济源聚集 第3期 2020.06总第四十期 Cellulosome.based Saccharification biocatalysts Process substrate BGL expression Efficient mass transfer Balanced BGL and cellulosome activt Fed-batch fermentation Sugar-nch Substrate-couple adaptability vel equipment High stabilty and robustness CBS Pretreatment Fermentation Low lgnin content C5 and C6 co-fermentation Moderate conditions Tolerance to CBS hydrolysate Chemical recycling Wastewater treatment Target products wth large Fungl demand and cost sensitivty Microalgae B-FLFT BD-FEED 代谢物组学研究组在木质纤维素生物转化领域提岀新策略 仿生与固态能源系统研究组揭示钙钛矿溶液的老化过程及解决方案 碳基材料与能源应用研究组开发出石墨炔基新型高效非金属电催化剂应用于燃料电池 中阉跎青岛生物能源与过程研究所 Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology, Chinese Academy of Sciences
猾源能 科研进展 2微生物代谢工程硏究组揭示洛伐他汀水解酶催化机制 3 膜分离与催化研究组开发出功能钙钛矿氧化物多孔膜及 节能再生技术 代谢物组学硏究组在木质纤维素生物转化领域提出新策略 的土情 579 单细胞中心研发出高耐久低成本的DNA合成纠错系统 碳基材料与能源应用硏究组开发岀石墨炔基新型高效非 金属电催化剂应用于燃料电池 11能源材料与纳米催化研究组开发岀廉价高效且可规模化 生产的铁单原子催化剂 ③山国科学睨 14单细胞中心开发出基于微生物组大数据的疾病检测方法 青岛生物能源与辽程研奔所 16仿生与固态能源系统研究组揭示钙钛矿溶液的老化过程 www.qibebt.cas.cn 及解决方案 17微生物代谢工程研究组揭示蓝细菌适应高盐逆境深层机制 主编:彭辉 副主编:冯埃生 责任编辑:张瑞东刘佳 所情快讯 邮编:266101 电话:0532-80662600 E-mail: liujia @qibebt accn 19青岛市委书记王清宪调研中科育成(莱西)产业基地 网址:www.qibebt.cas.cl 地址:青岛市崂山区松岭路189号 东营市市长赵志远一行来所交流 20青岛市人力资源与社会保障局调研山东能源研究院
2 3 5 7 9 11 14 16 17 科研进展 微生物代谢工程研究组揭示洛伐他汀水解酶催化机制 膜分离与催化研究组开发出功能钙钛矿氧化物多孔膜及 节能再生技术 代谢物组学研究组在木质纤维素生物转化领域提出新策略 单细胞中心研发出高耐久低成本的DNA合成纠错系统 碳基材料与能源应用研究组开发出石墨炔基新型高效非 金属电催化剂应用于燃料电池 能源材料与纳米催化研究组开发出廉价高效且可规模化 生产的铁单原子催化剂 单细胞中心开发出基于微生物组大数据的疾病检测方法 仿生与固态能源系统研究组揭示钙钛矿溶液的老化过程 及解决方案 微生物代谢工程研究组揭示蓝细菌适应高盐逆境深层机制 所情快讯 青岛市委书记王清宪调研中科育成（莱西）产业基地 东营市市长赵志远一行来所交流 青岛市人力资源与社会保障局调研山东能源研究院 主 编：彭辉 副 主 编：冯埃生 责任编辑：张瑞东 刘佳 邮编：266101 电话：0532-80662600 E-mail: liujia@qibebt.ac.cn 网址：www.qibebt.cas.cn 地址：青岛市崂山区松岭路189号 19 20
CONTENTS目录 “山东氢能及燃料电池产业发展战略硏究”课题组彭苏萍 院士一行来所调研 22青岛能源所与青岛城投集团签署战略合作协议 山东能源硏究院与浪潮集团签署战略合作框架协议 3青岛能源所与泰国科学技术研究所签署合作协议 24青岛能源所3个项目参加2020青岛·全球创投风投网络大 会路演 党建与创新文化 p2r 5青岛能源所党委组织“我的园区我美化”主题植树活动 青岛能源所党委召开专题会议 26青岛能源所举办《与情绪对话》心理健康教育讲座 27中国共产党中国科学院青岛生物能源与过程研究所第三次 党员大会胜利召开 专题 山东能研究浪集有公可略合作协议签约仅式 0云游青能所妙趣知识多——青岛能源所举办第六届公众 科学日(线上)活动 靖聚能
