化学生物学
课程编码:086000M04001T
英文名称:Chemical Biology
课时:80
学分:5.00
课程属性:专业核心课
主讲教师:唐功利等
教学目的要求
化学生物学是采用以化学的理论和方法研究生命现象、生命过程的基础科学。它使用化学小分子作为研究工具,通过干扰和调节生命过程和蛋白质功能来揭示生物现象在分子水平上内在机制,为新药发现提供理论依据。化学生物学分为正向研究法和逆向研究法。正向研究法是以某一生命现象出发,寻找到能够调节该生命过程的小分子化合物,再探索化合物在体内的靶蛋白而进一步研究靶蛋白在生命过程中的功能。逆向研究法是以目标蛋白为出发点,寻找能够与目标蛋白结合的小分子化合物,然后通过观察化合物在生物体内产生的作用及现象分析目标蛋白的生物功能。化学生物学的研究综合了分析化学、有机化学、生物化学、生物物理学、分子生物学、细胞生物学和遗传学等多种学科的研究方法和分析手段,注重各个学科的专业基础,同时强化化学学科和生物学学科的交叉渗透。本门课程系统介绍化学生物学中的相关领域基础知识和实验方法,并结合实例阐明化学生物学在新药研发中的重要作用。
预修课程
无
大纲内容
第一章 核酸的化学生物学1 3学时
第1节 核酸的基本概念
第2节 核酸的基本生物学功能
第二章 核酸的化学生物学2 3学时
第1节 基因的表达调控
第2节 核酸的研究方法和应用
第三章 蛋白质的组成、结构和理化属性 3学时
第1节 蛋白质的组成和结构
第2节 蛋白质的理化属性
第四章 蛋白质的生物合成 3学时
第1节 原核生物和真核生物的蛋白质合成过程
第2节 蛋白质的翻译后修饰
第3节 蛋白质的靶向输送
第五章 酶 3学时
第1节 酶的概论和基本属性
第2节 酶的动力学、酶的制备和工程应用
第六章 蛋白质的核磁共振研究 3学时
第1节 核磁共振的发展简史和基本原理
第2节 核磁共振的谱图解析和核磁共振结构解析
第七章 分析型超速离心技术在蛋白质属性和结构表征中的应用 3学时
第1节 分析型超速离心技术的基本原理和仪器构造
第2节 分析型超速离心技术的应用实例介绍
第八章 蛋白质结构研究实例介绍 3学时
第1节 蛋白酶催化机制研究实例介绍
第2节 细胞自噬相关蛋白的结构和作用机制研究实例介绍
第九章 生物大分子晶体学基本原理 3学时
第1节 蛋白质晶体制备的常用方法
第2节 生物大分子晶体学基本原理
第十章 晶体结构解析的原理和方法 3学时
第1节 晶体衍射的基本原理
第2节 晶体结构解析的常用方法
第十一章 常用结构分析方法和应用 3学时
第1节 其他常用结构生物学研究方法简介
第2节 结构分析方法和研究实例
第十二章 晶体结构在药物设计中的应用 3学时
第1节 晶体结构在药物设计中的应用
第2节 基于片段的药物设计
第3节 虚拟筛选
第十三章 细胞信号转导及化学干预 3学时
第1节 细胞的基本结构和功能
第2节 细胞信号转导的基本概念
第3节 典型细胞信号通路及信使分子
第十四章 细胞周期及化学干预 3学时
第1节 细胞周期
第2节 细胞死亡与更新
第3节 癌症及其治疗的分子途径
第十五章 糖化学生物学历史、概况和背景 3学时
第1节 糖化学生物学概况
第2节 糖化学生物学的重要性和研究方法
第十六章 糖类药物及合成方法 3学时
第1节 糖类药物的发现与应用
第2节 糖的合成方法
第十七章 复杂糖缀合物的合成 3学时
第1节 复杂糖缀合物的化学合成
第2节 糖基碳苷的合成及其在药物化学中的应用
第十八章 糖的酶法合成 3学时
第1节 糖的酶法合成
第2节 生活中的糖化学生物学
第十九章 靶标及药物筛选1 3学时
第1节 药物发现中的经典靶点
第2节 药物筛选模型建立
第二十章 靶标及药物筛选2 3学时
第1节 先导化合物优化
第2节 候选药物发现
第二十一章 生物合成基础知识与聚肽天然产物的生物合成 3学时
第1节 生物合成基础知识
第2节 核糖体肽类天然产物生物合成
第3节 非核糖体肽类天然产物生物合成
第二十二章 聚酮天然产物的生物合成 3学时
第1节 II型聚酮合酶催化的芳香族天然产物生物合成
第2节 III型聚酮合酶催化的芳香族天然产物生物合成
第二十三章 聚酮和萜类天然产物的生物合成 3学时
第1节 I型聚酮合酶催化的天然产物生物合成
第2节 萜类天然产物的生物合成
第二十四章 生物碱等其他天然产物的生物合成 3学时
第1节 生物碱的生物合成
第2节 萜类吲哚生物碱的生物合成
