结构生物学,实现新跨越

Structural biology, Achieving new leap

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同源重组 (HR) 是一种主要的 DNA 双链断裂 (DSB) 修复机制。重组酶 Rad51 和 Dmc1 在 RecA 家族中高度保守; Rad51 主要负责有丝分裂期间体细胞中的 DNA 修复,而 Dmc1 仅在生殖细胞减数分裂期间起作用。这种时空差异可能是由于它们在 HR 期间独特的错配容忍度:Rad51 在存在错配时不允许 HR,而 Dmc1 可以容忍某些错配。

本是同根生,相煎何太急!王宏伟/陈春来/李国辉揭示有丝分裂和减数分裂中基因重组的差异机制

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RNA结构是RNA发挥功能的基础。传统解析RNA结构的方法包括X射线、核磁共振和冷冻电子显微镜。这些方法无法做到高通量,更不能解析出细胞内高度动态的RNA结构。近年来,研究者们开发出了许多细胞内高通量探测RNA结构的技术,极大推动了RNA结构和功能的研究。但是这些技术探测到的RNA结构信号经常包含大量的缺失值,影响了后续对RNA功能的深入研究。人工智能方法在科学、技术多个领域都取得了成功应用,如果将其用于恢复由于实验和技术限制而缺失的RNA结构信号,很有可能解决上述问题。

受自动驾驶算法启发的RNA结构测序数据缺失信号恢复的人工智能方法

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RNA具有多种重要的生理功能,可在遗传编码、基因表达、基因调控和酶催化等过程发挥作用。RNA功能的发挥与其可折叠形成复杂的三维空间结构以及构象的动态变化密切相关,在结合配体(例如蛋白质、DNA/RNA、小分子等)或响应环境 (例如离子浓度、温度、pH或机械力)变化时,RNA往往发生构象状态的转变。研究表明,RNA的三维空间结构通常是在二级结构的基础上,由共轴堆积、假结结构(pseudoknot)、A-小沟模体(A-minor motif)以及“吻式”发夹(kissing loop)等三级相互作用模体(tertiary interaction motifs)稳定的。当前,人们对相关三级相互作用如

方显杨与陈春来课题组合作报道长链RNA位点特异性荧光探针标记方法和黄病毒xrRNA构象动态与功能调控的分子机制

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RNA病毒是一类以RNA为遗传物质的病毒。许多RNA病毒可以感染人类并引起疾病,比如冠状病毒(如新冠病毒,SARS-CoV-2)、黄病毒属(如寨卡病毒,ZIKV;登革热病毒,DENV)、丝状病毒(如埃博拉病毒,EBOV)以及流感病毒(Influenza virus)等。由RNA病毒引起的疾病,比如目前全球范围内流行的COVID-19疫情,严重威胁人类的生命和健康,阻碍了人们的正常生活和社会经济发展。解析病毒-宿主的相互作用机制,对于理解病毒的感染、致病机制,以及研发抗病毒药物都具有重要的意义,也是病毒学领域一直关注的重要基础科学问题。病毒感染宿主细胞,完成自身复制以及逃逸宿主免疫都极大地依赖于

清华大学与中国医学科学院研究者合作解析病毒RNA与宿主蛋白质互作网络

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近日,清华大学医学院丁强课题组联合结构生物学高精尖创新中心王新泉课题组和复旦大学张荣团队在《Journal of Virology》(美国微生物学会)杂志上在线发表题为《Susceptibilities of human ACE2 genetic variants in coronavirus infectionACE2基因多态性影响冠状病毒易感性》(ACE2基因多态性影响冠状病毒易感性)的研究论文。该研究通过分析人类血管紧张素转化酶II(ACE2)基因的遗传多态性,发现ACE2的多态性导致其介导冠状病毒进入细胞的受体活性不同,为不同地区和人群对冠状病毒的易感性差异提供了实验证据。

清华大学丁强/王新泉与复旦大学张荣团队合作揭示ACE2遗传多态性对冠状病毒易感性的影响

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2021年10月13日,Nature杂志在线发表了结构生物学高精尖创新中心、清华大学医学院向烨课题组和中国科学院生物物理研究所章新政课题组合作完成的研究论文“Structure of Venezuelan equine encephalitis virus with its receptor LDLRAD3”。该工作解析了委内瑞拉马脑炎病毒(Venezuelan equine encephalitis virus,VEEV)以及其和受体分子LDLRAD3复合物高分辨冷冻电镜结构,揭示了甲病毒中核衣壳蛋白和糖蛋白相互作用的病毒颗粒组装机制以及VEEV与受体特异性结合的分子机制。

向烨课题组合作揭示委内瑞拉马脑炎病毒结合受体的分子机制

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2021年9月21日,PNAS杂志在线刊登了题为《蝙蝠细胞全基因组筛选发现一种广谱抗病毒药物靶点-MTHFD1》(Orthogonal genome-wide screens in bat cells identify MTHFD1 as a target of broad antiviral therapy)的最新成果。该研究由清华大学结构生物学高精尖创新中心谭旭课题组与杜克-新加坡国立大学医学院的王林发课题组合作完成,通过对蝙蝠基因组进行功能筛选发现鉴定了一系列病毒依赖的宿主基因,并最终发现宿主蛋白MTHFD1的抑制剂carolacton可有效抑制新冠病毒复制。该研究成果不仅能助力新冠病毒

谭旭/王林发从蝙蝠基因组学研究发现广谱抗病毒药物靶点和抗新冠病毒潜在药物分子

科学研究

23个独立实验室

23 laboratories

2大研究方向

2 research direction

01

科研方向

Research directions

01冷冻电子显微学新方法的开发

02应用结构生物学阐明生命本质规律

中心研究工作涵盖了现代结构生物学的诸多前沿领域,中心也致力于冷冻电子显微学技术与方法的研究。
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02

科研成果

Scientific research results

01世界上首次报道多个高分辨率大分子结构

02国际顶级期刊发表57篇论文

03原创技术与方法的开发获得成果

中心在结构生物领域已成为世界一流的研究机构,在剪接体、钠离子通道、呼吸体等研究方向都取得了突破性的成果。
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03

科研支持

Scientific research support

01冷冻电镜平台

02X射线晶体学平台
03核磁技术平台
04蛋白质纯化鉴定及制备平台

05生物计算平台

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Message from the director

主任寄语

施一公

结构生物学是现代生命科学研究的前沿主流学科之一
对生物大分子结构与功能的深入研究不仅可以解决一系列重大的基础科学问题,帮助人们更好地理解生命现象本质,
而且与人类健康息息相关,将极大地促进基于生物大分子结构的新药研究及开发。

王宏伟

结构生物学运用最前沿的方法来研究生物分子、细胞、组织和有机体的空间组织和时序变化,
目的是破译生物学现象的基本原理以及支配生命体的规则。
中心的目标是推动突破性研究的发现,由此为生物学研究打开新的大门并引领新的方向,使我们能够更加深入地了解世界和自己。

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结构生物学高精尖
创新中心宣传片

北京市教委组织成立
首批13个北京市高校高精尖创新中心之一

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卓越青年科学家

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“卓越青年科学家”项目是在中心“卓越学者”项目基础上…

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高级技术人员

Senior Technicians

涉及计算机、电子、物理、数学、生物等多个学科和领域…

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04

行政人员

Administrative Staff

高效专业与国际接轨的行政团队为中心运作提供有力的保障…

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