本课题组主要从事利用合成生物学技术进行基因编辑工具优化改造，并应用于天然药物新药开发和重点药物生物合成路径改造等研究工作。具体方向包括：微生物基因编辑工具的开发和优化，探索微生物中天然产物的生物合成和高效发酵生产，利用合成生物学技术设计合成含氟新分子等。

酿酒酵母中天然产物的从头合成

我们目标是利用酿酒酵母工程菌以绿色碳源为底物，实现微生物法从头合成高附加值天然产物。主要研究方向如下:

1. 高附加值天然产物的微生物从头合成；

2. 糖基转移酶的挖掘和改造；

3. 基于生物传感器和高通量筛选实现基因线路的调控以及关键酶的进化。

基因编辑工具的开发

基因编辑可以调控生物合成途径，来发现新的天然产物并提高天然产物的产量。我们的目标是开发适合于不同应用场景下的新型基因编辑工具。主要研究方向如下:

1. 酵母体内调控

2. 链霉菌的体内方案

3. 体外编辑方法：大基因簇的直接克隆和基础分子编辑方法

天然产物研究

天然产物仍然是人类医药的主要来源和灵感。我们专注于发现新的天然产物，以及提高现有的有价值的天然产物的产量。异源表达是实现这两个目标的有效途径。主要研究方向如下:

1. 筛菌得到新化合物

2. 从放线菌中激活沉默的生物合成基因簇以发现新的抗生素和其他候选生物活性药物

3. 基因工程提高现有高价值化合物的产量

4. 开发基因编辑工具用于植物来源的天然产物异源表达

5. 代谢调控构建优化的底盘细胞

6. 特异性的功能蛋白解析

酶工程

微生物体内的关键生化反应大部分都是通过酶催化实现的，酶可以将小分子催化合成为有生物活性的大分子，同时也可将大分子分解为小分子以实现生物体内的循环。我们的目标是从丰富的链霉菌基因组中挖掘新的酶，通过酶工程对酶进行修饰和改造，实现催化新的反应。主要研究方向如下：

1. 对酶进化以实现新的有价值的生物催化反应

2. 对模式酶和天然酶工程化以实现非天然反应

3. 对P450酶的修饰来实现新的反应

4. 从链霉菌中挖掘新的P450酶和醛缩酶