综合要闻 1 “山东氢能及燃料电池产业发展战略研究”课题组彭苏萍 院士一行来所调研 青岛能源所与青岛城投集团签署战略合作协议 山东能源研究院与浪潮集团签署战略合作框架协议 青岛能源所与泰国科学技术研究所签署合作协议 青岛能源所3个项目参加2020青岛·全球创投风投网络大 会路演 党建与创新文化 青岛能源所党委组织“我的园区我美化”主题植树活动 青岛能源所党委召开专题会议 青岛能源所举办《与情绪对话》心理健康教育讲座 中国共产党中国科学院青岛生物能源与过程研究所第三次 党员大会胜利召开 专题 云游青能所 妙趣知识多——青岛能源所举办第六届公众 科学日（线上）活动 CONTENTS 目录 25 26 27 30 p19 p22 p22 21 22 23 24 p21
微生物代谢工程研究组揭示洛伐他汀水解酶催 化机制 吕雪峰研究员带领的微生物代谢工程硏究组揭示了高效特异洛伐他汀水解酶 PEST的催化机制 及其结构-功能关系,并进一步对 PCEST进行了酶工程改造,成功设计改造获得了可溶性表达和 热稳定性改善的 PEST突变体D106A。 lovastatin 2-methylbutyric acid monacolin J Lovastatin hydrolase PCEST 图洛伐他汀水解酶 PCEST高效特异地催化洛伐他汀水解,而不能水解辛伐他汀活性中心的 关键残基用棍棒形式显示,氢键网络用黑色虚线标示,参与构成 PCEST特定底物结合通道 的区域用浅粉红色展示 高血脂症是指血液中胆固醇、甘油三酯等脂类骤:土曲霉发酵生产洛伐他汀,碱水解洛伐他汀制 物质异常升高,可直接引起一些严重危害人体健康备中间体 monacolin J,化学或生物方法将 monacolin j 的疾病,通过降胆固醇药物调节血脂是目前预防和转化为辛伐他汀。但传统碱水解生产 monacolin J 治疗高血脂症的有效方法。辛伐他汀( Zocor)是序相对复杂、成本昂贵且环境污染较大。使用特异 种重要的降胆固醇药物,其工业生产包括三个步且高效的洛伐他汀水解酶进行酶促合成是绿色生产
2 科研进展 高血脂症是指血液中胆固醇、甘油三酯等脂类 物质异常升高，可直接引起一些严重危害人体健康 的疾病，通过降胆固醇药物调节血脂是目前预防和 治疗高血脂症的有效方法。辛伐他汀（Zocor）是 一种重要的降胆固醇药物，其工业生产包括三个步 骤：土曲霉发酵生产洛伐他汀，碱水解洛伐他汀制 备中间体monacolin J，化学或生物方法将monacolin J 转化为辛伐他汀。但传统碱水解生产monacolin J工 序相对复杂、成本昂贵且环境污染较大。使用特异 且高效的洛伐他汀水解酶进行酶促合成是绿色生产 微生物代谢工程研究组揭示洛伐他汀水解酶催 化机制 吕雪峰研究员带领的微生物代谢工程研究组揭示了高效特异洛伐他汀水解酶PcEST的催化机制 及其结构-功能关系,并进一步对PcEST进行了酶工程改造，成功设计改造获得了可溶性表达和 热稳定性改善的PcEST突变体D106A。 图 洛伐他汀水解酶PcEST高效特异地催化洛伐他汀水解，而不能水解辛伐他汀活性中心的 关键残基用棍棒形式显示，氢键网络用黑色虚线标示，参与构成PcEST特定底物结合通道 的区域用浅粉红色展示
科研进展 monacolin J的可替代方法之一。 PeEST能够高效特异地水解洛伐他汀而不能水解辛伐 青岛能源所吕雪峰研究员带领的微生物代谢他汀。在此基础上,研究人员基于结构分析,进一步对 工程研究组(http://mme.qibebt.ac.cn/)致力于他汀PeESt进行了酶工程改造,成功设计改造获得了可溶 类降血脂药物的生物合成研究( Metab eng.2017;性表达和热稳定性改善的 PeEST突变体D106A。这些 Biotechnol J.20l8; ACS Synth Biol.2019)。近期,该性质的改良意味着Dl06A突变体在 monacolin J工业生 研究组进一步揭示了高效特异洛伐他汀水解酶 PeEST产中可能具有更广阔的应用前景。 的催化机制及其结构-功能关系,相关工作发表在 这是首次描述洛伐他汀水解酶催化机理和结构- Journal of Biological Chemistry期刊上。 功能关系的报道,该研究成果为进一步的洛伐他汀 研究人员成功解析了4个高分辨ⅹ射线晶体结水解酶的筛选、酶工程改造和工业应用提供了基础 构,包括PEST单体蛋白,PEST- monacolin J复合物 和理论指导。 