学术交流 | 清华大学生命科学学院杨茂君教授来访交流

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

“体温从哪里来?如何精确调控我们的体温?” 杨茂君教授开场便抛出一个重要的科学问题。目前认为细胞内的“动力车间”线粒体在其中扮演了重要的角色。线粒体依赖的氧化磷酸化系统加热了我们的细胞,其生理温度甚至可达50摄氏度。近半个世纪的研究表明,该氧化磷酸化过程主要由线粒体内膜结构上的4种呼吸链蛋白复合物和1种ATP合成酶分步完成,这些蛋白质复合物在内膜上完成氧气、电子、质子、ATP等物质的“搬运”与“转化合成”等工作。有假设认为单独的呼吸链蛋白复合物可能相互聚合形成效率更高的呼吸链超级复合物,但是呼吸链超级复合物在体内是否真实存在一直无法确定,而电子在呼吸链内的传递通路以及蛋白复合物的构象变化更是无从知晓。

报告会现场

2021年9月10日上午,应中国科学院深圳理工大学(暂定名,简称“中科院深理工”)生命健康学院、中国科学院深圳先进技术研究院(简称“深圳先进院”)脑认知与脑疾病研究所(简称“脑所”)邀请,清华大学生命科学学院杨茂君教授来访交流,并在深圳先进院A503会议室为师生们作题为《生死之间-呼吸》之Drug Discovery of Human Mitochondrial Respiratory Chain的报告。报告由中科院深理工生命健康学院院长王玉田院士主持,脑信息中心主任毕国强教授等40余人参加学术交流。

茂君教授作报告

杨茂君教授课题组借助冷冻电镜技术,通过筛选、开发并优化了蛋白纯化新方法,首次报道了酵母Ⅱ型线粒体呼吸链复合物Ⅰ的晶体结构,随后又首次发现猪源线粒体呼吸链超级复合物的原子分辨率结构。近期,杨茂君教授课题组又突破性地从体外培养的人源细胞中获得并解析了人源线粒体呼吸链超超级复合物的原子分辨率结构。这一系列工作首次将电子传递链四个复合物作为一个整体统一起来。

扎实的基础研究为后续的转化研究打下了坚实的基础。由于线粒体呼吸链与人类众多疾病的发生发展关系密切,杨茂君教授课题组针对线粒体呼吸链蛋白复合物筛选并获得了一系列小分子激动剂和抑制剂,并向在场听众展示了这些小分子在抑制癌症转移与复发、脑卒中神经保护、延缓衰老、治疗糖尿病和心血管疾病、预防老年痴呆、以及最终调控小鼠体温的显著效果。

同时,杨茂君教授作为深圳清博汇能医药科技有限公司的董事,依托于自己团队的科研成果,合作开发了新型药物知母菝契皂苷元的衍生物。该药物对于肿瘤细胞,特别是脑瘤细胞的生长有很高的抑制活性,对于治疗多种癌症具有潜在的广泛用途和巨大价值,弥补了现有技术在知母皂苷元结构修饰的衍生物的不足,具有重要科学和商业应用价值,该药物已申请专利并进入临床前研究。

杨茂君教授的讲解风趣,在场师生听得兴趣盎然,报告中以及报告后,现场师生和杨茂君教授围绕不同物种超级复合物的组成,脑组织和心脏的超级复合物的组成差异,质子和电子的传递机制等进行了热烈的讨论。

 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

报告人简介

 
 
 
 

杨茂君 教授

清华大学教授

 

杨茂君,清华大学教授,长江学者特聘教授,国家杰出青年科学基金获得者,中青年科技创新人才支持计划获得者,国家重点研发计划首席科学家。主要以结构生物学结合细胞与分子生物学和生物化学为研究手段,从事细胞感应外界信号以及细胞能量代谢相关蛋白质的结构与功能研究,并以这些生物大分子的高分辨结构为基础开展药物设计及临床应用研究。共发表SCI论文70余篇;自2008年加入清华大学以来,先后在《Nature》(2012;2015;2016)、《Cell》(2016;2017)、《Science》(2019)和《PNAS》(2012;2015)等杂志发表通讯作者SCI论文40余篇;已获授权专利两项;首次报道了二型线粒体呼吸链复合物I的晶体结构,并对其功能、工作机制及药物研发进行了详细的研究;首次发现哺乳动物及人源线粒体呼吸链超超级复合物和ATP合酶超超级复合物,并报道了它们的冷冻电镜高分辨率三维结构,为相关药物开发奠定了良好的基础。

文字:柴安平

图片:郑碧瑜

编辑:翟雅琦

 

脑科学与脑技术

 

中科院深圳先进技术研究院

脑认知与脑疾病研究所

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