推荐产品

北京大学于2011年建立了跨学科实体研讨中心组成与功用生物分子中心(SFBC


北京大学化学与分子工程学院早在2001年就专门建立的化学生物学系,是国内最早开设相关研讨机构的院系之一。以该系为核心根底,北京大学于2011年建立了跨学科实体研讨中心组成与功用生物分子中心(SFBC)。经过数年的展开,SFBC已经成为享誉国内外的一流化学生物学中心。


北京大学化学与分子工程学院化学生物系王初研讨员

怎么展开和使用化学技能探究和处理生物学问题,是化学生物学研讨的大方向。环绕这一问题,化学生物学分为许多不同的分支。王初的课题组首要重视怎么经过多种跨范畴的技能和手法,发现和提醒杂乱生命体系中蛋白质的新功用。王初介绍说,人类基因组计划,将人源蛋白质从原来已知的几百种扩充到巨大的两万种左右,而各种剪接及翻译后润饰使得蛋白质的形式更加杂乱多样。这些不同蛋白质的剪接、润饰以及其在生命体中的散布,都对蛋白质的活性和功用具有不同的影响。蛋白质是生命现象的直接体现者,也是生命功用的首要执行者,因而研讨这些新发现的蛋白质的活性与功用,将极大地促进说明生命在生理或病理条件下的改变机制,并为药物开发及医疗手法研制提供依据。


除了在根底科研范畴发挥效果,化学蛋白质组学在生物医药研制、中药现代化研讨中也发挥了十分重要的效果。王初说到,经过化学蛋白质组学的办法,其课题组判定了中药黄芩中的活性分子黄芩苷的分子靶标,提醒了该天然产物治疗肥壮、脂肪肝及其相关代谢疾病的分子机制 (Proc Natl Acad Sci U S A 2018. 115 (26), E5896-E5905.)。

王初课题组别的一个重要的研讨方向是核算蛋白质组学。“蛋白质组学范畴的展开,离不开质谱等仪器技能、剖析办法以及核算算法的同步展开。从事质谱,特别是组学研讨的人都知道,‘核算’在其间的重要效果。”经过核算的办法,可以协助科学家进一步挖掘数据,一同还可以辅导对蛋白质新靶点、新功用的发现。王初课题组经过展开核算算法,深度扫描原始质谱数据中的特征同位素散布,极大地提高了对蛋白质组中硒蛋白判定的灵敏度( ACS central science 2018. 4 (8), 960-970.)。经过机器学习和人工智能,他们课题组展开了根据蛋白质一级序列预测蛋白质组内高活性半胱氨酸的核算算法(Biochemistry 2018. 57 (4), 451-460.)。最近,使用理论核算辅导的蛋白质三维结构规划,王初的课题组与北大化学学院的陈鹏教授课题组进行了卓有成效的协作,展开了一种可以在活体内选择性激活方针的蛋白质的化学生物学新办法,相关成果2019年5月发表于世界尖端学术期刊《Nature》杂志上。

王初回想,这次协作起源于一次研讨生的中期考核。“当时我参加考核的时分,陈鹏教授的学生共享了他们在活性脱笼方面的作业,终究他说到,这个技能有一些约束,便是现在只能使用在例如赖氨酸和酪氨酸少量几种氨基酸上。而由于细胞内蛋白质的种类繁复,当蛋白质的活性中心假如没有这类氨基酸时,活性脱笼这个技能就发挥不了效果了。想要展开更为普适性的蛋白质在体调控技能,就需求展开新的非天然氨基酸刺进和正交脱笼技能,而这项作业具有十分大的挑战性,还一直没有得到打破。”考核完毕后,王初与陈鹏教授就该问题进行了深化的讨论,终究我们一同提出一种新的思路—— 假如不是对活性位点进行直接的脱笼,而是在其它接近的底物结合位点刺进氨基酸,将其与底物之间的结合阻断,相同也能到达按捺蛋白活性的效果,而脱笼后可以将蛋白质从头激活。该 “接近脱笼”战略摆脱了活性位点必须具有特定氨基酸的约束,可以大大提高该技能的适用范围。

