2011张明杰研究组连发两篇Cell文章

近期候选院士张明杰教授领导的研究小组捷报频传，接连在国际著名生物学期刊Cell及其下属子刊molecular cell上发表两篇研究论文。

　　

生物通报道  2011年候选院士张明杰教授早年毕业于复旦大学化学系，现同时任职于香港科技大学化学系和复旦大学生物医学研究院。其主要从事结构生物学、生物化学以及分子生物学的研究。他的调控神经细胞信号传递的蛋白质结构和功能的研究成果，对于治疗神经系统衰退的疾病，如中风及老年痴呆症等，有着极为重要的影响。其论文屡次发表在Science、Cell等国际顶级杂志上。近期张明杰教授领导的研究小组捷报频传，接连在国际著名生物学期刊Cell及其下属子刊molecular cell上发表两篇研究论文。

LGN/mInsc and LGN/NuMA Complex Structures Suggest Distinct Functions in Asymmetric Cell Division for the Par3/mInsc/LGN and Gαi/LGN/NuMA Pathways

细胞不对称分裂（Asymmetric cell division）是多细胞生物发育的基础。细胞不对称分裂的重要特征是细胞命运决定子在细胞分裂期间的不对称分离。细胞不对称分裂一般要经历4个步骤：在细胞中建立一个极性轴；沿此轴定向并形成纺锤体；细胞命运决定子沿极性轴作极性分布；细胞分裂后，不同的细胞命运决定子指导决定细胞的不同命运。

过去研究人员在无脊椎动物实验中证实借助衔接蛋白mInscuteable (mInsc)连接的 Par3/Par6/aPKC复合体和NuMA/LGN/Gαi复合体在细胞的不对称分裂过程中发挥关键性的作用。然而直到现在科学家们对于LGN与NuMA和mInsc相互连接的分子基础还不是很清楚。

在这篇文章中，张明杰教授以及复旦大学王文宁教授共同领导研究人员通解析了LGN/NuMA以及LGN/mInsc复合物的高分辨率晶体结构，进一步结合生物化学和细胞生物学实验，研究人员发现LGN/NuMA以及LGN/mInsc之间存在着相互排斥作用，而mInsc显示结合优先性。

新研究结果表明Par3/mInsc/LGN 和NuMA/LGN/Gαi复合体在细胞不对称分裂中发生了连续及部分重叠的功能。这一研究发现为研究人员更深入地了解细胞不对称分裂机制提供了新的研究数据。这一研究成果在线发表在8月5日的《molecular cell》杂志上。

The INAD Scaffold Is a Dynamic, Redox-Regulated Modulator of Signaling in the Drosophila EyeHighlights

INAD是一种重要的骨架蛋白，在果蝇光感受接受过程中扮演了重要的角色，是调控光感信号的骨架蛋白。之前的研究中，曾有研究人员在果蝇视觉感光系统里的INAD骨架蛋白中发现了PDZ结构域改变的现象——PDZ结构域，又称为“盘状同源区域”，是一种由80到100个氨基酸残基组成的保守序列，在真核生物，PDZ结垢域通常表现为串联重复拷贝，由80到90个氨基酸残基组成，包含两个α螺旋和六个β折叠。生物作用主要是介导膜上的蛋白聚集，结合目标蛋白的C端。

在这篇文章中，研究人员通过生化实验和结构生物学的研究分析，发现INAD骨架蛋白中的一种PDZ结构域：PDZ5的氧化还原作用是由其与另外一个INAD构象位点：PDZ4相互作用调控的。这项研究发现INAD骨架蛋白里的PDZ5结构域具有氧化还原反应控制开关的作用，它可以在光刺激下，通过二硫键氧化还原作用来调控信号传导，将蛋白内部的半胱氨酸氧化，据此来调节与靶蛋白的结合过程，并触发下游信号通路。

研究人员在果蝇眼部实验中，证实INAD蛋白的PDZ结构域在光刺激下具有两种构象，在光照下，这种蛋白能从一种还原性的，靶向结合状态，转变成氧化性的，非靶向结合状态，这种构象开关取决于PDZ5结构域二硫键的改变。

INAD骨架蛋白包含有5个结构域，这项研究解析了其中的PDZ5和PDZ4之间的相互作用，及这种作用所产生的作用，这对于进一步研究分析INAD蛋白，以及相应的氧化还原作用具有重要的意义。这一研究成果公布在6月24日的Cell杂志封面上。

（生物通：何嫱）

作者简介：

张明杰
出国时间: 1989.09
最后学位: 博士
获得学位的时间: 1993.07
最后获得学位的单位: 加拿大Calgary大学
现职单位: 香港科技大学
现任职务（英文）: Professor
现任职务（中译）: 教授
从事的学科领域: 生命科学与生物技术
专业: 结构生物学

主要研究方向: 神经系统结构生物学、NMR
现在进行的研究课题: 神经细胞信号传导的结构生物学
获成果/奖励情况: ——President’s List, NSERC Doctoral Prize (1994)
——国家杰出青年基金
——The Croucher Foundation Senior Fellow Award（2003）

主要学术贡献创新思想:
张明杰博士主要从事结构生物学，生物化学及其分子生物学的研究。他的调控神经细胞信号传递的蛋白质的结构和功能的研究成果，对于治疗神经系统衰退的疾病，如中风及老年痴呆症等，有着极为重要的影响。张教授及其研究小组运用核磁共振技术，从传统中药中筛选活跃分子，抑制神经信号传递中的一氧化氮合成，以发掘具潜质的药物先导化合物，治疗中风疾病。
1998年利用核磁共振技术解出神经元一氧化氮合成酶的一个抑制蛋白的三维结构，次年又解出神经元一氧化氮合成酶一个重要区域与另一种蛋白形成的复合物的三维结构，一氧化氮合成酶含有的PDZ结构域在许多蛋白质相互作用中起重要作用，解出这个区域与其他蛋白结合的结构，对于生物化学领域有着重要的意义。
2001年与其他生物学专家紧密合作，在细胞生物学方面取得重大突破，首次破解了一种对于确保细胞正常运作至关重要的蛋白质(Ykt6p)的三维结构与功能之间的关系。
曾获得“裘槎优秀科研者奖”,以表扬他在材料科学及生物化学领域进行的基础研究及做出的贡献。