药物分子生物合成及生物催化

课程编码：180200100705P2001H 英文名称：Biosynthesis and Biocatalysis of Drug Molecules 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：尹文兵等

本课程是专业核心课。天然产物药物分子以其多样的化学结构和广泛的生物活性特性一直是药物研发的重要来源。近年来，基因组学、生物信息学、蛋白质组学和代谢组学等方面技术的发展日益成熟，天然药物分子的生物合成机制及生物催化基本理论的阐明对天然药物分子来源的创新药物研发产生深远影响，同时也成为后基因组时代天然药物分子研究的热点。通过本课程的学习，使学生了解药物分子生物合成研究的核心问题和研究意义；了解和掌握生物体产生药物分子的分子生物学基础；了解和掌握利用常见的药物分子生物合成基因簇的生物信息学分析数据库和分析的基本原理和方法；了解非核糖体多肽类、聚酮类、糖苷类和萜类等多种类型药物分子生物合成中骨架酶和代表性后修饰酶的催化机制；了解基于基因组发展出来的药物分子发现新策略和新技术；掌握合成生物学理念和技术在药物分子研发中的应用和研究进展；掌握药物分子研发中所涉及生物催化的基础知识、基本原理和一般研究方法和技能。本课程将着力培养学生新时期从事药物分子研发的能力，为继承我国医药学宝库和推动我国药学事业的发展奠定基础，并推动具有优良活性药物分子的开发和应用。

天然药物化学、分子生物学、基因组学、生物信息学。

第一章 药物分子生物合成的遗传学基础 14学时 尹文兵
第1节 天然产物药物分子生物合成的研究历史、现状与未来发展
第2节 天然产物药物分子生物合成的研究内容
第3节 天然产物药物分子生物合成与组学
第4节 天然产物药物分子生物合成相关的基因
第5节 生物信息学分析天然产物分子生物合成的合成基因
第6节 实例分析与讲解
第7节 PKS生物合成机制及范例
第8节 NRPS生物合成机制及范例
第9节 其他类型分子生物合成机制
第10节 基于特定酶的药物分子挖掘
第11节 基于表观遗传调控因子的药物分子挖掘
第12节 异源表达策略挖掘天然产物药物分子
第13节 课外实践
第二章 天然产物药物分子发现与生物合成 15学时 潘国辉
第1节 天然产物药物分子发掘新策略
第2节 沉默基因簇激活新策略
第3节 CRISPR技术在天然产物药物分子发掘中的应用
第4节 天然产物药物分子发掘的传统资源
第5节 天然产物药物分子发掘的微生物组资源
第6节 人体微生物组来源天然产物及其生理功能
第7节 芳香聚酮天然产物药物分子的生物合成
第8节 聚酮-聚肽杂合型天然产物药物分子的生物合成
第9节 核糖体肽类天然产物药物分子的生物合成
第10节 萜类天然产物药物分子的生物合成
第11节 糖苷类天然产物药物分子的生物合成
第12节 其他类型天然产物药物分子的生物合成
第13节 天然产物药物分子生物合成后修饰酶概述
第14节 天然产物药物分子生物合成后修饰氧化酶
第15节 天然产物药物分子生物合成后修饰非氧化类酶
第三章 药物分子与生物催化 6学时 潘国辉
第1节 生物催化概论
第2节 生物催化剂及其来源
第3节 生物催化剂设计与改造
第4节 生物催化与合成生物学
第5节 生物催化应用实例
第6节 生物催化展望
第四章 药物分子生物合成及生物催化前沿进展 5学时 尹文兵
第1节 药物分子生物合成前沿综述讨论
第五章 考试 1学时 尹文兵
第1节 开卷考试

尹文兵，中国科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室研究员，博士生导师，中科院海外高层次人才，中国科学院大学首席岗位教授，中国科技大学兼职教授。担任国家卫健委重大新药创制项目、国家科技部重点研发计划专项、国家自然科学基金委通讯及会评专家、中国菌物学会常务理事、中国菌物学会药用真菌专业委员会主任委员、国际期刊 Fungal Genetics and Biology，Mycology 和 Frontiers in Fungal Biology 的副主编、《菌物研究》编委，获得2022年中国科学院“朱李月华优秀教师奖”荣誉称号。主要从事真菌天然产物合成生物学研究，从真菌中发现活性分子及调控元件，进行生物合成途径重建及新的代谢途径设计，用化学语言诠释真菌合成次级代谢产物过程中涉及的生物学问题。迄今在 Nat Commun，Sci Adv，Angew Chem，J Am Chem Soc，Chem Sci，Nat Prod Rep，Sci China Life Sci，Acta Pharm Sin B，PLoS Pathog，Mol Microbiol，Org Lett 等国际期刊发表论文 120 余篇。主持国家重点研发计划专项课题、子课题，国家自然基金面上项目和国际合作、中科院“从0到1”前沿项目等多项项目，获得授权国家专利 9 项。
潘国辉，中国科学院微生物研究所微生物资源前期开发国家重点实验室研究员，博士生导师，中国科学院海外高层次人才。主要从事微生物来源活性天然产物的基因组发掘及药物开发、复杂结构天然产物的生物合成机制解析及新酶催化元件开发、以及基于合成生物学策略的新型微生物药物创制研究。迄今在Proc Natl Acad Sci，J Am Chem Soc，ACS Chem. Biol.等期刊发表研究论文约30篇。主持国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划专项子课题等。目前担任Chinese Journal of Natural Medicines、Frontiers in Bioengineering and Biotechnology、Frontiers in Microbiology及《微生物学通报》期刊编委。