PeESt与底物类似物辛伐他汀的复合物、以及 PeEST 上述研究工作得到了国家自然科学基金、山 失活突变体S57A与底物洛伐他汀的复合物。基于结构东省自然科学基金、中国科学院科技服务网络计划 分析,结合突变、质谱和ITC等多种生化分析方法,研SS计划)和山东省人才工程的共同资助。■ 究人员发现:Ser-57(亲核试剂)-Tyr-170(广义碱)- (文/图梁雅静) Lys-60(广义酸)催化三联体、活性位点周围的氢键 原文链接: 网络和特定的底物结合通道共同决定了 PesT高效特 https://www.jbe.org/content/295/4/1047 异地水解洛伐他汀生成 monacolin j,并回答了为什么full?sid=e735fd-94ac-4e04-910-4185b425205 膜分离与催化研究组开发出功能钙钛矿氧化物多 孔膜及节能再生技术 江河清研究员带领的膜分离与催化研究组采用钙钛矿氧化物Lao.rSro.3CoO3(LSCO)多孔 膜,不仅能够促进高效的太阳光驱动水蒸发,同时可催化降解生物污染物,实现多孔膜的节 能再生。 钙钛矿氧化物具有独特的光电及催化活性,在采用钙钛矿氧化物 Lao sr3CoO3(LSCO)多孔膜,不 高温催化、气体分离及光催化等领域具有广泛的应仅能够促进高效的太阳光驱动水蒸发,同时可催化 用前景。青岛能源所膜分离与催化研究组前期在新降解生物污染物,实现多孔膜的节能再生 型钙钛矿氧化物开发及其催化-膜分离性能研究方面 自然水域中往往存在藻类等生物污染物,以及 开展了大量工作。近期,该研究组王玉超副研究员种类繁多的有机污染物。在太阳光驱动的蒸发过程
科研进展 3 monacolin J的可替代方法之一。 青岛能源所吕雪峰研究员带领的微生物代谢 工程研究组（http://mme.qibebt.ac.cn/）致力于他汀 类降血脂药物的生物合成研究（Metab Eng. 2017； Biotechnol J. 2018；ACS Synth Biol. 2019）。近期，该 研究组进一步揭示了高效特异洛伐他汀水解酶PcEST 的催化机制及其结构-功能关系，相关工作发表在 Journal of Biological Chemistry期刊上。 研究人员成功解析了4个高分辨X射线晶体结 构，包括PcEST单体蛋白，PcEST-monacolin J复合物、 PcEST与底物类似物辛伐他汀的复合物、以及PcEST 失活突变体S57A与底物洛伐他汀的复合物。基于结构 分析，结合突变、质谱和ITC等多种生化分析方法，研 究人员发现：Ser-57（亲核试剂）-Tyr-170（广义碱）- Lys-60（广义酸）催化三联体、活性位点周围的氢键 网络和特定的底物结合通道共同决定了PcEST高效特 异地水解洛伐他汀生成monacolin J，并回答了为什么 PcEST能够高效特异地水解洛伐他汀而不能水解辛伐 他汀。在此基础上，研究人员基于结构分析，进一步对 PcEST进行了酶工程改造，成功设计改造获得了可溶 性表达和热稳定性改善的PcEST突变体D106A。这些 性质的改良意味着D106A突变体在monacolin J工业生 产中可能具有更广阔的应用前景。 这是首次描述洛伐他汀水解酶催化机理和结构- 功能关系的报道，该研究成果为进一步的洛伐他汀 水解酶的筛选、酶工程改造和工业应用提供了基础 和理论指导。 上述研究工作得到了国家自然科学基金、山 东省自然科学基金、中国科学院科技服务网络计划 （STS计划）和山东省人才工程的共同资助。 （文/图 梁雅静） 原文链接： https://www.jbc.org/content/295/4/1047. full?sid=ef7355fd-94ac-4e04-9c10-4185b4252f95 钙钛矿氧化物具有独特的光电及催化活性，在 高温催化、气体分离及光催化等领域具有广泛的应 用前景。青岛能源所膜分离与催化研究组前期在新 型钙钛矿氧化物开发及其催化-膜分离性能研究方面 开展了大量工作。近期，该研究组王玉超副研究员 采用钙钛矿氧化物La0.7Sr0.3CoO3（LSCO）多孔膜，不 仅能够促进高效的太阳光驱动水蒸发，同时可催化 降解生物污染物，实现多孔膜的节能再生。 自然水域中往往存在藻类等生物污染物，以及 种类繁多的有机污染物。在太阳光驱动的蒸发过程 膜分离与催化研究组开发出功能钙钛矿氧化物多 孔膜及节能再生技术 江河清研究员带领的膜分离与催化研究组采用钙钛矿氧化物La0.7Sr0.3CoO3（LSCO）多孔 膜，不仅能够促进高效的太阳光驱动水蒸发，同时可催化降解生物污染物，实现多孔膜的节 能再生