课题组长
姓名：
王天民助理教授 研究员 博士生导师, PhD, 助理教授
职务：
所在院所：
生命科学与技术学院
荣誉称号：
教育经历：
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2008/09—2012/07，北京大学，学士
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2013/09—2015/07，日本东京工业大学（交换培养），硕士
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2012/08—2018/07，清华大学，博士
博士后及工作经历：
- 2019/01—2023/03，清华大学，医学院基础医学系，博士后研究员
- 2023/05—至今，上海科技大学，生命科学与技术学院，助理教授 (Tenure-Track)
课题组简介
研究方向：
多尺度细菌耐药、时空多组学、系统生物学、菌膜
研究内容：
抗生素是20世纪医学领域最重要的发现之一，也是维系现代医疗体系日常运转的重要基础。目前，随着新型抗生素的发现速度日益趋缓，并且致病微生物在表型和基因型层面表现出日益增强的耐药性和抗药性，由此衍生的抗生素危机构成了本世纪公共卫生领域的重大挑战。在此背景下，深入理解不同尺度上细菌耐药性产生、发展和演化的分子机制，一方面可以最大化现有抗生素的杀菌效果并最小化抗药性的产生几率，另一方面可以帮助发现全新的分子靶点以促进新的药物设计，从而为从根本上应对抗生素危机提供坚实的科学基础。 本研究组将致力于从分子、细胞和群落等多尺度上系统研究细菌表型耐药的分子机制和遗传性抗药演化的动力学规律。实验室将综合运用前沿的实验技术（时空组学、高通量遗传筛选、微流控、单细胞技术、延时荧光显微成像等）以及计算手段（比较基因组学、机器学习、随机动力学建模等），理解不同尺度下多种致病菌的耐药行为，特别着重于从系统生物学的角度揭示耐药（死亡）是如何从生物学网络的协调（失调）中涌现出来的。在此过程中，我们也将基于微流控、二代测序、纳米孔测序等平台开发全新的使能技术，作为基础研究的工具或用于临床上耐药菌的快速筛查。
研究成果展示
我们开发了RAINBOW-seq方法，首次以50微米的分辨率对细菌群落的空间转录组进行了定量分析，并以其为基础结合正交实验手段揭示了大肠杆菌生物被膜（biofilm）内丰富的群体代谢协调行为（Nat. Chem. Biol. 2023）； 
通过空间转录组学，我们发现细菌群落和高等生命的组织器官一样，会主动维持基因表达层面的空间稳态结构，这些结构对于环境变化具有鲁棒性，并通过影响生物被膜（biofilm）的代谢微环境导致其对于抗生素的极高耐受性（in preparation）；
利用深度突变扫描、生物化学手段和随机动力学建模，我们揭示了细菌如何基于TnaC感受器，通过协调转录-翻译大分子机器的动力学行为调控自身的吲哚信号传导（Nat. Chem. Biol. 2020）； 
我们首次在细菌中建立了CRISPRi-seq方法，以遗传文库混合筛选的方式进行细菌的高通量功能基因组学研究，从而发现了tRNA必需性和压力耐受相关基因图谱的新知识（Nat. Commun. 2018）；
结合高通量筛选和机器学习，我们解码了sgRNA序列与CRISPR/Cas9基因组工程中的靶向/非靶向活性之间的关系，建立了预测模型，用于在细菌中设计活性和特异性的sgRNA文库（Nucleic Acids Res. 2018, 2021）。
代表性论文（*第一作者，#通讯作者）
- 1. Wang, Tianmin*; Shen, Ping*; He, Yihui; Zhang, Yuzhen; Liu, Jintao#. Spatial transcriptome uncovers rich coordination of metabolism in E. coli K12 biofilm. Nature Chemical Biology. April 2023.
- 2. Wang, Tianmin#*; Shen, Ping*; Chai, Ruochen; He, Yihui; Liu, Jintao#. Profiling of bacterial transcriptome from ultra-low input with MiniBac-seq. Environmental Microbiology. August 2022. 24(12):5774-5787.
- 3. Wang, Tianmin#*; Zheng, Xiang*; Ji, Haonan; Wang, Ting-Liang; Xing, Xin-Hui; Zhang, Chong#. Dynamics of transcription–translation coordination tune bacterial indole signaling. Nature Chemical Biology. April 2020. 16(4):440-449.
- 4. Feng, Huibao*; Guo, Jiahui*; Wang, Tianmin#*; Zhang, Chong#; Xing, Xin-Hui. Guide-target mismatch effects on dCas9–sgRNA binding activity in living bacterial cells. Nucleic Acids Research. February 2021. 49(3):1263-1277.
- 5. Wang, Tianmin*; Guan, Changge*; Guo, Jiahui; Liu, Bing; Wu, Yinan; Xie, Zhen; Zhang, Chong#; Xing, Xin-Hui. Pooled CRISPR interference screening enables genome-scale functional genomics study in bacteria with superior performance. Nature Communications. June 2018. 9(1):2475.
