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SM1 复杂系统和生物大分子的动力学

组长:窦硕星

组员:王鹏业,王渭池,谢平,李伟,刘玉如

在浩瀚宇宙中,地球这一小小星球蕴育出了“生命”的奇迹。生物体与周围无机物质世界的组织方式是如此不同,在科学高度发展的今天,生命体系的诸多基本调控和运转方式仍然是未解之谜,让人叹为观止。以C、H、O、N等轻元素原子为主的极致排列组合,精确巧妙地形成了自组装、自启动、自调控的生命基元。能量、信息、涨落在这里平稳有序、周而复始地流动着。从物理学的基本原理出发,探索复杂生命体系的特殊响应规律和起支配作用的内在逻辑原理,是我们倾力研究探索的目标。我们在单分子马达;染色质DNA和伴侣分子相互作用;单细胞内物质输运和扩散;以及癌症相关生物物理机理等四个层面开展了系列研究。

运用国际前沿的理论分析和实验观测方法,我们解析了多种分子马达的工作机理,统一了相关领域纷繁复杂的相互矛盾的实验现象(谢平、窦硕星)。我们开展了细菌生物钟核心蛋白(Kai)磷酸化-去磷酸化体外模式的理论研究和计算机模拟(王渭池)。通过高时空分辨率单分子力谱技术,首次观测到单个染色质纤维分子动态拆解的全过程,解决了困惑生物学家几十年的难题(李伟)。利用超高分辨率单分子荧光实时动态成像和分析技术,我们描绘了细胞内纳米颗粒大小物质扩散的三维地图,以及癌细胞凋亡初期的主动运输特点(王鹏业、窦硕星、李辉)。运用原子力显微镜单分子统计分析和细胞生化方法探讨了铂类抗癌药物相关的癌症生物物理机理,并积极研发临床可能使用的化疗新方法(王鹏业、刘玉如)。总之,我们研究组致力于探索生物科学和医学相关的重大基础问题,以期为推动生物科学进步和增进人类健康做出贡献。

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