化学生物学蛋白质化学

研究方向和内容：

本课题组在八十年代初期开始建立生物无机化学和蛋白质化学研究方向，是国内最早涉足该领域的化学生物实验室之一。随着生命科学在细胞与分子水平上研究的飞速发展、化学与生命科学的相互渗透日益深入，极大地丰富了化学生物学的研究内容。目前主要可分为三个重点。

(1)研究金属蛋白和金属酶的三维结构、性质、反应和功能之间的关系。选择具有结构特点或功能特点的金属蛋白，如细胞色素类蛋白、锌指蛋白以及金属硫蛋白等，运用多种先进的波谱技术和蛋白质工程的突变技术，对野生型蛋白和突变体蛋白的精细结构、性质、功能及反应进行比较。通过突变体蛋白产生的一系列变异，揭示金属蛋白和金属酶的功能及其行使功能所必需的结构要素、蛋白与蛋白以及蛋白与核酸之间的相互作用和模式、蛋白质折叠组装的过程与机制等。在此基础上，进一步探索人类分子疾病的致病原因及其有关的化学结构基础；对各种天然蛋白质分子进行设计和改造，寻找具有特殊性质和功能的新蛋白分子。

(2)蛋白质组学的研究。蛋白质组是当今生命科学最前沿的研究领域之一。由于蛋白质是生理功能的直接执行者，细胞的各个重要过程如卵细胞的受精、胚胎发育、遗传和变异、细胞的凋亡以及疾病的发生和病变等，都可以期望在蛋白质谱上得到直接的反映。蛋白质组学是研究细胞内所有蛋白质及其动态变化规律的科学，它是从更深入的层次上去认识生命运动的规律。现有研究表明，往往由于蛋白质分子中极少数关键氨基酸残基的改变(点突变)，蛋白质的局部结构和构象会发生变化，引起蛋白质结合或识别靶分子(蛋白、核酸等分子)能力的改变或丧失，使得蛋白质组的组成或装配发生变异而丧失其正常功能，导致所谓人类和动物的分子疾病。我们选择线粒体呼吸链蛋白质组为主要对象，将正常细胞和各种疾病细胞的线粒体呼吸链蛋白质组进行比较，重点考察其中由线粒体DNA，(mtDNA)，所编码的关键蛋白细胞色素c氧化酶(Cytochromecoxidase)的亚基CcO(I)(II)(III)和细胞色素b，研究它们的各种突变(包括单点和多点突变，碱基的缺失和插入)对结构与构象稳定性的影响；对蛋白质折叠和结构转换的热力学、动力学的影响；对蛋白质组中的后续反应，包括蛋白复合物中各亚单位之间的组装，蛋白之间的相互识别和顺序性的相互作用的影响等。这些研究对阐明各种分子疾病的本质、为人类战胜这些分子疾病提供新思路、新方法和新药物等都具有十分重要的意义。

(3)碳酸酐酶和金属硫蛋白等各种金属酶和金属蛋白的模型化合物研究。这些模型化合物包括活性中心的模拟、活性结构域和疏水环境的模拟，以及超分子化学和生物体系的模拟。

本课题组已在生物无机化学、蛋白质化学、生物电化学等方面都取得了一些较有影响的研究成果，在国际著名的学术刊物上发表了多篇高质量的论文，引起了国内外同行的很大关注。

基金情况：

本课题组近五年内承担的主要科研项目：

1.国家自然科学基金项目名称：蛋白质工程技术研究细胞色素b5/c的电子传递，资助金额：9.0万元，起止年月：1995.1-1997.12

2.国家教育部博士点基金项目名称：锌指类结构域与核酸和金属硫蛋白相互作

用的研究，资助金额：6.0万元，起止年月：1994.9-1997.9

3.国家自然科学基金项目名称：锌指类肽，谷胱甘肽与金属硫蛋白的相互作用，资助金额：16.0万元，起止年月：1997.1-1999.12

4.国家自然科学基金重点项目项目名称：含金属生物大分子体系的识别、构型及电子传递过程，资助金额：20.0万元，起止年月：1998.1–2000.12

5.国家自然科学基金重大项目项目名称：蛋白质组以及蛋白质结构动态变化与其生物功能的研究。课题名称：蛋白质结构变化与其生物功能的关系，资助金额：40.0万元，起止年月1999.1-2002.12

近五年内发表的代表性论文：

1.Ke-WuYang,Yong-ZhenWangandZhong-XianHuang*, Active site model of carbonicanhydrase: synthesisandcrystal structure of the functional tetrahedralzinc complex with hydrotris (3-phenyl-5-methylpyrazolyl-1-yl) borate, Polyhedron, 17(1997)109-112.

2.Yun-HuaWANG,JunCUI,Yu-LongSUN,Ji-HuaZHUANG,YiXIEandZhong-XianHUANG*,The direct electrochemistry of cytochromeb 5 and its mutantprotein ,J.Electroanal.Chem.428(1997)39-45.

3.HUANGZhong-Xian*,GUWei-Qiang,SUNYao-Jun,ZENGQi,LIUFang,Conformation and SurfaceBinding Property of RatLiver Cd5Zn2-metallothionein. ChineseJ.Chemistry15(5)(1997)385-394.

4.WenQIAN,Yu-LongSUN,Yun-HuaWANG,Ji-HuaZHUANG,YiXIE,Zhong-XianHUANG*,TheInfluenceofMutationatGlu44and56ofCytochromeb5ontheProtein’sStabilizationandInteractionbetweenCytochromecandCytochromeb5.Biochemistry,(1998)37,14137-14150.