张鲁嘉 化学与分子工程学院副教授
















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研究方向
开授课程
科研项目
学术成果
荣誉及奖励



个人资料
部门： 化学与分子工程学院
性别： 男
专业技术职务： 副教授
毕业院校： 加州理工学院(Caltech)
学位： 博士
学历： 研究生/博士后
联系电话： **
电子邮箱： ljzhang@chem.ecnu.edu.cn
办公地址： 闵行校区化学楼228室
通讯地址： 上海市闵行区东川路500号化学楼228室
邮编： 201100
传真： **


教育经历
1. 2007/09-2014/03，华东理工大学，生物化学与分子生物学，博士，导师：魏东芝
2. 2001/09-2004/06，南京工业大学，生物化工，硕士，导师：徐虹
3. 1997/09-2001/06，南京工业大学，微生物制药，学士



工作经历
2017/05-至今，纽约大学(上海), 理论与计算化学中心，副教授(兼）
2016/11-至今，华东师范大学，化学与分子工程学院，副教授
2004/12-2016/10，华东理工大学，生物工程学院，讲师



个人简介


主要研究方向为功能性生物大分子的结构机制解析及理性设计。近年来先后承担了国家自然基金(面上)、国家“863”项目子课题等国家级项目多项，并作为骨干成员参与国家“973”项目、“863”重大专项以及国家自然基金(重点)等国家级重大项目多项。发表SCI论文40余篇，引用300余次。获得国家发明专利3项，国家软件著作权2项。先后完成了脂肪酶、腈水解酶、氧化还原酶等一系列重要工业用酶的结构机制解析及理性设计，并在宁夏夏盛、武汉新华扬等公司实现产业化，为国家创造了巨大的经济和社会效益，相关成果先后获得省部级一等奖3项，二等奖2项。


社会兼职
1. 上海市生物工程学会青年委员会，委员。
2. 国家自然科学基金、上海市科学基金、上海市人才及科技奖励评审专家。
3. 上海市政府采购评审专家。
4.国际学术期刊审稿人：
ACS Synthesis Biology，Plos One，BBA-Proteins and Proteomics，Chemical Biology & Drug Design，Journal of Bioscience and Bioengineering，Biotechnology and Bioprocess Engineering





研究领域
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1. 利用结晶、Xray衍射及冷冻电镜技术的蛋白质(及其复合物)结构解析。
2. 结合分子动力学模拟、量子化学和高性能计算的酶分子催化机制解析、理性设计及相关软件开发。
3. 基于生物催化与转换技术的生物反应工程、合成生物学研究及其在食品、医药、材料、能源等领域的应用。






开授课程



科研项目
主持科研项目：
[10] 国家自然科学基金（面上）、基于高活性血管紧张素转化酶抑制寡肽代谢和构效机制分析的蛋白食品可控串联酶解新策略研究、72.8万元、2016/01-2019/12。
[9] 国家自然基委－广东省联合基金（二期）、“天河二号”超级计算机应用专项、5-171万元、2016/01-2017/12。
[8] 国家博士后基金(面上一等)、基于高专一性脂肪酶理性设计的特定结构功能脂定向加工、8万元、2016/06-2017/12
[7] 青岛市博士后基金、基于新型蛋白酶理性设计的海洋水产蛋白食品高质化应用、5万元、2016/01-2017/12
[6] 国家“863”计划项目子课题、酶分子规模化改造计算设计关键技术研究及应用、44.6万元、2012/01-2015/12
[5] “生物反应器工程国家重点实验室”开放课题、分枝杆菌甾醇C17位侧链C22位点降解机制研究、5万元、2015/06-2018/05.
[4] 中央高校基本科研业务费专项资金资助，基于高性能计算的脂肪酶虚拟底物筛选系统的设计与开发、12万元、2013/01-2014/12。
[3] “生物反应器工程国家重点实验室”开放课题、计算机辅助的星虫降血压肽成分筛选与构效关系研究、5万元、2013/06-2015/05。
[2] “材料化学工程国家重点实验室”开放课题、脂肪酶催化生物质衍生物的反应机制研究、3万元、2010/01-2012/12。
[1] 上海华谊（集团）公司-华东理工大学研究中心技术研究项目，生物法生产S-腺苷甲硫氨酸、8万元、2007/01-2010/12。
参加科研项目：
[7] 国家自然科学基金（重点）、胰岛素降解酶在隐孢子虫入侵中的作用机制、2017/01-2021/12、280万。
[6] 国家“973”计划、微生物药物合成相关的若干重要酶蛋白的构效关系与进化、2500万元、2012/01-2016/10。
[5] 国家“重大新药创制”科技重大专项、生物技术药物中试放大及分离纯化技术平台、800万元、2012/01-2015/12。
[4] 中央高校交叉学科与重大项目培育基金、新型生物催化剂创制方法及其产业化应用技术、160万元。
[3] 国家“重大新药创制”科技重大专项、生物技术药物中试放大及分离纯化技术平台、1000万元、2009/01-2011/12。
[2] 国家“973”计划、新一代生物催化和生物转化的科学基础、3000万元、2009/01-2013/08。
[1] 国家“863”计划项目、工业酶的分子改造与工程化技术、50万元、2006/01-2010/12。



