2024-2025学年第3期
化学工程系博士生公开报告
将于11月6日下午14:00
工物馆332教室举行
本次报告专题为：
【先进生物制造】
欢迎全系师生参加，共同交流，共同探讨，共同学习，共同进步！
一
活动简介
报告专题
为促进学术交流，督促博士生更好地开展论文工作，化学工程系党委研究生工作组、系教学办公室联合组织并开展清华大学化学工程系博士生公开报告，要求三年级直博生和二年级普博生面向全系师生报告论文工作进展情况，活动由化学工程系研究生会承办。同时为进一步加强学术探讨氛围与交流深度，2024-2025学年化学工程系博士生公开报告将采用专题报告的方式进行，具体报告专题如下：
1.新材料
2.医药与大健康
3.先进生物制造
4.新能源
5.智能信息与大数据
6.化工基础研究
7.战略性基础化学品
8.绿色循环产业
活动时间
每单周周三下午14:00-18:00，贯穿秋季学期与春季学期。本次活动时间为11月6日下午14:00-18:00。
活动形式
1. 博士生作为报告人进行科研工作汇报，全系师生均可参加。
2. 报告前，由报告人导师本人或其委托人介绍报告人基本情况。
3. 每场报告将评选出一位“最佳展示奖”并给予一定奖励。
4. 累计高质量提问10次，获得“最佳提问奖”并给予一定奖励。
5. 累计参加满一学期或者10次公开报告，获得“最佳参与奖”并给予一定奖励。
6. 报告会提供简单茶点。
活动主要环节
时间（每单周周三） | 环节 |
14:00-14:05 | 导师介绍报告人1 |
14:05-14:40 | 公开报告+提问环节1 |
14:40-14:45 | 导师介绍报告人2 |
14:45-15:20 | 公开报告+提问环节2 |
15:20-15:25 | 导师介绍报告人3 |
15:25-16:00 | 公开报告+提问环节3 |
16:00-16:05 | 导师介绍报告人4 |
16:05-16:40 | 公开报告+提问环节4 |
二
报告内容预览
酵母细胞工厂传质元件设计与应用
张浩成
导师：李春
摘要：
细胞内环境是一个复杂，拥挤且高度异质的体系。酶蛋白需要在胞质中不断进行扩散和碰撞以形成有功能的蛋白复合物并和相应底物结合。而在细胞中存在着多种限制蛋白质扩散的因素，因此增强蛋白质扩散与开发靶向传质工具是提高细胞工厂催化效率的重要方向。目前已开发多种传质工具，包括酶融合与酶支架以缩短局部反应距离，和区室化工程以缩小局部反应空间，但都存在的一些问题和限制。
本课题基于具有独特动态行为的原核细胞骨架蛋白，通过多维调控策略在酿酒酵母中设计构建多种可控的胞内蛋白动态模式，旨在设计功能性传质元件，提升细胞内物质扩散与传递效率，并探索其在优化分子分布、选择性物质传递、过程精细控制等方面的潜在应用，以期为细胞工厂的整体性能提升提供新的技术路径和实现手段。
数字细胞工厂中生物逆合成算法开发及应用
孟繁泽
导师：李春
摘要：
绿色生物制造是以发酵过程为核心的绿色高效的现代化制造模式，细胞工厂作为发酵过程的主体，是绿色生物制造的核心创新点，故其需要快速更新迭代以适应不同的生产环境，这对细胞工厂的精准设计、快速进化等提出了极高的要求。而随着计算领域的发展，“数字孪生”实现了对化工过程优化与控制、新产品开发与测试等的数字化，基于类似的想法，对细胞内复杂的生物过程进行数字化模型构建，并利用机器学习等手段对细胞工厂设计进行数字化，可以快速、高效获得高性能细胞工厂，赋能绿色生物制造。而在细胞工厂合成外源化合物中，快速设计合理高效的外源代谢途径是提高目标分子产量的关键之一。基于数字化的思想，本课题通过目标分子的结构特征，进行数字化生物逆合成分析，可以快速实现目标分子的代谢途径设计，为以合成生物学为核心技术的细胞工厂实验构建提供参考和指导。
金属有机骨架结晶调控及用于酶固定化
杜卓洋
导师：杜伟
摘要：
金属有机骨架（Metal-Organic Framework, MOF）材料因其高比表面积、规则孔道及易于设计的化学性质而成为优良的酶固定化载体材料。然而，由于天然介孔MOF材料的稀缺，大多数MOF材料的微孔孔径无法容纳具有较大尺寸的酶分子而难以实现高负载量，因此通过孔隙工程构建介孔及大孔MOF材料至关重要。本课题组前期已通过模板牺牲法构建了具有三维有序互联大-微孔结构的MOF单晶，并将其应用于酶固定化领域，验证了其在固载量与催化性能等方面的优势。在新型有序大孔MOF单晶的合成研究中，MOF于模板间隙这一限域空间内的诱导结晶调控成为其合成的关键。为此，本研究聚焦于MOF的结晶机理与不同调制因素对结晶过程的影响，并进一步提出了MOF晶体尺寸变化的影响规律与对应的参数体系，从而建立起MOF结晶机理与调制合成结果间的指导性关联，弥补了现有研究的缺陷。
以铁蛋白为骨架的双核锰人工金属蛋白的设计与制备
尹昭旭
导师：卢滇楠
摘要：
人工金属蛋白（Artificial Metalloprotein）是一类通过人工设计将特定的金属离子结合位点引入天然或合成的蛋白质骨架中，从而获得超越天然蛋白质功能的新型蛋白质。尽管铁蛋白作为人工金属蛋白的理想支架，在该领域取得了很多研究，但多核金属结合位点的精确引入和调控仍然具有挑战性。
本研究旨在通过计算设计在铁蛋白骨架中引入双核锰结合位点，并进行实验验证和晶体结构解析。我们基于植物乳杆菌锰过氧化物酶的双核锰核心的几何约束，使用Rosetta生成了一系列突变体，并通过MD模拟评估其稳定性。最终选择评分最高的突变体用于实验验证，在大肠杆菌中成功表达、纯化并结晶。X射线晶体结构解析显示，在设计的突变位点处形成了一个单核锰结合位点，由周围两个His和两个Glu残基稳定配位。
进一步分析表明，实验中的氧化还原环境和氢键网络在配位结构的形成中起到了关键作用，为实现双核结构的固定提供了有益的指导。未来的工作将优化氢键网络和氧化还原条件，以实现双核锰的稳定结合，并探索其在氧化还原反应中的潜在应用。
欢迎大家积极参加！
策划 | 化工研会学术部
编辑 | 欧阳云飞
审核 | 陈翔 欧宇 郑心怡 李西尧 朱寒冰
