物化学与分子生物学特色学科及化学生物学国家基础学科人才培养基地重点支持建设的实验室，于2007年1月被批准为校级重点实验室，2008年10月被省教育厅、省科技厅联合批准为省重点实验室。实验室主任马立新，为“琴园学者”特聘教授I岗，3344体育会员副院长，湖北省新世纪人才工程第二层次人才，自2006年开始享受国务院特殊津贴，“十五”科技工作先进个人。

一、实验室总体定位

工业生物技术湖北省重点实验室是专门从事工业规模生产中使用或部分使用的生物技术研究，是生物技术和工业工程技术的研究中心和人才培养基地。依托湖北省丰富的生物资源优势，针对地方生物产业经济发展的需求，为基因资源发掘技术和方法研究提供理论依据和技术平台；为酶与蛋白质工程研究提供智力支撑；很好地服务于微生物和植物代谢工程研究；为生物材料等产业化研究提供理论基础和技术支持。

二、研究方向与主要研究内容

湖北大学工业生物技术湖北省重点实验室包括基因资源开发与应用研究、酶与蛋白质工程研究、微生物与植物细胞代谢工程研究、生物质资源综合利用开发研究四个研究方向，

研究方向一：基因资源开发与应用研究

本方向有教授2人，副教授5人，共有三个子研究方向：

（1）建立基因资源发掘技术和方法；

（2）建立高通量表达克隆技术；

（3）获得一批具有重要应用价值酶的编码基因；

在此研究方向，本实验室在建设期间内获得1项国家“973”项目、3项国家“863”项目、1项“十一五”重大科技专项、10项国家自然科学基金、4项省部级以上课题，以及横向合作课题40余项。授权国家发明专利12项，发表SCI论文22篇。此方向的研究水平达到了国家先进、国内领先。

本实验室在基因资源挖掘的研究方向上发展了一种依赖于大肠杆菌DNA修复系统的引物自身退火连接技术，该方法不依赖于PCR，合成的寡核苷酸序列在试管中直接退火后与载体骨架直接转化大肠杆菌，并在大肠杆菌中通过其自身的DNA修复系统连接即可得到所需的重组质粒。该方法简单直接，省去了传统方法中PCR、体外连接等繁琐的实验步骤。与此同时，我们还在研究一种基于抗生素抗性基因重构的DNA合成方式。首先构建携带有7bp超短双链的16000余个质粒组成的文库，然后根据目的基因的序列进行组合连接，所得到的重组子通过抗生素抗性直接筛选。该方法不需要合成引物，同时筛选方法也非常直接简便，因此可以大大节约合成成本。

在本实验室进一步完善常规的克隆技术的同时，通过建立高通量表达克隆技术，获得一批具有重要应用价值酶的编码基因。上述研究的开展将从方法学的角度解决目的基因获得的问题，从源头解决基因资源获取的问题，同时可以获得数量庞大的具有重要应用前景的工业酶编码基因，培养一批基因资源开发应用方面具有国内重要影响力的教授队伍，确立本实验室在该领域的优势地位。

研究方向二：酶与蛋白质工程研究

本方向有教授4人，副教授4人，共有两个子研究方向：

（1）运用DNA重组技术，开发若干工业用酶(重组酶)；通过蛋白质工程技术，对工业酶基因进行修饰和改造，产生遗传修饰酶，筛选出符合需要的优质酶。设计新的工业酶基因，合成自然界不曾有过的、性能稳定、催化效率更高的新酶。

（2）利用细胞表面展示技术开发全细胞生物催化剂，改变酶的应用形式，以使其适于大规模的低成本广泛应用，并发掘其它功能蛋白、各种人细胞因子或功能性活性肽的改性及应用研究。

此研究方向上，本实验室获得2项国家“863”、1项国家级星火技术重点项目、1项教育部新世纪人才计划、4项国家自然科学基金、8项省部级以上项目、横向合作项目20余项。授权国家发明专利7项，其中有四项发明专利被企业采用，创造了很大经济效益，发表SCI论文17篇，并且多篇发表在《BMC Biotechnology》、《Applied Microbiology and Biotechnology》、《Protein Expression and Purification》等专业学术期刊，获得湖北省科技进步二等奖1项，武汉市科技进步三等奖1项。

本实验室设立的酶与蛋白质工程研究方向，结合目前我国和湖北省社会发展, 紧跟国际发展前沿，将致力于酶与蛋白质分子的改性、进化及高效表达。利用分子生物学技术、基因工程、蛋白质分子理性设计和定向进化技术，建立快速、高效的蛋白质工程技术，对现有酶分子进行改性，提高其稳定性、比活性等，拓宽酶的应用范围。建立全新的DNA shuffling技术，可快速在任何位点引入突变，克服传统DNA shuffling技术筛选容量大、产生无义突变及限于同源片段之间重组的局限。利用建立的多种高拷贝表达系统进行高效表达，提高表达产量，得到高活性的酶。利用“生物砖”和抗性基因重构方法，建立几种高拷贝表达载体，实现目的蛋白质的高效表达。

同时，本实验室利用细胞表面展示技术开发全细胞生物催化剂，改变酶的应用形式，使其适于大规模、低成本的应用。利用超折叠GFP的可溶性、分泌性及可视性，构建能在大肠杆菌分泌表达的载体，实现了多种功能肽及蛋白质在大肠杆菌中的分泌表达，解决了胞内表达形成包涵体及提纯困难等难题，同时实现可视化表达。本实验室已经在酶基因资源挖掘、酶分子改造、全细胞生物催化剂的研究开发等方面具有丰富的积累。

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