学术成果
教育工作经历：
2016年- 至今, 华东师范大学，化学与分子工程学院，副教授
2016年- 至今, 上海纽约大学计算化学研究中心，兼职副教授
2016年-2018年, 美国加州理工学院(Caltech)，生物科学系(BBE)，博士后，合作导师：Grant Jensen（HHMI）
2014年, 华东理工大学，生物化学与分子生物学，博士学位
2004年-2016年, 华东理工大学，生物工程学院/生物反应器工程国家重点实验，教师
2004年, 南京工业大学，生物化工，硕士学位
2001年, 南京工业大学，微生物制药，学士学位。


获得主要奖励：
1. 上海市科技进步奖，一等奖，“手性非天然氨基酸生物催化制备技术及其应用”，上海市人民政府，2012年。
2. 上海市科技进步奖，一等奖，“工业酶制剂的创制与产业化关键技术”，上海市人民政府，2010年。
3.国家海洋工程科学技术奖，二等奖，“海洋食品的生物制造关键技术与应用”，国家海洋局(中国海洋工程咨询协会)，2016年。
4. 上海市科技进步奖，三等奖，“生物催化法制备单唾液酸神经节苷脂GM1”，上海市人民政府，2006年。


主持科研项目：
[10] 国家自然科学基金（面上）、基于高活性血管紧张素转化酶抑制寡肽代谢和构效机制分析的蛋白食品可控串联酶解新策略研究、72.8万元、2016/01-2019/12。
[9] 国家自然基委－广东省联合基金（二期）、“天河二号”超级计算机应用专项、5-171万元、2016/01-2017/12。
[8] 国家博士后基金(面上一等)、基于高专一性脂肪酶理性设计的特定结构功能脂定向加工、8万元、2016/06-2017/12
[7] 青岛市博士后基金、基于新型蛋白酶理性设计的海洋水产蛋白食品高质化应用、5万元、2016/01-2017/12
[6] 国家“863”计划项目子课题、酶分子规模化改造计算设计关键技术研究及应用、44.6万元、2012/01-2015/12
[5] “生物反应器工程国家重点实验室”开放课题、分枝杆菌甾醇C17位侧链C22位点降解机制研究、5万元、2015/06-2018/05.
[4] 中央高校基本科研业务费专项资金资助，基于高性能计算的脂肪酶虚拟底物筛选系统的设计与开发、12万元、2013/01-2014/12。
[3] “生物反应器工程国家重点实验室”开放课题、计算机辅助的星虫降血压肽成分筛选与构效关系研究、5万元、2013/06-2015/05。
[2] “材料化学工程国家重点实验室”开放课题、脂肪酶催化生物质衍生物的反应机制研究、3万元、2010/01-2012/12。
[1] 上海华谊（集团）公司-华东理工大学研究中心技术研究项目，生物法生产S-腺苷甲硫氨酸、8万元、2007/01-2010/12。
参加科研项目：
[7] 国家自然科学基金（重点）、胰岛素降解酶在隐孢子虫入侵中的作用机制、2017/01-2021/12、280万。
[6] 国家“973”计划、微生物药物合成相关的若干重要酶蛋白的构效关系与进化、2500万元、2012/01-2016/10。
[5] 国家“重大新药创制”科技重大专项、生物技术药物中试放大及分离纯化技术平台、800万元、2012/01-2015/12。
[4] 中央高校交叉学科与重大项目培育基金、新型生物催化剂创制方法及其产业化应用技术、160万元。
[3] 国家“重大新药创制”科技重大专项、生物技术药物中试放大及分离纯化技术平台、1000万元、2009/01-2011/12。
[2] 国家“973”计划、新一代生物催化和生物转化的科学基础、3000万元、2009/01-2013/08。
[1] 国家“863”计划项目、工业酶的分子改造与工程化技术、50万元、2006/01-2010/12。
专利及软件著作权：
[3] 一种尼克酸生物学制备方法、相关的菌株及其腈水解酶诱导方法. 2010/12，中国，ZL 7.3,
[2] 蛋白质热稳定计算设计系统（ETSS），V1.0，国家软件著作权登记号： 2013SR108451，2013年，编写语言：C++，
[1] 酶底物虚拟筛选系统（CAESVSS），V1.0，国家软件著作权登记号：2013SR108447，2013年， 编写语言：C++&python.
发表学术论文：


