朱平研究员
PingZhu,Professor

专家类别:百人计划，研究员
简历&研究组工作摘要：1986.9-1990.6浙江大学学士1990.9-1993.6西安交通大学硕士1993.9-1997.6清华大学博士1997.7-1998.12清华大学讲师1999.3-2008.5美国佛罗里达州立大学生物系博士后、助理研究员、副研究员（Nontenure-track　faculty系列）2008.6-至今　中国科学院生物物理研究所课题组长、“百人计划”研究员研究组工作摘要　　　　本研究组以冷冻电镜（CryoEM)和电子断层成像（ElectronTomography）方法为主要手段进行病毒、生物大分子及其复合物的结构和功能研究。冷冻电镜三维重构技术可以解析天然状态下生物大分子及其复合物的空间结构及组装机制，为深入理解生物大分子的相互作用机理提供重要而有益的信息，是一个近年来发展迅速并正在取得重要突破的方法。　本研究组的主要研究方向包括：（1）艾滋病毒（HIV-1）表面分子ENV及靶细胞受体、中和抗体复合物的结构特征；（2）全病毒的近原子分辨率三维结构重构以及病毒组装、感染与复制的分子机制；（3）染色质的高级结构以及表观遗传和染色质重塑的分子调控机制。同时我们也将进行其它生物大分子机器的三维结构和功能，以及重要生物过程的可视化研究。　(1)艾滋病毒（HIV-1）表面分子ENV及靶细胞受体、中和抗体复合物的结构特征　HIV包膜蛋白ENV（表面蛋白gp120和穿膜蛋白gp41）在HIV-1病毒进入靶细胞的融合过程中起着决定性的作用。利用冷冻电镜和电子断层成像技术，我们首次获得了艾滋病毒表面及其包膜蛋白的清晰三维图像(Zhuetal.,PNAS,2003；Zhuetal.,Nature,2006,article)。同时，我们首先观察到并合作得到了艾滋病毒广谱中和抗体2G12的不同于所有已知抗体的一种重链互锁的精细结构（Calareseetal,Science,2003,researcharticle）。包膜蛋白是唯一暴露在艾滋病毒表面并由病毒本身表达的蛋白，是最明显的艾滋病毒疫苗的候选者。2G12是迄今为止发现的仅有的几种人体艾滋病毒广谱中和抗体之一。它们的结构信息对于抗艾滋病药物和疫苗的开发和设计具有重要的意义。　在以前的工作基础上，本研究组正在利用冷冻电镜和电子断层成像方法研究不同亚型艾滋病毒表面包膜蛋白及其复合物的结构和功能（Zhuetal.,PLoSPathogens,2008），尤其是中国地区流行HIV-1毒株表面ENV三聚体及其与靶细胞受体和中和抗体形成的复合物的三维结构。同时，通过和国内外艾滋疫苗研究组的合作，我们正在进行重组ENV三聚体疫苗（Kangetal,Vaccine,2009）及HIV-1病毒样颗粒VLP疫苗（Yangetal,J.Vriol,2012）的表面ENV三聚体结构的研究，以期为有针对性地进行抗艾滋药物和疫苗的开发和设计提供有益的信息。　(2)全病毒的近原子分辨率三维结构重构以及病毒组装、感染与复制的分子机制　近年来，随着冷冻电镜设备的进步以及方法学上的改善，冷冻电镜三维重构技术在解析病毒和其它生物大分子机器的三维结构方面正在向原子分辨率方向取得重要突破，目前的最高重构精度已经达到3?左右，使得不依赖于蛋白质晶体而完全基于冷冻电镜密度图构建病毒分子的三维空间结构全原子模型成为可能。　生物物理研究所于2010年建成了一个世界一流的包括一台300KVTitanKrios场发射低温透射电子显微镜及其高端辅助设施在内的冷冻电子显微研究平台。利用该平台，我们采用单颗粒分析技术获得了呼肠孤病毒科一个质多角体病毒CPV的近原子分辨率（3.9?）重建结果并独立构建了该病毒完全基于冷冻电子密度图的三维全原子结构模型（Chengetal,PNAS,2011）。该结构揭示了病毒是如何引导新生mRNA依次经过一个鸟苷转移酶和两个甲基转移酶以完成对该病毒新生mRNA的加帽过程的。这是我国首次利用冷冻电子显微技术解析的生物大分子原子结构模型，也是第一个基于4Kx4KCCD图像获得的生物大分子复合体带氨基酸侧链的全原子模型。　在此基础上，我们以该双链RNA病毒为模型，获得了CPV病毒转录进行状态的近原子分辨率（4.1?）的三维电子密度图，并构建了一个处于转录态的双链RNA病毒全氨基酸原子结构模型（Yangetal,　　PNAS,2012）。由于难以得到处于稳定转录状态的病毒的晶体，目前还没有关于转录态病毒的晶体结构报道，该结构是目前唯一达到近原子分辨率水平的病毒转录态冷冻电镜三维重构结果。该研究揭示了病毒转录前后相关结构蛋白VP1和VP3发生的张开、扭转等构象变化，以及通过结构蛋白之间相互协调作用使得病毒新生RNA得以顺利流出的机制。同时，为澄清长期以来关于双链RNA病毒转录发生时的RNA流出通道的争论提供了直观证据。　(3)染色质的高级结构以及表观遗传和染色质重塑的分子调控机制　染色体的基本单元（核小体）通过高度折叠形成30nm染色质纤维结构。染色质的高级结构及其重塑在基因转录沉默和激活过程中起重要作用，为表观遗传提供了一个重要的信息整合平台。但是目前对于30nm染色质纤维的精细结构及其重塑过程还有争议。冷冻电镜及电子断层成像方法为研究30nm染色质结构及其重塑机制提供了一个合适的工具，我们正在开展这方面的研究。　同时，我们也在进行其它具有重要生物学或医学意义的生物大分子、病毒、细胞及其复合物的结构和功能以及重要生物过程（如病毒与宿主细胞相互作用）的可视化研究。

