结构生物学,实现新跨越

Structural biology, Achieving new leap

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生物大分子在动物体内原位结构的研究是生物结构领域的前沿,其技术管线包括:高压冷冻动物样品(High-pressure freezing)、冷冻聚焦离子束扫描电镜(Cryo-FIB-SEM)对动物样品进行低温离子切削获得厚度小于200纳米的冷冻薄片、300KV冷冻透射电镜(TEM)对薄片进行电子断层成像(Cryo-ET)的数据收集。

欧光朔和李雪明课题组合作发现新型生物结构“纳米毛”

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核孔复合物(nuclear pore complex, NPC)是真核细胞的核膜上负责物质双向运输的唯一通道,同时也是真核细胞中最庞大,最复杂的分子机器之一。核孔复合物在维持细胞核的微环境稳态,保护遗传物质,调控基因表达等方面起着至关重要的作用,其功能异常与包括癌症在内的多种疾病的发生联系在一起。NPC的高分辨率结构研究对理解真核细胞活动的基本过程,探究核质运输的结构机制以及探索相关疾病的致病机理都具有重要意义,也是开发相应治疗方法和药物的基础。

揭开“圣杯”面纱:施一公团队揭示核孔复合物胞质环的高分辨率冷冻电镜结构

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血管性血友病因子(von Willebrand factor, VWF)是人体内最重要的凝血因子之一,主要以多聚体的形式附着在伤口表面并招募血小板形成血块进而达到止血目的。它的功能障碍往往导致一种常见的遗传性出血性疾病——血管性血友病,该疾病影响着约0.1-1%的人群。在VWF的合成过程中,其单体首先通过C端结构域在内质网中形成“尾尾相连”的二聚体,然后在高尔基体中通过N端D’D3结构域形成分子间二硫键,组装成“头头相连,尾尾相连”的多聚体,最后堆积成有序的管状结构储存在一种称为韦氏小体(Weibel-Palade Bodies, WPB)的独特的细胞器中。然而,自韦氏小体被发现近60年来,V

清华大学曾建伟/上海交通大学医学院王学锋和周爱武团队揭示血管性血友病因子多聚体形成与组装的结构机制

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5月20日,德国科隆大学、清华大学、结构生物学高精尖创新中心柴继杰课题组,德国马克斯-普朗克植物育种研究所Paul Schulze-Lefert课题组和新加坡南洋理工大学Bin Wu (吴彬)课题组合作在Cell发表了题为“TIR domains of plant immune receptors are 2′,3′-cAMP/cGMP synthetases mediating cell death” 的研究论文,首次证明2′,3′-cAMP以及2′,3′-cGMP(2′,3′-cAM/cGMP)可由植物TIR蛋白产生并正向调控植物的免疫反应。

柴继杰团队合作发现植物TIR结构域蛋白的2′,3′-cAMP/cGMP合成酶活性,及其促进控植物免疫的作用

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近年来,深度学习逐渐成为冷冻电镜图像处理流程中颗粒挑选的常用方法。然而,现有基于深度学习的颗粒挑选方法无法在新数据训练中动态地向模型中积累新的知识。也就是说,现有模型在新样本上被训练后,虽然能够在最新的数据上获得良好的性能,但是往往无法保持其在旧数据上的颗粒挑选精度。

清华大学李雪明、沈渊团队与北京科技大学陈健生团队合作开发冷冻电镜颗粒挑选的持续学习方法

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胰腺导管腺癌(Pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC)是死亡率最高的癌症之一,5年生存率仅有10%左右。近日,清华大学结构生物学高精尖创新中心钱锋课题组在《Cancer Letters》发表了题为“Synergistic Autophagy Blockade and VDR Signaling Activation Enhance Stellate Cell Reprogramming in Pancreatic Ductal Adenocarcinoma”的科研论文。

钱锋课题组报道“驯服”胰腺导管腺癌“帮凶”的新思路

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2022年4月27日,结构生物学高精尖创新中心陈柱成教授研究团队在《自然》杂志在线发表题为“人源PBAF染色质重塑复合物结合核小体的结构”(Structure of human PBAF chromatin remodeling complex bound to a nucleosome)的研究论文。

陈柱成团队解析人源PBAF染色质重塑复合物结合核小体的结构

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2022年4月22日,清华大学结构生物学高精尖创新中心李海涛课题组同美国西奈山医学院Ian Maze 课题组,Kristen J. Brennand课题组在Nature Communications 杂志上共同发表了题为Chromatin profiling in human neurons reveals aberrant roles for histone acetylation and BET family proteins in schizophrenia的文章,该研究利用质谱学方法发现相比较于正常神经元,在精神分裂症患者的神经元中,H2A.Z 和H4 表现出组合型超乙酰化修饰。随后研

李海涛课题组合作发现组蛋白超乙酰化修饰及其阅读器识别在精神分裂症中的异常作用

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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