2017年：
[35] X.Q. Yu^#, L.J. Zhang^#, X.D. Miao, Y.Y. Li,Y. Liu^*,The structure features of umami hexapeptides for the T1R1/T1R3 receptor.Food Chem.2017:221:599-605.
[34] S.Q. Jiang, L.J. Zhang^*, Z.Q. Yao, B. Gao, H.L. Wang, X.Z. Mao, D.Z. Wei^*, Switching a Nitrilase from Syechocystis sp. PCC6803 to a Nitrile hydratase by Rationally Regulating Reaction Pathways. Catal. Sci. Technol. 2017:DOI: 10.1039/C7CY00060J 本论文被该杂志评为2017年度热点论文
2016年：
[33] Z.Q. Yao, L.J. Zhang^*, B. Gao, D.B. Cui, F.Q Wang, X. He, J.Z.H. Z, H. Zhang, D.Z. Wei^*, A Semi-automated Structure-Based Method to Predict Substrate of Enzyme via Molecular Docking: A Case Study with Candida Antarctica Lipase B,J. Chem. Inf. Model. 2016:56:1979?1994
[32] S.Q. Jiang, L.J. Zhang^*, D.B. Cui, Z.Q. Yao, B. Gao, J.P. Lin, D.Z. Wei^*, The Important Role of Halogen Bond in Substrate Selectivity of Enzymatic Catalysis, Sci. Rep. 2016:6:34750
[31] B. Gao, Y.Z. Mao, L.J. Zhang^*, L. He, D.Z.Wei, A novel saccharifying a-amylase of Antarctic psychrotolerant fungi Geomyces pannorum: Gene cloning, functional expression, and characterization, Starch Starke. 2016:68(1-2):20-28
[30] C. Zhang, L.J. Zhang^*, Y. Zhang, H. Huang, Y. Hu^*, Study on the Stability and Enzymatic Property Improvement of Porcine Pancreas Lipase Modified by Ionic Liquids Using Molecular Simulation,Acta. Chim. Sinica. 2016:74(1):74-80
[29] Y. Wang, J.F. Liu, T. Zhu, L.J. Zhang, X. He^*, J.Z.H. Zhang^*, Predicted PAR1 inhibitors from multiple computational methods, Chem. Phys. Lett. 2016:659:295–303
[28] Y. Yang, J.Q. Sun, J.J. Wu, L.J. Zhang, L. Du, S. Matsukawa, J.L. Xie^*, D.Z. Wei,Characterization of a Novel α- L -Arabinofuranosidase from Ruminococcus albus 7 and Rational Design for Its Thermostability,J. Agr. Food Chem.2016:64:7546?7554
[27] S. You, T. Tu, L.J. Zhang, Y. Wang, H.Q. Huang, R. Ma, P.J. Shi, Y.G. Bai, X.Y. Su, Z.M. Lin, H.Y. Luo^*, B. Yao^*, Improvement of the thermostability and catalytic efficiency of a highly active β-glucanase from Talaromyces leycettanus JCM12802 by optimizing residual charge–charge interactions, Biotechnol. Biofuels.2016:9: 124
[26] X. Liu, J.F. Liu, T. Zhu,L.J. Zhang, X. He^*, J.Z.H. Zhang^*, PBSA_E: A PBSA-Based Free Energy Estimator for Protein–Ligand Binding Affinity, J. Chem. Inf. Model. 2016:56:854–861
2015年：
[25] D.B. Cui, L.J. Zhang^*, S.Q. Jiang, Z.Q. Yao, B Gao, J.P. Lin, Y.A. Yuan, D.Z. Wei^*, A computational strategy for altering an enzyme in its cofactor preference to NAD(H) and/or NADP(H),Febs J. 2015:282(12):2339-2351
[24] T. Tu, H.Y. Luo, K. Meng, Y.L. Cheng, R. Ma, P.J. Shi, H.Q. Huang, Y.G. Bai, Y.Wang, L.J. Zhang^*, B. Yao^*, Improvement in Thermostability of an Achaetomium sp. Strain Xz8 Endopolygalacturonase via the Optimization of Charge-Charge Interactions,Appl. Environ. Microb. 2015:81(19):6938-6944
[23]Y. Yang, L.J. Zhang, M.R Guo, J.Q. Sun, S. Matsukawa, J.L. Xie^*, D.Z. Wei,Novel α-L-Arabinofuranosidase from Cellulomonas fimi ATCC 484 and Its Substrate-Specificity Analysis with the Aid of Computer, J. Agr. Food Chem. 2015:63:3725?3733
[22]H.L Wang, W.Y. Gao, H.H. Sun, L.F Chen, L.J. Zhang, X.D. Wang^*, D.Z.Wei^*, Protein Engineering of a Nitrilase from Burkholderia cenocepacia J2315 for Efficient and Enantioselective Production of (R)-o-Chloromandelic Acid, Appl. Environ. Microb.2015: 81(24): 8469-8477
[21]T. Tu, K. Meng, H.Y. Luo, O. Turunen, L.J. Zhang, Y.L. Cheng, X.Y. Su, R. Ma, P.J. Shi, Y.R. Wang, P.L. Yang, B. Yao^*, New Insights into the Role of T3 Loop in Determining Catalytic Efficiency of GH28 Endo-Polygalacturonases, Plos One .2015:10(9):1-16
[20] Y.Z.Mao, Y.C. Yin, L.J. Zhang, S.A. Alias , B. Gao^*, D.Z. Wei, Development of a novel Aspergillus uracil deficient expression system and its application in expressing a cold-adapted α-amylase gene from Antarctic fungi Geomyces pannorum,Process Biochem. 2015:50(10): 1581–1590
2014年：
[19] L.J. Zhang, B. Gao, Z.N. Yuan, X. He, Y.A. Yuan, J.Z.H. Zhang, D.Z. Wei^*, Structure, mechanism, and enantioselectivity shifting of lipase LipK107 with a simple way, Bba-Proteins. Proteom.2014:1844:1183–1192