Biography&Introduction1986.9-1990.6Bachelor,ZhejiangUniv.,Hangzhou,China1990.9-1993.6Master,Xi’anJiaotongUniv.,Xi’an,China1993.9-1997.6　Ph.D.,TsinghuaUniv.,Beijing,China1997.7-1998.12Lecturer,TsinghuaUniv.,Beijing,China1999.3-2008.5　PostdoctoralResearchAssociate;Assist.inResearch(NTTF);AssociateScholar/Scientist(NTTF);FloridaStateUniv.,Tallahassee,Florida,USA2008.6-presentPrincipalInvestigator,Professorof“HundredTalentsProgram”,InstituteofBiophysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing,ChinaResearchInterests:Ourlabisinterestedinthe3Dreconstructionandstructuralanalysisofvirus,macrobiomoleculesandcomplexesutilizingcryoelectronmicroscopy(cryoEM)andcryoelectrontomography(cryoET).Rapidlydevelopedinthepastdecades,cryoelectronmicroscopyprovidesauniquewaytostudythe3Dstructureofmacrobiomoleculesintheirnativestatus.(1)Thestructurefeatureofenvelopeglycoproteins(ENV)onthesurfaceofAIDSvirusesEnvelopeglycoproteins,namelygp120andgp41,playcriticalroleduringtheentryprocessofHIV-1virusintothetargetcellandserveasthemostobviousAIDSvaccinecandidate.Weinitiatedtheanalysisofthe3-DsurfacefeatureofAIDSvirusbyelectrontomography(Zhuetal.,PNAS,2003)andreportedthefirst3-DimagesoftheenvelopespikeonSIVsurface(Zhuetal.,Nature,2006,article).WealsodiscoveredadistinctVHdomainswappedstructureof2G12,oneofthefewidentifiedHIV-1widelyneutralizingantibodies(Calareseetal,Science,2003,researcharticle).Asanongoingprojectinthelab,weareworkingonimprovingourknowledgeonthe3-DstructureofHIV-1surfaceproteinsbycryoEMandcryoET,bothaloneandincomplexeswithkeyreceptorsandneutralizingantibodies(Zhuetal.,PLoSPathog.,2008).ToprovideinsightsintotherationalAIDSvaccinedesign,wearealsointerestedintheelectronmicroscopicanalysisofreconstitutedsolubleHIV-1ENVtrimer(Kangetal,Vaccine,2009),andtheenvelopedHIVvirus-likeparticles(VLPs)(Yangetal,J.Virol.,2012),asHIV-1vaccinecandidates.