清华大学化工系张翀

nanchengshi

张　翀
博士
副教授
办公电话： 86-10-6272294-801
办公地址：北京清华大学英士楼601
电子邮件： chongzhang@mail.tsinghua.edu.cn
学习经历
1998—2002    清华大学化学工程系    本科
2002—2008    清华大学化学工程系    博士
2010—2011    清华大学化工系助理研究员
2011—现在    清华大学化工系副研究员
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主要从事生物化工领域合成生物学的应用基础研究工作。从事生物化工领域合成生物学、代谢工程的研究工作，利用合成生物学、系统生物学、生物信息学手段，设计和构建具有新功能的生物元器件（小分子生物传感器、微生物自进化模块、大规模基因组关联位点搜寻工具等），开发高效的微生物细胞工厂，并应用于精细化学品、大宗化学品、天然产物等产品的工业生物催化。在Metabolic Engineering，Microbial Cell Factories，Biotechnology and Bioengineering等刊物发表SCI收录论文60余篇，引用近500次，h因子15。担任十余种国内外期刊审稿人。近3年主持国家自然科学基金，北京市自然科学基金，国家973、863、科技支撑计划子课题、清华大学自主科研项目等6项。2004年获得第一届全国化学工程与生物化工年会优秀论文奖，2007年获得第十七届全国发明展览会银奖，2008年获清华大学优秀博士论文二等奖等奖励。
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研究兴趣
·   面向高附加值天然产物和大宗化学品生产的微生物细胞工厂；
·   甲醇生物炼制及高值化加工；
·   关键技术研发：高通量筛选技术（小分子生物传感器、超高通量微液滴筛选）；基因组进化技术（基于合成生物学回路的适应性进化、体内连续进化、基于CRISPR/Cas的功能基因组学）；基于高通量技术的基因型表型关联分析（GPA）；创新设备研发（面向微生物细胞工厂构建的微流控芯片技术及其设备化）

