上海科学家两篇PNAS文章获研究突破

上海科学家两篇PNAS文章获研究突破

　　

生物通报道：在近期《美国国家科学院院刊》杂志上，来自上海的科学家们获得了两项突破性研究进展，首先是上海药物所的蒋华良研究小组对蛋白之间相互作用提出了一种只需要基于蛋白序列信息就能预测蛋白相互作用的方法，这为为蛋白相互作用研究提供了一种新颖的方法。另外上海应用物理所运用分子动力学模拟方法对允许水分子出入的细胞膜蛋白水通道机制进行了研究，提出了新的观点。

来自中科院上海生命科学研究院上海药物所（Shanghai Institute of Materia Medica）新药研究国家重点实验室（State Key Laboratory of Drug Research），以及华东理工大学（East China University of Science and Technology）等处的研究人员针对蛋白之间相互作用提出了一种只需要基于蛋白序列信息就能预测蛋白相互作用的方法，可以应用到任何未知生物相关性的新发现蛋白研究方面，为蛋白相互作用研究提供了一种新颖的方法。这一研究成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）在线版上。

领导这一研究的是中科院上海药物所的蒋华良博士，其早年毕业于南京大学，之后于中国科学院上海药物所攻读有机化学博士学位，师承我国著名药物化学家嵇汝运院士和理论化学家陈凯先教授。

蛋白质与蛋白质、蛋白质与其它分子的相互作用是生物调控的基本单元，对于理解生物调控机制具有重要意义，是后基因组时代生命科学与其它学科交叉研究的热点。利用理论模拟和生物物理化学实验方法研究蛋白质与小分子化合物、蛋白质-蛋白质相互作用的规律，在此基础上发展出蛋白质结构模拟以及基于结构的药物设计方法，这在国内外得到了广泛应用。

但是目前许多应用方法由于需要蛋白homology或者蛋白partners的相互作用标记，因此受到限制。在这篇文章中，研究人员发展了一种只需要蛋白序列信息的蛋白相互作用（Protein-protein interactions ，PPIs）分析方法，这种方法主要是基于一种复合了kernel function和描述氨基酸的conjoint triad feature的学习运算法则（learning algorithm）工具。通过16000多个不同的PPI对，研究人员构建了一个可广泛使用的模式，由于这种方法能够预测PPI网络，因此比其它基于序列的PPI预测方法都要更好。

2003年，美国科学家彼得·阿格雷博士因发现了允许水分子出入的细胞膜蛋白水通道而荣获当年诺贝尔化学奖。但是，该通道如何让水分子进出“闸门”的具体工作机制，仍然是一个谜。 

昨天，记者从中科院上海应用物理所获悉，科学家们运用分子动力学模拟方法，对这个机制原理作了初步猜测。该项研究结果，将发表在最新一期的国际权威科学期刊《美国科学院院刊》上。业内人士指出，该研究成果有助于理解生物分子在信号传递过程中如何保持极好信噪比的分子机制，并对设计人工分子机器具有一定的启示性。 



中科院上海应用物理所方海平课题组通过多方合作，运用分子动力学模拟方法，对水在生物分子构型和功能中的重要性开展了一系列研究工作。在该课题组前期发现纳米水通道具有优异力学开关特性（J. Am. Chem. Soc. 127, 7166-7170 (2005)）的基础上，进一步发现这种纳米水通道具有优异电学开关特性，并阐明了相关的物理机理。最近，该项研究结果发表在国际权威科学期刊《美国科学院院刊（Proc. Natl. Acad. Sci. USA）》的提前版Early Edition，PNAS 104, 3687 (2007)上。 

方海平研究小组与合作者利用具有合适半径的纳米碳管作为生物膜蛋白水通道的简化模型，研究了限制于这种纳米水通道中的一维水链的特殊性质。发现水分子在透过这种纳米水通道时，不仅对作用在纳米水通道管壁的力学响应具有的开关特性，对纳米水通道管壁的电荷响应也有极好的开关特性。即：在噪音力学信号下，其“通”或“关”的状态不受干扰，而在有效力学信号导致足够大通道壁形变下，“通”或“关”的状态迅速响应；只有在外界电荷非常近时，通道才会响应，迅速关闭。方海平等的研究还表明，纳米水通道的这个优异开关特性的主要原因是，限制于这种纳米水通道中的一维水链的特殊性质和水分子与电荷相互作用的局域性。该研究成果有助于理解生物分子在信号传递过程中如何保持极好信噪比的分子机制，并对设计人工分子机器也具有一定的启示性。 

