上海科技大学物质与技术学院李健

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李健，上海科技大学研究员。2013年9月毕业于德国柏林工业大学（Technischen Universität Berlin），获得自然科学博士学位（Dr. rer. nat.）；随后于2013年12月至2017年8月在美国西北大学（Northwestern University）从事博士后研究；2017年9月加入上海科技大学物质科学与技术学院，任助理教授、研究员、博士生导师。2018年获上海市“浦江人才计划（A类）”资助。2018年8月起任Springer Nature出版社《SN Applied Sciences》杂志编委。


李健，助理教授、研究员
通讯地址：物质学院3号楼210-1室
电子邮件：lijian@shanghaitech.edu.cn


研究组主要利用无细胞合成生物学（Cell-free Synthetic Biology）等技术手段开展在蛋白、药物及健康等方面的研究工作。主要研究内容包括：
1. 新型无细胞蛋白合成体系的开发和利用；
2. 无细胞生物合成具有重要工业和药用价值的蛋白质；
3. 天然产物药物（如非核糖体多肽类抗生素）的生物合成、发现与开发；
4. 新型蛋白质生物材料的设计、开发与应用。


发表论文               
14. Liu WQ#, Zhang L#, Chen M#, Li J*. Cell-free protein synthesis: Recent advances in bacterial extract sources and expanded applications. Biochemical Engineering Journal, 2019, 141, 182–189
13. Li J*, Zhang L, Liu W. Cell-free synthetic biology for in vitro biosynthesis of pharmaceutical natural products. Synthetic and Systems Biotechnology, 2018, 3, 83–89
12.Wang H, Li J*, Jewett MC*. Development of a Pseudomonas putida cell-free protein synthesis platform for rapid screening of gene regulatory elements. Synthetic Biology, 2018, 3, ysy00
11.Casini A, Chang FY, Eluere R, King A, Young EM, Dudley QM, Karim A, Pratt K, Bristol C, Forget A, Ghodasara A, Warden-Rothman R, Gan R, Cristofaro A, Espah Borujeni A, Ryu MH, Li J, Kwon YC, Wang H, Tatsis E, Rodriguez-Lopez C, O'Connor S, Medema MH, Fischbach M, Jewett MC, Voigt CA, Gordon DB. A pressure test to make 10 molecules in 90 days: external evaluation of methods to engineer biology. Journal of the American Chemical Society, 2018, 140, 4302–4316
10. Li J, Wang H, Jewett MC. Expanding the palette of Streptomyces-based cell-free protein synthesis systems with enhanced yields. Biochemical Engineering Journal, 2018, 130, 29–33
9. Li J, Wang H, Kwon YC, Jewett MC. Establishing a high yielding Streptomyces-based cell-free protein synthesis system. Biotechnology and Bioengineering, 2017, 114, 1343–1353 (Video Highlighted)
8. Goering AW#, Li J#, McClure RA, Thomson RJ, Jewett MC, Kelleher NL. In vitro reconstruction of nonribosomal peptide biosynthesis directly from DNA using cell-free protein synthesis. ACS Synthetic Biology, 2017, 6, 39–44
7. Li J, Lawton TJ, Kostecki JS, Nisthal A, Fang J, Mayo SL, Rosenzweig AC, Jewett MC. Cell-free protein synthesis enables high yielding synthesis of an active multicopper oxidase. Biotechnology Journal, 2016, 11, 212–218 (Front Cover)
6. Moatsou D#, Li J#, Ranji A, Pitto-Barry A, Ntai I, Jewett MC, O’Reilly RK. Self-assembly of temperature-responsive protein-polymer bioconjugates. Bioconjugate Chemistry, 2015, 26, 1890–1899 (Front Cover)
5. Li J*, Jaitzig J, Lu P, Süssmuth RD, Neubauer P. Scale-up bioprocess development for production of the antibiotic valinomycin in Escherichia coli based on consistent fed-batch cultivations. Microbial Cell Factories, 2015, 14, 83
4. Li J*, Jaitzig J, Theuer L, Legala OE, Süssmuth RD, Neubauer P. Type II thioesterase improves heterologous biosynthesis of valinomycin in Escherichia coli. Journal of Biotechnology, 2015, 193, 16–22
3. Li J*, Neubauer P. Escherichia coli as a cell factory for heterologous production of nonribosomal peptides and polyketides. New Biotechnology, 2014, 31, 579–585
2. Li J#, Jaitzig J#, Hillig F, Süssmuth RD, Neubauer P. Enhanced production of the nonribosomal peptide antibiotic valinomycin in Escherichia coli through small-scale high cell density fed-batch cultivation. Applied Microbiology and Biotechnology, 2014, 98, 591–601
1. Jaitzig J#, Li J#, Süssmuth RD, Neubauer P. Reconstituted biosynthesis of the nonribosomal macrolactone antibiotic valinomycin in Escherichia coli. ACS Synthetic Biology, 2014, 3, 432–438