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荣誉和奖励
·   融合肝素酶及肝素酶生产低分子量肝素工艺教育部科技成果鉴定（国际先进，排名第2）（2011）
·   清华大学优秀博士毕业生、优秀博士毕业论文 (2008)
·   第十七届全国发明展览会银奖（排名第7）(2007)
·   林岛学者 (中德科学中心, 2006)
·   化学工程与生物化工年会最佳论文 (2004)
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在研课题
（1）甲醇生物合成异戊二烯途径重构，清华大学自主科研计划（项目负责人）
（2）多基因系统敲除与组合表达构建高产氢产气肠杆菌的方法研究，NSFC青年科学基金（项目负责人）
（3）甲基氧化菌甲醇生物合成异戊二烯代谢工程研究，北京市自然科学基金（项目负责人）
（4）低品位生物质碳资源的高效系统生物催化，973计划（课题骨干）
（5）智能磷酸转移酶的分子酶工程技术及其应用基础研究，NSFC重点项目（课题骨干）
（6）常压低温等离子体诱变海洋微藻的机制及其应用，日本JST-CREST项目（课题骨干）
（7）新型生物载体的制备和应用关键技术与工程示范，863计划重点项目（参加）
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代表性论文及专利
Fang, M., Wang, T., Zhang, C.*, Bai, J., Zheng, X., Zhao, X., … Xing, X.-H. Intermediate-sensor assisted push-pull strategy and its application in heterologous deoxyviolacein production in Escherichia coli. Metabolic Engineering. 2015;33, 41–51. (*corresponding)
Zhu, W.-L., Cui, J.-Y., Cui, L.-Y., Liang, W.-F., Yang, S., Zhang, C.*, & Xing, X.-H. (2015). Bioconversion of methanol to value-added mevalonate by engineered Methylobacterium extorquens AM1 containing an optimized mevalonate pathway. Applied Microbiology and Biotechnology. 2015; (*corresponding
Li, G., Zhang, C.*, & Xing, X.-H. A kinetic model for analysis of physical tunnels in sequentially acting enzymes with direct proximity channeling. Biochemical Engineering Journal. 2016;105, 242–248. (*corresponding)
Jingjun Wu, Chong Zhang, Xiang Mei, Ye Li, Xin-Hui Xing. Controllable production of low molecular weight heparins by combinations of heparinase I/II/III. Carbohydr Polym. 2014 Jan 30;101:484-92
Wu X., Zhang C., Orita I., Imanaka T., Fukui T., Xing X.-H. Thermostable alcohol dehydrogenase from Thermococcus kodakarensis KOD1 for enantioselective bioconversion of aromatic secondary alcohols. Applied and Environmental Microbiology. 2013 April; 79(7): 2209–2217.
Huang Z., Zhang C., Chen S., Ye F., Xing X.-H. Active inclusion bodies of acid phosphatase PhoC: Aggregation induced by GFP fusion and activities modulated by linker flexibility. Microbial Cell Factories. 2013 Mar 14;12:25.
Zhidan Liu, Chong Zhang, Yuan Lu, Xiao Wu, Lang Wang, Linjun Wang, Bing Han, Xin-Hui Xing, States and challenges for high-value biohythane production from waste biomass by dark fermentation technology. Bioresource Technology. 2013 May;135:292-303
Fang M., Jin L., Zhang C., Tan Y., Jiang P., Ge N., Li L., Xing X. Rapid Mutation of Spirulina platensis by a New Mutagenesis System of Atmospheric and Room Temperature Plasmas (ARTP) and Generation of a Mutant Library with Diverse Phenotypes. PLoS ONE. 2013 Oct 11;8(10):e77046
Ziliang Huang, Fengchun Ye, Chong Zhang, Shuo Chen, Yin Chen, Jingjun Wu, Masahiro Togo, Xinhui Xing. Rational Design of a Tripartite Fusion Protein of HeparinaseI Enables One-step Affinity Purification and Real-time Activity Detection. Journal of Biotechnology. 2013 Jan 10;163(1):30-7
Chong Zhang Feng-Xiang Lv and Xin-Hui Xing, Bioengineering of the Enterobacter aerogenes strain for biohydrogen production, Bioresource Technology, 2011 (accepted)
Chong Zhang and Xin-Hui Xing, Fluorescent Proteins as a Visible Molecular Signal for Rapid Quantification of Bioprocesses: Potential and Challenges, Chinese Journal of Chemical Engineering, 2010,18(5):863-869
Chong Zhang, Min-Sheng Liu, and Xin-Hui Xing, Correcting for the Inner Filter Effect in Measurements of Fluorescent Proteins in High-Cell-Density Cultures, Analytical Biochemistry, 2009,390(2):197-202
Chong Zhang, Min-Sheng Liu, and Xin-Hui Xing, Temperature Influence on Fluorescence Intensity and Enzyme Activity of the Fusion Protein of GFP and Hyperthermophilic Xylanase, Applied Microbiology and Biotechnology, 2009,84(3):511-517
Chong Zhang, Kun Ma and Xin-Hui Xing, Regulation of Hydrogen Production of Enterobacter aerogenes by External NADH and NAD+, International Journal of Hydrogen Energy, 2009,34(3):1226-1232
Chong Zhang and Xin-Hui Xing, Quantification of a specific bacterial strain in an anaerobic mixed culture for biohydrogen production by the aerobic fluorescence recovery (AFR) technique, Biochemical Engineering Journal, 2008, 39:581-585
Chong Zhang, Xin-Hui Xing and Kai Lou, Rapid detection of a gfp-marked Enterobacter aeorgenes under anaerobic conditions by aerobic fluorescence recovery, FEMS Microbiology Letters, 2005, 249:211–218
Chong Zhang, Xin-Hui Xing and Minsheng Liu, Production of multienzymes consisting of alkaline amylase and cellulase by mixed alkalophilic culture and their potential use in the saccharification of sweet potato, Biochemical Engineering Journal, 2004, 19(2):181-187
张翀, 邢新会, 一株重组产气肠杆菌Enterobacter aerogenes及其应用: 授权中国发明专利, ZL200410074437.6.
邢新会, 张翀, 吴希, 利用整细胞生物转化再生氧化型辅酶I的方法 (200810225314.6)

