手性生物制造是以生物、化學、工程及信息等多學科的交叉為手段,以手性醫(yī)藥、農(nóng)藥、材料等產(chǎn)品的高質(zhì)量合成為目標,以綠色高效和高選擇性為特征,以結構生物學、合成生物學、反應工程學及系統(tǒng)工程理論等為技術支撐,為手性化學品的高效清潔生產(chǎn)提供創(chuàng)造性設計思想和新型科學方法。手性化學品合成占據(jù)整個化學品制造領域的核心地位;手性生物制造是化學品綠色制造的必然趨勢。
2011年立項的國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973計劃)“生物制造手性化學品的科學基礎(2011CB710800)”,圍繞“手性生物制造的分子機制”、“手性生物合成反應的調(diào)控機制”和“手性生物制造系統(tǒng)設計原理與方法”等3個科學問題,組織了國內(nèi)手性生物制造的優(yōu)勢單位,包括浙江大學、復旦大學、江南大學、華東理工大學、浙江工業(yè)大學、南京工業(yè)大學、北京化工大學、中國科學院上海有機化學研究所、天津工業(yè)生物技術研究所等,設置了6個課題:生物合成的手性識別機制解析、手性生物催化劑的理性設計、不對稱單元生化反應的熱/動力學、手性生物制造中復雜反應體系的協(xié)同優(yōu)化、手性合成模塊的設計及組裝、典型手性生物制造過程的構建和調(diào)控等,開展了系統(tǒng)研究。
項目旨在通過研究手性化學品生物制造的基礎科學問題,定向設計高對映選擇性生物催化劑,理性設計和調(diào)控不對稱生物合成反應,設計與優(yōu)化手性生物合成模塊,系統(tǒng)組裝、優(yōu)化和調(diào)控手性生物制造過程,為提高生物制造系統(tǒng)效率奠定理論和技術基礎。項目總體目標為通過酶分子理性設計、反應性能強化和制造系統(tǒng)重構,實現(xiàn)手性生物制造中關鍵科學問題的重大突破,創(chuàng)新2~3種光學純手性化學品的綠色生物制造技術,生產(chǎn)成本降低60%,三廢排放總量減少50%,推動我國手性生物制造和相關醫(yī)藥、化工、材料產(chǎn)業(yè)升級,為開辟新型工業(yè)化道路和解決我國面臨的健康、環(huán)境問題與社會可持續(xù)發(fā)展作出貢獻。
項目團隊在歐陽平凱院士、楊勝利院士、沈寅初院士、林國強院士、譚天偉院士、曹竹安教授、高滋教授、朱坦教授等專家的指導和關懷下,前兩年的研究工作進展順利,已有3項成果獲得教育部科技成果一等獎、1項成果獲得國家發(fā)明二等獎,在Angew Chem、Biotechnol Adv、J Am Chem Soc等國際期刊發(fā)表高水平研究論文89篇,申請專利49項,建設了973項目網(wǎng)站(http://www.bio6201.com/973)和手性生物合成數(shù)據(jù)庫等開放平臺(http://www.bio6201.com/zd),較好地實現(xiàn)了階段性目標。
感謝《生物加工過程》主編歐陽平凱院士的提議,為促進項目交流,現(xiàn)將部分研究工作集結成??c廣大同行分享最新進展,推動973項目的公共資源平臺建立與服務。感謝編輯老師們?yōu)閷?冻龅男燎趧趧印?/p>
時值2013年新春伊始,祝前輩們健康幸福,祝同行們成果輩出,也祝中國的生物化工事業(yè)蒸蒸日上!