[18] L.J. Zhang, X.M. Tang, D.B. Cui, Z.Q. Yao, B. Gao, S.Q. Jiang, B. Yin, Y. A. Yuan^*, D.Z. Wei^*, A method to rationally increase protein stability based on the charge–charge interaction, with application to lipase LipK107.Protein Sci. 2014: 23:110—116
[17] L.J. Zhang^#, B. Yin^#, C. Wang, S.Q. Jiang, H.L. Wang, D.Z. Wei^*, Y A. Yuan^*, Structural insights into enzymatic activity and substrate specificity determination by a single amino acid in nitrilase from Syechocystis sp. PCC6803, J. Struct. Biol. 2014:188(2):93-101
[16] Z.G. He^#, L.J. Zhang^#, Y.Z. Mao, J.C. Gu, Q. Pan, S.X. Zhou, B. Gao^*, D.Z. Wei^*, Cloning of a novel thermostable glucoamylase from thermophilic fungus Rhizomucor pusillus and high-level co-expression with α-amylase in Pichia pastoris,Bmc Biotechnol.2014:14(1):114
[15] Y.L. Liu, L.J. Zhang, M.R. Guo, H.X. Wu, J.L. Xie^* and D.Z. Wei, Virtual screening for angiotensin I-converting enzyme inhibitory peptides from Phascolosoma esculenta, Bioresources and Bioprocessing. 2014:1:17
[14] X. Liu, C. Wang, L.J. Zhang, Z.Q. Yao, D.B. Cui, L. Wu, J.P. Lin^*, Y.R. A. Yuan^* and D.Z. Wei,Structural and mutational studies on an aldo-keto reductase AKR5C3 from Gluconobacter oxydans, Protein Sci. 2014:23: 1540—1549
[13] P. Li, J. Jia, M. Fang, L.J. Zhang, M.R. Guo, J.L. Xie^*, Y.L. Xia, L. Zhou, D.Z. Wei, In vitro and in vivo ACE inhibitory of pistachio hydrolysates and in silico mechanism of identified peptide binding with ACE, Process Biochem. 2014:49: 898–904
[12] B. Yin, D.B. Cui, L.J. Zhang, S.Q. Jiang, S. Machida, Y. A. Yuan^* and D.Z. Wei^*, Structural insights into substrate and coenzyme preference by SDR family protein Gox2253 from Gluconobater oxydans, Proteins.2014:82:2925–2935
[11] D.B. Cui, L.J. Zhang^*, Z.Q. Yao, Xu Liu, J.P. Lin, Y.A. Yuan, D.Z. Wei^*, Computational design of short-chain dehydrogenase Gox2181 for altered coenzyme specificity. J. Biotechnol. 2013:167(4): 386-392
2013年--:
[10] J.L. Zhang, S. Li, H. Xu^*, P. Zhou, L.J. Zhang and P.K. Ouyang, Purification of Xylitol Dehydrogenase and Improved Production of Xylitol by Increasing XDH Activity and NADH Supply in Gluconobacter oxydans, J. Agr. Food Chem. 2013:61: 2861?2867
[9] C. Zhang, K. Fan, W.T. Zhang, R.X. Zhu, L.J. Zhang, D.Z. Wei^*, Structure-based characterization of canineehuman chimeric uricases and its evolutionary implications, Biochimie. 2012:94:1412-1420
[8] H.T. Song, L.C. Zhou, L.J. Zhang, B. Gao, D.Z. Wei, Y.L. Shen, R. Wang, C. Madzak, Z.B. Jiang^*, Construction of a whole-cell catalyst displaying a fungal lipase for effective treatment of oily wastewaters, J. Mol. Catal. B-Enzym. 2011:71:166–170
[7] B. Gao, T. Xu, J.P. Lin, L.J. Zhang, E. Su, Z.B. Jiang, D.Z. Wei^*, Improving the catalytic activity of lipase LipK107 from Proteus sp. By site-directed mutagenesis in the lid domain based on computer simulation,J. Mol. Catal. B-Enzym. 2011:68:286–291
[6] T. Xu, L.J. Zhang, X.D. Wang and D.Z. Wei^*, A novel protocol of energy optimisation for predicted protein structures built by homology modelling, Mol. Simulat. 2010:36(13):1104–1109
[5] T. Xu, L.J. Zhang, E. Su, D.B. Cui, X.D. Wang^*, D.Z. Wei^*, Disparity in productive binding mode of the slow-reacting enantiomer determines the novel catalytic behavior of Candida antarctica lipase B,J. Mol. Catal. B-Enzym. 2010:62:288–296
[4] T. Xu, B. Gao, L.J. Zhang, J.P. Lin, X.D. Wang, D.Z. Wei^*, Template-based modeling of a psychrophilic lipase: Conformational changes, novel structural features and its application in predicting the enantioselectivity of lipase catalyzed transesterification of secondary alcohols,Bba-Proteins. Proteom. 2010:1804:2183–2190
[3] T. Xu, L.J. Zhang, X.D. Wang^*, D.Z. Wei^* and T.B. Li,Structure-based substrate screening for an enzyme, Bmc Bioinformatics. 2009:10(257):1-7
[2] L.J. Zhang, T. Xu, P.Q. Yuan, D.Z. Wei^*, Optimizing strategies research on the later stage of protein structure model, Chem. J. Chinese U. 2008:29(5):977-980.
[1] Q. Wu, H. Xu, L.J. Zhang, J. Yao, P.K. Ouyang, Production, purification and properties of γ-glutamyltranspeptidase from a newly isolated Bacillus subtilis NX-2, J. Mol. Catal. B Enzym. 2006:43(1-4):113-117