第3节 天然产物中糖的生物合成
第4节 核苷类天然产物的生物合成
第二十五章 生物合成在合成生物学及天然产物发现中的应用 3学时
第1节 天然产物类似物的创造
第2节 复杂化合物的制备与生产
第3节 天然产物发现的新模式:从基因到化合物
第二十六章 生物合成与生物催化 3学时
第1节 天然产物生物合成中蕴含的化学
第2节 新型酶催化反应发现与应用
第二十七章 化学生物学期末考试 2学时
第1节 期末考试
参考书
1、
Molecular Cell Biology (Fourth edition)
Lodish H、and Berk A
2002年
W. H. Freeman and Company
课程教师信息
"唐功利:1994年毕业于南开大学,获环境化学学士学位,1999年获中国科学院上海有机化学研究所生物有机化学博士学位,毕业后赴美国加州大学化学系进行博士后研究,2001-2003年在美国威斯康辛大学药学院任研究助理。2003年被聘为中国科学院上海有机化学研究所生命有机化学国家重点实验室研究员。Website: http://tanggl.sioc.ac.cn
研究领域:
1) 天然产物生物合成研究:以微生物来源的结构新奇、活性显著的复杂天然产物为目标分子,从基因和蛋白水平揭示自然界神奇的生物化学过程,理解其中蕴涵的新型酶催化反应和生理拮抗机制;在此基础上一方面通过化学-生物相结合的策略来创造“非天然”天然产物,另一方面通过生物合成与生物信息相关联的方法激活沉默基因簇,进而发现新的天然产物。
2) 复杂天然产物类药物的高效制备:以生物合成途径为基础,采用微生物代谢工程或合成生物学的方法和策略致力于提高目标化合物的产量,改变发酵产物的组份及产生新化合物;进而通过与化学半合成或生物催化相结合发展高效的制备路线。
潘李锋:2005年于复旦大学化学系获理学学士学位;2010年于香港科技大学生物化学系获博士学位;2010年8月~2011年2月在香港科技大学生命科学部担任助理研究员;2011年3月~2012年8月在香港科技大学生命科学部担任研究助理教授;2013年1月~2013年4月在美国哈佛大学医学院做访问学者;2012年8月任中国科学院上海有机化学研究所研究员、课题组长;并入选上海市“启明星计划”(2013)、国家自然科学基金委优秀青年科学基金(2018)等人才项目。
长期致力于蛋白质/蛋白质间及蛋白质/小分子间相互作用的分子机制研究,从结构水平阐述了众多与生命活动相关的重要蛋白质的作用机制和相关基因变异导致人类疾病的致病机理。在Science、Cell、Nature Communications、Autophagy、PNAS等国际权威学术期刊发表论文40余篇,他引1000余次。曾获中国化学会青年化学奖(2017),上海市科技系统青年五四奖章(2018)等奖励。并担任中国生物物理学会生物磁共振专业委员会副秘书长等职。
王婧:2005年在四川大学化学学院获学士学位;2010年,在中国科学技术大学生命科学学院获博士学位;2010年 ~ 2016年,在美国Scripps研究所担任研究助理;2016年任上海有机化学研究所研究员,
在Molecular Cell,Nat. Chem. Biol.,Nature Communications,PNAS等期刊发表论文13篇,专利申请3项,其中PCT专利一项。研究领域:围绕人体关键MiT/TFE转录因子家族蛋白,结合多种学科交叉方法,研究Mi/TFE家族蛋白在多种生理病理条件下的作用机制,并在此基础上研发特异靶向,面向新药创制的小分子化合物,跨尺度进行“分子-细胞-动物-先导药物”的研究。
房鹏飞:2005年大学毕业于中国科学技术大学生命科学学院,同时免试推荐为本校硕博连读研究生。2010年获得博士学位后至美国Scripps研究所作博士后研究。2016年1月于上海有机化学研究所任研究员。
目前主要研究方向为蛋白质合成途径关键机器及其与相关人类疾病的分子机理。内容涉及:氨酰tRNA合成酶的蛋白质相互作用,其参与过敏反应、个体发育、癌症发生等衍生功能的调节机理等,并开发以氨酰tRNA合成酶为靶标的新型小分子药物。这些工作曾发表在PNAS、Mol. Cell、JBC、Nat. Commun.、Cell Chem. Biol.、ACS Chem. Biol.等杂志上。
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