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6月5日，第49期生命科学交叉学科学术沙龙在生命科学学院举行。我校应用生物学研究所赵章武教授和合成生物学学院郭一鸣博士分别作题为“昆虫生物钟的作用及其调控机理”和“flavoprotein oxidases for plant biomass valorization”的报告。生命科学学院一院三所教师、在读学生60余人参加活动。

时钟生物学（chronobiology）是研究生物体内时间机制和周期性现象的科学领域，主要关注生物钟（circadian rhythms）对生理、行为和健康的影响。赵章武教授长期从事昆虫学研究，聚焦的领域之一是生物钟对昆虫昼夜活动节律和睡眠的内在分子机理，先后主持国家自然科学基金重点项目等多项国家级项目，并在nature neuroscience、nature communications、pnas等国内外知名期刊发表150余篇学术论文。此次报告中，赵章武教授介绍了其实验室如何利用果蝇解决了国际上非常关心、普遍存在于动物界的悬而未决的三个问题：为何雄性比雌性睡眠更多的机制；为何饥饿抑制睡眠的机制；如何昼夜活动节律和睡眠之间相互联络的机制。相关研究成果不仅丰富了师生对昆虫生物钟调控机理的理解，而且对人类和其他动物的生物钟研究也具有启发性，有助于开发新的睡眠障碍治疗方法，改善人们的睡眠质量和健康。这些研究为农业害虫控制、生物节律调节药物的开发提供依据。

木质素，作为木质纤维素的主要组成部分，是自然界中最为丰富的可再生芳香族生物聚合物，其在替代石油基芳香化合物方面具有巨大潜力。目前，通过生物转化技术将木质素解聚单体转化为生物燃料和高附加值化学品，已成为全球研究的热点领域。该技术的核心在于酶催化，其优势在于反应条件温和且环境友好。丁香酚氧化酶（eugenol oxidase, eugo）以其卓越的化学、区域和对映选择性，被视为一种极具潜力的生物催化剂。郭一鸣利用结构引导和计算机辅助设计技术对eugo进行改造，成功开发出突变体progo。该突变体能够有效催化木质素衍生单体4-丙基愈创木酚的氧化脱氢反应，生产出异丁香酚，并在制备级水平上实现了生物转化。在异丁香酚的基础上，研究团队进一步通过二苯乙烯裂解双加氧酶突变体nov1s283f的全细胞催化，实现了4-丙基愈创木酚向高值化学品香兰素的转化。这一系列研究不仅揭示了丁香酚氧化酶的化学选择性机制，而且为丁香酚氧化酶的快速改良提供了分子层面的理论基础。同时，丁香酚氧化酶的多样化催化性能为木质素衍生单体向高附加值化合物的生物转化开辟了新的路径。

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