学术会议报告：
[5] 第八届国际分子模拟与信息技术应用学术会议，特邀报告，“腈水解酶空间选择性机制认知及理性设计”，辽宁大连，2016年9月24-26日。
[4] 第十二届全国酶学学术讨论会，“酶底物虚拟筛选与生长软件开发”，会议报告，山东威海，会议报告，2015年9月18-20日。
[3] 2015年中国酶工程与糖生物工程学术研讨会，会议报告，“酶的底物谱预测新技术”，江苏镇江，2015年8月21-23日，报告获大会“诺维信青年优秀报告”奖。
[2] 第七届国际分子模拟与信息技术应用学术会议，特邀报告，“酶分子的理性设计策略研究及应用软件开发”，江苏苏州，2014年10月26-28日。
[1] 第六届国际分子模拟与信息技术应用学术会议，特邀报告，“在结构与功能间搭桥”，江苏南京，2012年5月13-15日。









荣誉及奖励

1. 2017年，生物酶理性改造与高效发酵关键技术及应用. 湖北省人民政府, 科技进步奖，二等奖
2. 2016年，植物源生物活性物质精提用酶制剂的研发与应用. 中国商业联合会, 中国商业联合会科学技术奖全国商业科技进步奖, 一等奖,
3. 2016年，海洋食品的生物制造关键技术与应用，国家海洋局（中国海洋工程咨询协会），国家海洋工程科学技术奖，二等奖，
4. 2012年，手性非天然氨基酸生物催化制备技术及其应用，上海市人民政府，上海市科技进步奖，一等奖，
5. 2010年，工业酶制剂的创制与产业化关键技术. 上海市人民政府，上海市科技进步奖，一等奖，