- 6. Wang, Tianmin*; Guo, Jiahui*; Liu, Yangyang*; Xue, Zhenglian; Zhang, Chong#; Xing, Xin-Hui. Genome-wide screening identifies promiscuous phosphatases impairing terpenoid biosynthesis in Escherichia coli. Applied Microbiology and Biotechnology. November 2018. 102(22):9771-9780.
- 7. Guo, Jiahui*; Wang, Tianmin*; Guan, Changge; Liu, Bing; Luo, Cheng; Xie, Zhen; Zhang, Chong#; Xing Xin-Hui. Improved sgRNA design in bacteria via genome-wide activity profiling. Nucleic Acids Research. August 2018. 46(14):7052-7069.
- 8. Wu, Yinan*; Wang, Tianmin*; Zhang, Chong#; Xing, Xin-Hui. A rapid and specific colorimetric method for free tryptophan quantification. Talanta. January 2018. 176:604-609.
- 9. Fang, Mingyue*; Wang, Tianmin*; Zhang, Chong#; Bai, Jili; Zheng, Xiang; Zhao, Xuejin; Lou, Chunbo; Xing, Xin-Hui. Intermediate-sensor assisted push-pull strategy and its application in heterologous deoxyviolacein production in Escherichia coli. Metabolic Engineering. January 2016. 33:41-51.
- 10. Wang, Tianmin*; Mori, Hiroshi; Zhang, Chong; Kurokawa Ken; Xing Xin-Hui#; Yamada, Takuji#. DomSign: a top-down annotation pipeline to enlarge enzyme space in the protein universe. BMC Bioinformatics. March 2015. 16:96.
- 11. Mo, Xuhua*; Zhang, Hui*; Wang, Tianmin; Zhang, Chong; Zhang, Cong; Xing Xin-Hui; Yang, Song#. Establishment of CRISPR interference in Methylorubrum extorquens and application of rapidly mining a new phytoene desaturase involved in carotenoid biosynthesis. Applied Microbiology and Biotechnology. May 2020. 104(10):4515-4532.
- 12. Liu, Shude*; Wu, Yinan*; Wang, Tianmin; Zhang, Chong#; Xing, Xin-Hui. Maltose Utilization as a Novel Selection Strategy for Continuous Evolution of Microbes with Enhanced Metabolite Production. ACS Synthetic Biology. December 2017. 6(12):2326-2338.
- 13. Liang, Weifan*; Cui, Lanyu; Cui, Jinyu; Yu, Kaiwen; Yang, Song; Wang, Tianmin; Guan Changge; Zhang, Chong#; Xing, Xin-Hui. Biosensor-assisted transcriptional regulator engineering for Methylobacterium extorquens AM1 to improve mevalonate synthesis by increasing the acetyl-CoA supply. Metabolic Engineering. January 2017. 39:159-168.
- 14. Zhang, Shouchi*; Lai, Qiheng; Lu, Yuan; Liu, Zhidan; Wang, Tianmin; Zhang, Chong#; Xing, Xin-Hui. Enhanced biohydrogen production from corn stover by the combination of Clostridium cellulolyticum and hydrogen fermentation bacteria. Journal of Bioscience and Bioengineering. October 2016. 122(4):482-7.
- 15. Feng, Quan*; Wang, Yuxiao; Wang, Tianmin; Zheng, Hao; Chu, Libing; Zhang, Chong; Chen, Hongzhang; Kong, Xiuqin; Xing, Xin-Hui#. Effects of packing rates of cubic-shaped polyurethane foam carriers on the microbial community and the removal of organics and nitrogen in moving bed biofilm reactors. Bioresource Technology. August 2012. 117:201-7.
奖励
- 1. 2018/11，清华北大生命联合中心杰出博士后基金
- 2. 2019/04，全国博士后管委会博士后创新人才支持计划
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作为一个跨学科的实验室，我们欢迎具有不同科学背景和不同阶段的学者与我们联系，相关专业包括但不限于微生物学、化学和生物工程学、分子生物学和生物化学、合成生物学、生物信息学和基因组学、计算机科学。我们将致力于塑造一个开放、融洽、创新和团队协作的研究环境，鼓励成员的原创想法和自主探索精神，特别注重研究人员综合能力的培养并支持其事业发展的长远规划。 目前课题组计划招聘1位博士后和1位科研助理（详细信息请参见学院招聘信息），同时随时欢迎对我们研究工作感兴趣的本科生和研究生同学来实验室交流。
课题组成员及合影
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姓名：徐巍
身份：助理工程师
在组时间：2023/08-至今
邮箱：xuwei3@shanghaitech.edu.cn
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姓名：郭旸
身份：硕士研究生
在组时间：2024/01-至今
邮箱：guoyang2023@shanghaitech.edu.cn
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姓名：檀秋林
身份：硕士研究生
在组时间：2024/01-至今
邮箱：tanql2023@shanghaitech.edu.cn
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姓名：高雨夕
身份：硕士研究生
在组时间：2024/01-至今
邮箱：gaoyx2023@shanghaitech.edu.cn
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姓名：肖雪莹
身份：硕士研究生
在组时间：2024/01-至今
邮箱：xiaoxy2023@shanghaitech.edu.cn
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姓名：肖宇榛
身份：访问学生
在组时间：2023/11-至今
邮箱：
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