(2)3Dreconstructionofvirusatnear-atomicresolutionbycryoEMTherelativelylowresolution(typicallyaround~10-20?)ofcryoEMreconstructioncomparedwithx-raycrystallographypreventsresearchersfromgettingthedetailedinformationabouttheassemblyofvirusandothermolecularmachinesatthemolecularlevel.Takingadvantageofthestate-of-the-art300KVTitanKriosFEGtransmissioncryoelectronmicroscoperecentlyinstalledintheInstituteofBiophysics,wereconstructedthe3Dstructureofacypovirus(CPV)fromReoviridaeatnear-atomicresolution(3.9?)usingcryoEMsingleparticleanalysis,andbuiltafullatomicmodelofthisvirus(Chengetal,PNAS,2011).ThisworkprovidessignificantinsightsintothemRNAcappingmechanismofdsRNAviruses,andrepresentsthefirstfullatomicmodel(withaminoacidsidechains)builtexclusivelyfrom4kx4kCCDimagedata.Mostrecently,wehavereconstructedthe3Dstructureofthesamecypovirus(CPV)initstranscribingstateatnear-atomicresolution,andbuiltanatomicstructuralmodelofthistranscribingdsRNAvirus(Yangetal,PNAS,2012).ThisworkrevealedthestructuralchangesofthecapsidproteinsthatareassociatedwithdsRNAvirustranscription,andprovidedstructuralevidencetothehypothesisofmRNAreleasechannelinthedsRNAviruscapsidshell.AhighlycoordinatedtranscriptionandmRNAcappingprocessofdsRNAviruswasrevealed.Italsorepresentsthefirstatomicstructureoftranscribingvirus.(3)Structurebasisof30nmchromatinandchromatinremodelingAlthoughthenucleosomeshavewidelybeenthoughttobefoldedinto30nmchromatinfibres,howthechromatinfibresareorganizedandreshapedby“chromatinremodelers”remainselusive.CryoEMandelectrontomographyprovidesthemostsuitabletoolstostudythehigher-orderstructureof30nmchromatin.Weareinterestedinthe3Dstructuralanalysisof30nmchromatinandhowtheyaremodifiedbychromatinremodelingcomplexes,usingcryoelectronmicroscopyandelectrontomographytechniques.Wearealsointerestedinthe3-Dstructureandfunctionofothersignificantmolecules,viruses,cellsandtheircomplexes,aswellasvisualizingtheimportantbiologicalprocesses,forexample,theentryofvirusintothetargetcell.