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天然产物无细胞生物合成高效平台的构筑及应用研究
批准号        31971348       
学科分类        合成生物学新技术、新方法与新应用 ( C210207 )
项目负责人        李健       
依托单位        上海科技大学
资助金额        56.00万元       
项目类别        面上项目       
研究期限        2020 年 01 月 01 日 至2023 年 12 月 31 日

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物质学院李健课题组在新型无细胞蛋白合成（Cell-free protein synthesis, CFPS）体系构建及优化等方面取得系列进展，相关成果以“Translation related factors improve the productivity of a Streptomyces-based cell-free protein synthesis system”和“Establishing a eukaryotic Pichia pastoris cell-free protein synthesis system”为题，分别于4月22日和5月4日在国际知名学术期刊《ACS Synthetic Biology》和《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》上在线发表。

       近年来，无细胞蛋白合成（CFPS）技术迅速发展，成为蛋白表达的新平台。与传统体内蛋白表达系统相比，CFPS体系具有反应条件可控、蛋白产量高、无细胞毒害作用等诸多优点，已被成功应用于合成药物蛋白和膜蛋白等多种难以表达蛋白。目前的CFPS表达体系的构建主要基于原核微生物大肠杆菌，但是由于密码子偏好和缺乏翻译后修饰机制等问题，其在表达高GC含量基因编码蛋白和需要翻译后修饰的真核蛋白等方面存在很多不足之处。针对上述问题，研究人员分别选取链霉菌（Streptomyces）和毕赤酵母（Pichia pastoris）为对象，成功开发和优化了基于上述两种微生物的CFPS体系，为相关蛋白的体外快速表达提供了新平台。
       研究人员以前期构建的链霉菌CFPS体系为基础，从蛋白质翻译层面进行优化，通过向反应体系中添加蛋白翻译相关元件，如翻译起始因子、延长因子和核糖体循环因子等，显著提升了链霉菌CFPS体系的蛋白表达能力，使高GC含量基因编码的蛋白产量提高了8倍，达到400 μg/mL左右，这也是目前已报道的在链霉菌CFPS体系中的最高蛋白表达产量，预期该高产体系将为链霉菌来源的天然产物合成酶表达及相关天然产物体外生物合成等研究提供新的技术平台。
       为了构建基于真核生物的CFPS体系并用于表达需要翻译后修饰的复杂蛋白，研究人员选取毕赤酵母（Pichia pastoris）为对象，成功开发出了基于毕赤酵母的CFPS体系，并用于表达人源血清白蛋白等几种真核来源的蛋白质，证明了该体系的鲁棒性（Robustness），使其用于表达其他复杂真核蛋白（如糖基化蛋白和膜蛋白等）成为可能。与先前已报道的基于真核生物的CFPS体系（如小麦胚芽体系等）相比，该体系具有易于制备和蛋白产量高等优势，将成为体外表达真核来源复杂蛋白和药物蛋白的新体系。
      上述两项工作的第一作者分别是物质学院2018级硕士研究生许慧玲和2017级硕士研究生张凌凯，通讯作者均为李健教授，上科大为唯一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金、上海市自然科学基金、上海市浦江人才计划以及上科大科研启动基金等项目的支持。
       论文一链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.0c00140
       论文二链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2020.00536
       据悉，由于李健教授在无细胞合成生物学领域的研究贡献，近期已受邀担任《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》杂志的第一客座编辑（Guest Topic Editor），与中、美、英等三国的研究人员一起，组织出版以“Cell-Free Synthetic Biology”为主题的研究专刊（Research Topic）。这表明上海科技大学在无细胞合成生物学领域的研究已在国际上受到关注，通过这一专刊的出版，也将进一步提升我校在相关领域的影响力和知名度。同时，上述成果的取得，也体现了上海科技大学在推动人才培养、学科交叉和创新研究等方面所取得的积极进展。