baozhang

11月8日，清华大学化工系生物育种技术与装备团队报道了一种高精度的对蛋白表达特征进行大规模并行表征的方法，该方法可应用于对混合文库中各个基因型对应的蛋白表达均值和异质性的高通量表征。
        细胞内基因表达是将遗传信息从基因传递到RNA，然后再传递到蛋白质的过程，很大程度上决定了细胞的性状。然而，基因表达常常表现出随机性，因为它涉及到多种低拷贝分子的随机参与，包括聚合酶、核酸、转录因子、核糖体等。此外，由于生物调控网络的高度复杂性和非线性，基因表达可能会表现出混沌特征，即对环境和代谢物的微扰十分敏感。因此，即使在相同的环境条件下，基因型完全相同的细胞之间也存在表型差异，这种现象被称作表型异质性。与此相对应的是，当在同一环境中培养的单克隆细胞群体中，针对每个个体的蛋白质表达量在某一时间点进行统计时，会观察到一种分布。这个分布的平均值表示表达的强度，而变异系数则代表表达的噪声水平。这两个特征与种群的表型密切相关，例如代谢产物的生成量、药物抗性和持留性等。然而，目前对这两个特征的同时定量研究往往依赖于使用流式细胞仪或者荧光显微镜对单克隆种群进行一一测试，十分耗时耗力。为解决这个问题，研究团队针对流式分选-测序实验框架和数据产生过程提出了深度学习辅助的流式分选-测序方法（dSort-Seq），可实现对基因表达特征的高通量并行表征。

          在该方法中，研究团队提出使用双成分对数混合高斯（LGMM）来表示单克隆种群基因表达分布。相较于传统的伽马分布和对数正态分布，LGMM体现出更高的精确度和鲁棒性。随后，研究团队根据流式分选-测序实验的数据生成过程，构建了贝叶斯神经网络进行参数学习，用于表达特征的计算。
         研究团队首先使用课题组先前报道的流式分选-测序数据验证了dSort-Seq的可靠性，并将该方法应用于计算丙二酰辅酶A生物传感器组合文库在不同效应物浓度下的响应大小，得到的结果与单独流式测试结果一致。证明该方法可以应用于生物传感器剂量-响应曲线的高通量表征。
         此外，研究团队对大肠杆菌中转录和翻译对表达噪声的贡献进行了深入探究。为此，他们构建了大肠杆菌内源启动子文库（库容量3804）和启动子RBS组合文库（300个启动子和13个RBS，库容量3900），并使用dSort-Seq对两个文库的表达特征进行定量研究。研究发现转录与表达噪声强度（Fano因子）存在正相关关系，且转录和翻译对噪声的贡献大小基本相同，这与传统的翻译爆发机制相悖。进一步的，研究团队发现呈现出高噪声表型的启动子往往具有高的T碱基含量，而这一现象可能与重叠的RpoD识别位点有关。最后，研究团队证明重叠的RpoD识别位点会引发高的表达噪声，预示了一种新的噪声调控方案。
        该工作以研究论文的形式于11月8日在《科学进展》（Science Advances）上发表。化工系张翀教授和2018级博士冯汇宝（现为加州理工学院博士后）为该文章的共同通讯作者，化工系冯汇宝和2019级硕士李帆（现为苏黎世联邦理工学院博士）为该文章的共同第一作者，清华大学深圳国际研究生院生物医药与健康工程研究院常务副院长邢新会教授、西湖大学合成生物学和生物工程讲席教授曾安平和上海科技大学王天民研究员为本文共同作者。该成果得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、佛山-清华创新专项基金和湖北大学生物催化与酶工程国家重点实验室开放课题基金的资助。
        论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg5296