SelectedPublications:1.　ChengL.,SunJ.,ZhangK.,MouZ.,HuangX.,JiG.,SunF.,ZhangJ.*,ZhuP.*(2011)Atomicmodelofacypovirusbuiltfromcryo-EMstructureprovidesinsightintothemechanismofmRNAcapping.Proc.Natl.Acad.Soc.USA,108:1373–13782.　YangC.,JiG.,LiuH.,ZhangK.,LiuG.,SunF.,ZhuP.*,ChengL.*(2012)Cryo-EMStructureofatranscribingcypovirus.Proc.Natl.Acad.Soc.USA,109:6118-233.　ZhuP.,WinklerH.,ChertovaE.,TaylorK.,RouxK.(2008)CryoelectrontomographyofHIV-1envelopespikes:furtherevidencefortripod-likelegs.PLoSPathog.4(11):e1000203.4.　YangL.,SongY.,LiX.,HuangX.,LiuJ.,DingH.,ZhuP.,ZhouP.(2012)HIV-1VirusLikeParticlesProducedbyStablyTransfectedDrosophilaS2cells-aDesirableVaccineComponent.J.Virol.,86(14):7662-7676(recommendedbyFacultyof1000)5.　黄晓星，宋晓伟，朱平*.(2010)冷冻电子断层成像技术及其在生物研究领域的应用.生物物理学报.26(7):209-215(invitedreview)Listofpublications(inchronologicalorder):1.　YangC,JiG,LiuH,ZhangK,LiuG,SunF,ZhuP*,ChengL*.(2012)Cryo-EMStructureofatranscribingcypovirus.Proc.Natl.Acad.Soc.USA,109:6118-232.　YangL,SongY,LiX,HuangX,LiuJ,DingH,ZhuP,ZhouP.(2012)HIV-1VirusLikeParticlesProducedbyStablyTransfectedDrosophilaS2cells-aDesirableVaccineComponent.J.Virol.,86(14):7662-7676(recommendedbyFacultyof1000)3.　RathinakumarR,DuttaM,ZhuP,JohnsonW,RouxK.(2012)BindingofAnti-Membrane-Proximalgp41MonoclonalAntibodiestoCD4-Ligandedand-UnligandedHumanImmunodeficiencyVirusType1andSimianImmunodeficiencyVirusVirions.J.Virol.,86(3):1820-314.　ChengL,SunJ,ZhangK,MouZ,HuangX,JiG,SunF,ZhangJ*,ZhuP*.(2011)Atomicmodelofacypovirusbuiltfromcryo-EMstructureprovidesinsightintothemechanismofmRNAcapping.Proc.Natl.Acad.Soc.USA,108:1373–13785.　朱平.(2011)“电子断层成像技术与病毒研究”,bookchapterin“病毒的电子显微学研究”.张景强主编.科学出版社.ISBN978-7-03-31579-3,pp209-2196.　黄晓星，宋晓伟，朱平*.(2010)冷冻电子断层成像技术及其在生物研究领域的应用.生物物理学报.26(7):209-215(invitedreview)7.　KangY,AndjelicS,BinleyJ,CrooksE,FrantiM,IyerS,DonovanG,DeyA,ZhuP,RouxK,DursoR,ParsonsT,MaddonP,MooreJ,OlsonW.(2009)Structuralandimmunogenicitystudiesofacleaved,stabilizedenvelopetrimerderivedfromsubtypeAHIV-1.Vaccine.27:5120–51328.　WinklerH,ZhuP,LiuJ,YeF,RouxK,TaylorK.(2009)TomographicsubvolumealignmentandsubvolumeclassificationappliedtomyosinVandSIVenvelopespikes.J.Struc.Biol.,165:64-779.　ZhuP,WinklerH,ChertovaE,TaylorK,RouxK.(2008)CryoelectrontomographyofHIV-1envelopespikes:furtherevidencefortripod-likelegs.PLoSPathog.4(11):e1000203.10.　SelvarajahS,PufferB,LeeF,ZhuP,LiY,WyattR,RouxK,DomsR,BurtonD.(2008)FocusedDampeningofAntibodyResponsetotheImmunodominantVariableLoopsbyEngineeredSolublegp140.AIDSRes.HumanRetroviro.24:301-1411.　CrooksE,MooreP,FrantiM,CayananC,ZhuP,JiangP,deVriesR,WileyC,ZharkikhI,SchulkeN,RouxK,MontefioriD,BurtonD,BinleyJ.