质谱技能是判定蛋白质的不贰之选

王初说到,质谱在他的科研作业中发挥着至关重要的效果。2013年,他刚从国外回到北大展开独立研讨作业的榜首件事,便是拿出“青年千人”启动经费的很大一部分,购买了一台赛默飞的Q-Exactive质谱这关于他之后展开化学生物学相关研讨十分要害。不论前面规划多少不同的探针,在终究进行蛋白质剖析的时分,都需求使用质谱仪来进行。高通量、高灵敏度的质谱,关于获得高质量的数据十分重要。

王初说到,在做探针符号的时分,不仅是符号到特定的蛋白,而且是符号到详细的氨基酸位点。因而得到探针在哪个蛋白的哪个氨基酸上发生反应的信息,可以更好地辅导下流药物的规划或许蛋白质功用的研讨。对此,课题组展开新办法,使用质谱完结位点特异性的化学蛋白质组学的检测。别的,他也说到,Q-Exactive这类根据Orbitrap的质谱仪除了可以进行高灵敏度的定性剖析之外,还可以从事高精度的定量剖析。经过在探针上引进同位素符号,终究在质谱上定量剖析方针蛋白上的同位素符号的多少,可以反映探针与蛋白的相互效果强弱。“举例来说,药物分子在生命体中或许会与许多蛋白相互效果,但真实起效果的是药物分子浓度较低的时分,与它效果力最强的几个蛋白。将这些结合力强的蛋白经过探针捕捉出来,对药物研制十分重要。而这就需求质谱具有很精准的定量剖析才能。”

穿插学科构建科研桥梁

王初说到,他本科在中国科学技能大学学习生物学,在美国华盛顿大学攻读博士期间,师从美国科学院院士David Baker教授做核算机辅佐蛋白质结构模拟与规划方面的研讨,之后博士后期间又改换研讨方向,在美国斯特里普斯研讨所跟随美国科学院院士Benjamin Cravatt教授从事化学生物学研讨,于2013年末回到北京大学化学学院展开独立研讨作业,成为北大化学学院少有的几位非化学身世的课题组长。他在整个“跨界穿插”的科研阅历中,接触和学习到了许多不同范畴的知识,特别是此前在生物学范畴的研讨经验,让他更重视一些很重要的生物学问题。“我觉得,化学生物学展开的是化学东西和办法,但终究仍是要真实落脚到处理详细的生物学、医药或许临床问题,这个范畴需求不同布景、具有穿插思维的科学家的积极参与。”

后记

<p text-align:justify;text-indent:2em;"="" style="overflow-wrap: break-word; font-family: "sans serif", tahoma, verdana, helvetica; white-space: normal; color: rgb(68, 68, 68);">在采访的终究,王初说到,他关于跨学科的协作研讨十分感兴趣,不同学科布景在化学生物学的穿插大布景下,会不断发明新的科研火花。他也十分欢迎具有不同学科布景的学生和博士后参加课题组,充分释放自己的才能和思维, 一同展开新的化学办法和东西,探索生命的奥秘。前文中说到的黄芩苷的相关研讨,便是结业于上海中医药大学的戴建业博士在课题组做博士后时主导完结的作业,他自己现在已经在兰州大学药学院展开独立研讨作业了。此外,王初课题组每周组会都有一同阅览和讨论前沿文献的习惯,三年前,他的博士研讨生王浩博突发奇想,提议把我们选取和收拾的前沿文献经过微信大众号“王初课题组”(见下图二维码)共享出去,经过这种“文献快闪”的办法,让更多的人重视化学生物学的最新研讨成果。在课题组所有成员不断坚持和尽力之下,现在该大众号成为国内化学生物学范畴的热门账号之一,截止到2019年年末,总重视数已经超过12000人,欢迎我们持续的重视和支撑。




Copyright© 2003-2012    版权所有   公司地址:北京丰台区丰台北路32号华盛写字楼B8058 邮 编:110023
联系电话:18601047241 010-63845660 邮箱:boyli@jingbo17.com      
   备案号:京ICP备20001697号-1