该项研究工作与浙江大学、浙江师范大学、美国IBM公司研究所和哥伦比亚大学的研究人员共同合作完成，得到了中国科学院、国家自然科学基金委、国家科技部、人事部和上海市人民政府（通过上海超级计算中心）和美国IBM蓝色基因项目的共同资助。
（生物通：万纹）

附：
蒋华良 博士

Hualiang Jiang Ph.D.
研究员 中心主任 
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传真(Fax): [phone]
Email: [e-mail]
[e-mail] 

1965年1月生，江苏武进市人。1987年7月毕业于南京大学化学系，获理学学士学位；1989年7月毕业于华东师范大学化学系，获理学硕士学位；1995年7月毕业于中国科学院上海药物所攻读有机化学博士学位，获得理学博士学位。现任中国科学院上海药物研究所研究员、博士研究生导师、所学术委员会副主任、药物发现与设计中心主任。浙江大学药学院、大连理工大学、华中科技大学、北京大学理论生物研究中心兼职教授。

综合应用分子模拟、计算机辅助药物分子设计、分子生物学和结构生物学等手段进行创新药物及其相关基础研究工作，研究领域涉及有机化学、药物化学、计算化学、计算分子生物学、结构生物学和化学生物学等学科。已在J Biol. Chem.、J Mol. Biol.、Biophys. J、J Med. Chem.、J Org. Chem.、J Phys. Chem.、Chem. Phys. Lett.、中国科学和中国药理学报等国内外刊物上发表论文100余篇，主编专著1本，参加编写专著6部，申请专利6项。

承担和参加国家、上海市和中科院基金项目10多个，包括国家“863”高科技项目和国家基础研究重点规划(973)项目。2001年任863高科技生物与现代农业领域生物信息技术主题组专家，2002年年度国家基础研究重点规划(973)项目“基于生物信息学的药物作用新靶标的发现与功能验证”首席科学家。

蒋华良研究员于2002年5月被共青团中央、全国青联授予第五届“中国青年科学奖”(生命科学)证书。

研究领域 

理论化学和分子模拟 
计算机辅助药物设计 
化学生物学 
药物化学和计算生物学 
结构生物信息学和结构生物学 

方海平 

男， 1985 年毕业于山东大学， 1994 年在理论物理研究所获博士学位。 1997 — 1998 年香港科技大学物理系访问学者， 2000 — 2001 年美国 John Hopkins 大学机械工程系访问副教授。 2002 年获中国科学院“引进海外杰出人才”资助至上海应用物理研究所工作。现为核物理研究室副主任。 1985-1990 从事粒子物理学的理论研究。自 1991 年起从事非线性科学和流体动力学的理论研究， 1995 年初起，研究晶格玻尔兹曼方法及其在石油开采等方面应用。 1998 年初开始理论物 理、计算流体力学和工程、生物学、医学的交叉边缘学科研究，包括应用 PC 机群进行血液流和血液中的红、白血球的行为、 DNA 分子和蛋白质在液体中的行为等等方面的理论研 究。曾作为中方负责人主持国际合作项目“中法先进研究计划 M97 -05 ” （法国外交部和中国科技部联合资助）。1995 年与曹良月等发表的一篇论文被认可为在国际上应用小波 网络于混沌时间序列预测的典型工作，作为第八章编进 2002 年在美国出版的大学教科书“ Foundations of Wavelet Networks and Applications ”的第二版“。 

研究方向 ： DNA 分子和蛋白质的力学性质与其结构的关系， DNA 分子和蛋白质与表面水分 子的相互作用等的理论研究；用晶格玻尔兹曼方法研究血液流和血液中的红、白血球的行为。