【报告】微生物生物膜的定量模型：在设计生物燃料和消除病菌中的应用

报告题目：微生物生物膜的定量模型：在设计生物燃料和消除病菌中的应用

黄祖毅博士，维拉诺瓦大学 （Villanova University）

时  间：2015年7月20日上午10点（周一）

地  点：实验大楼500会议室

主持人：王晓雪研究员

报告摘要

    生物膜是微生物的重要群体。生物膜的形成是微生物生存的重要方式。一旦形成生物膜里，病菌的抵抗抗生素的能力能提高10到1000倍。产电微生物在电极表面形成生物膜对微生物燃料电池的产电性能有重要影响。微生物的显型和功能取决于成百上千高度相互作用的生物分子，包括新陈代谢物、代谢酶和信号蛋白。系统生物学旨在研究细胞如何通过信号传导通路，新陈代谢网络和基因调控网络来调节生化信号以改变它的生长和功能。本次讲座将介绍我们在维拉诺瓦大学开发的针对复杂生物和环境系统的数学模型和系统分析技术。这些技术已应用于改进微生物燃料电池以处理污水和盐水和探讨改变病原菌生存环境以改变生物膜形成的途径。两个相应的例子将在本次讲座中得以介绍。在第一个例子里，我们设计第一个脱盐微生物燃料电池的数学模型以定性研究产电微生物在生物膜里的生长和产电过程。这个模型并用来评估有机物供应和盐负荷等因素对电流产生率的影响。绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)是医院内病人受感染的一个主要病原体，而且它能通过形成生物膜以逃离抗生素治疗。在第二个例子中，我们提出了第一个系统生物学方法来量化环境中的氨基酸、铁离子、硫酸盐及磷酸盐对绿脓杆菌生物膜形成的影响。最后，我们将介绍维拉诺瓦大学化学工程系的研究生项目。

报告人简介：

    黄祖毅博士，清华大学热能系热工系统控制专业学士、硕士学位。2010 年毕业于美国德州农业机械大学(Texas A&M University) 化工系，获得博士学位，随后在美国国防部生物技术的高性能计算应用研究所工作。2011年起执教于美国四个天主教大学之一的维拉诺瓦大学。他带领的研究小组致力于发展应用于复杂生物和环境系统的先进数学建模和系统分析技术，这些技术已应用于研究病菌生物膜的形成机理，改进微生物燃料电池的设计，和确定人类病变肝细胞的药物靶标。已在Environmental Science & Technology, Water Research, PLoS ONE, Molecular Biosystems, and BMC Systems Biology等高质量的国际学术期刊中发表论文41篇。