文档介绍：化学生物学与合成生物学
1965年，第一个人工合成的蛋白质
1972年，第一个人工合成的真核基因
2003年，合成噬菌体基因组
2006年，酵母菌中合成青蒿酸
2008年，第一个人工合成原核基因组
2010年，第一次人造基因组的活细胞
2014年，第一次合成真核染色体
未来5-10年
人造生命展现诱人前景
光合作用及人造叶绿体取革命性突破
合成生物体将革新工业生物制造
人工生命是当前重要科学前沿
我们应该做什么？
衣原体基因组人工合成，只有合成，没有设计
酵母基因组合成，少量设计
我们应该做什么？
化能自养
光能自养
有氧代谢
能量利用水平是人类进步的标志
电能不能在自然界稳定存在，自然进化生物不能高效利用电能
人工合成电能、光能、生物质能高效利用的新生命体系具有重要意义。
风能
水能
核能
太阳能
电能
新人工生命体系
二氧化碳还原酶在电极上的定点偶联
利用电能进行淀粉生物合成
形成电能细胞，创新生物的能量来源，引领下一代生物技术的发展，如生物计算机、生物传感器、分子马达等。
电子催化酶与电子传递通道设计
电能驱动
人工生命体系
电能驱动
线粒体基因组人工合成与优化组装
电能高效利用
Metalloenzymes play important roles in alternative energies
Most important enzymes for sustainable energy are metalloenzymes.
(cytochrome c oxidase
hydrogenase)
(photosystem I)
(photosystem II)
(lignin peroxidase
Manganese peroxidase)
Fuel cells
However, metalloenzymes are too expensive.
Fossil fuels?
Why designing artificial biocatalysts?
Approaches to novel biocatalysts:
Top down: reprogramming native enzymes
Bottom up: design and engineering artificial biocatalysts
Why designing artificial enzymes?
Ultimate test our knowledge
Reveal new concepts
Design new biocatalysts with
unprecedented new properties
Provide cheaper alternatives for
biotechnological and
pharmaceutical applications
Engineering artificial biocatalysts
Y. Lu, et al. Nature 460, 855-862 (2009).
Approaches to novel biocatalysts:
Top down: reprogramming native enzymes
Bottom up: design and engineering
artificial biocatalysts