生物化学与分子生物学

作者：来源：发布时间：2020-09-23

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生物化学与分子生物学是生命科学中的两个关键学科领域，其通过探讨生命分子层面的结构和化学基础，为我们深入了解生物体内发生的各种生物过程提供了可能。生物化学是研究生物分子的结构、功能和相互作用的学科。它主要关注分子水平上的生命过程，如蛋白质合成、酶催化、代谢途径和细胞信号传导等。分子生物学是关注基因和遗传信息的传递、表达和调控的学科。其研究内容涵盖了生命的基础问题（DNA复制、转录成RNA并翻译成蛋白质的过程）以及这些过程所受到的细胞内和外部环境的调控。这两个学科的交叉为揭示生物分子如何相互作用从而实现包括细胞分裂、新陈代谢和免疫反应等诸多生命过程提供了关键技术路径。目前，生物化学与分子生物学的研究成果已经为医学、生物技术和生命科学的各个领域提供了坚实的基础，为我们更好地理解和干预生命过程提供了关键的见解。

生物化学与分子生物学学科是中国农业科学院北京畜牧兽医研究所的优势学科之一，聚集了以姚斌院士为代表的一批享誉国内外的著名学者。进行本学科研究的饲用酶工程创新团队是国内建立的饲料科学研究中第一个分子生物学实验室，在国内率先开展将分子生物学和基因工程等高新技术应用到传统饲料工业中这一开拓性的研究工作。团队入选“全国农业科研杰出人才及其创新团队”、“科技部重点领域创新团队”，获得国家及省部级人才称号15人次。实验室拥有从事分子生物学、蛋白质组学及发酵工程的全套仪器设备，包括蛋白质纯化系统、全自动生化分析仪、电脑控制发酵罐等关键仪器设备，涵盖了本学科研究所需的全部国际先进仪器设备。本学科拥有北京畜牧兽医研究所博士和硕士研究生培养点和学位授予点。

主要研究方向：

（一）酶基因资源挖掘及结构与功能研究

以对饲料及工业用酶领域的基础研究和产品开发，促进并实现饲料及工业用酶的产业升级、推广应用为研究目标。通过对特定环境下生物样品中的潜在饲用和工业用酶的基因进行收集并结合基于人工智能的大数据分析技术，筛选出具有生产应用潜力的酶基因资源。利用计算机辅助设计、人工酶等技术对酶结构和功能进行研究并揭示其催化机理。在此基础上基于大数据挖掘技术、计算辅助的酶定向设计和改良技术等，显著提升酶的活性及应用场景的适用性。通过酶异源表达分泌机制解析及表达元件的发掘，构建新的表达体系，提升酶的异源表达水平、提高酶制剂的规模化生产和应用水平，为我国饲用和工业用酶制剂产业提供核心技术支撑。

（二）畜牧业用生物活性制剂研究

通过开展畜牧业用生物活性制剂（饲用生物活性物质、基因工程疫苗等）的基础研究和产品开发，进而推动我国畜牧行业实现健康养殖及减排替抗。通过开展生物活性产物的生物合成、代谢调控、作用机制、结构功能等基础研究，阐明生物活性作用机制。利用合成生物学的理念和技术方法，开展合成代谢相关酶基因资源及产物合成调控元件的挖掘，通过基因组工程、代谢途径工程、进化工程等，优化、重排或理性设计微生物细胞代谢途径，打通从基因组到产品的技术链条。在此基础上实现功能性蛋白和畜牧业用生物活性物质的大量合成并实现产业化生产，进而构建完备的畜牧业用生物活性高效生产平台。提高畜牧业用生物活性物质的产率与效率，实现重点新产品创制。