(2007)AComparativeImmunogenicityStudyofHIV-1Virus-LikeParticlesBearingVariousFormsofEnvelopeProteins,ParticlesBearingnoEnvelopeandsolublemonomericgp120.Virology.366:245-262(cover)12.　RouxK,TaylorK,ZhuP.(2006)CryoelectronTomographyShows3DStructureofSurfaceSpikes–StructureofAIDSVirusSurfaceRevealed.BIOforumEurope.7/8:32-3(invitedcommunicationreview)13.　ZhuP,LiuJ,BessJ.,ChertovaE,LifsonJ,GriséH,OfekG,TaylorK,RouxK.(2006)DistributionandThree-DimensionalStructureofAIDSVirusEnvelopeSpikes.Nature.441:847-852(Article)14.　MooreP,CrooksE,PorterL,ZhuP,CayananC,GriseH,CorcoranP,ZwickM,FrantiM,MorrisL,RouxK,BurtonD,BinleyJ.(2006)NatureofNonfunctionalEnvelopeProteinsontheSurfaceofHumanImmunodeficiencyVirusType1.J.Virol.80:2515-2815.　PanceraM,LebowitzJ,SchonA,ZhuP,FreireE,KwongP,FreireE,RouxK,SodroskiJ,WyattR.(2005)SolubleMimeticsofHumanImmunodeficiencyVirusType1ViralSpikesProducedbyReplacementoftheNativeTrimerizationDomainwithaHeterologousTrimerizationMotif:CharacterizationandLigandBindingAnalysis.J.Virol.79:9954-6916.　RouxKH,ZhuP,SeavyM,KatingerH,KunertR,VestVS.(2004)ElectronmicroscopicandImmunochemicalanalysisofthebroadlyneutralizingHIV-1-specific,anti-carbohydrateantibody,2G12.Mol.Immunol.,41:1001-1117.　L?setGA,RouxKH,ZhuP,MichaelsenTE,andSandlieI.(2004)DifferentialSegmentalFlexibilityandReachDictatetheAntigenBindingModeofChimericIgDandIgM:ImplicationsfortheFunctionoftheBCellReceptor.J.Immunol.172:2925-3418.　ZhuP,ChertovaE.,BessJ,LifsonJ,ArthurL,LiuJ,TaylorKA,RouxKH.(2003)ElectrontomographyanalysisofenvelopeglycoproteintrimersonHIVandsimianimmunodeficiencyvirusvirions.Proc.Natl.Acad.Soc.USA,100:15812-1581719.　SrivastavaI,StamatatosL,KanE,MartinL,VitaC,ZhuP,RouxKH,VojtechL,LianY,HiltS,UlmerJB,BarnettSW.(2003)Purification,Characterization,andImmunogenicityofaSolubleTrimericEnvelopeProteinContainingaPartialDeletionoftheV2LoopDerivedfromSF162,anR5-TropicHumanImmunodeficiencyVirusType1Isolate.J.Virol.77:11244-5920.　CalareseDA,ScanlanCN,ZwickMB,DeechongkitS,MimuraY,KunertR,ZhuP,Wormald,MR,StanfieldRL,RouxKH,KellyJW,RuddPM,DwekRA,KatingerH,BurtonDR,WilsonIA.(2003)Antibodydomainexchangeisanimmunologicalsolutiontocarbohydrateclusterrecognition.Science.300:2065-71(ResearchArticle)21.　SchülkeN,VesanenMS,SandersRW,ZhuP,LuM,AnselmaDJ,VillaAR,ParrenPW,BinleyJM,RouxKH,MaddonPJ,MooreJP,OlsonW.(2002)OligomericandConformationalPropertiesofaProteolyticallyMature,Disulfide-StabilizedHumanImmunodeficiencyVirusType1gp140EnvelopeGlycoprotein.J.Virol.,76:7760-7766.22.　ZhuP,OlsonWC,RouxKH.(2001)StructuralFlexibilityandFunctionValencyofCD4-IgG2(PRO542):PotentialforCrosslinkingHIV-1EnvelopeSpikes,JVirol.,75:6682-6686.
联系方式(Contact)：


电子邮件(E-mail)zhup(AT)ibp.ac.cn（请将(AT)替换为@，防止垃圾邮件）
电话(Tel)
010-64888799(office),010-64888813(lab)
传真(Fax)
010-64888813
邮政编码100101