SM4 单分子生物物理

SM4

IUPAP生物物理委员会委员(2015-2017;2018-2020), 中国晶体学会常务理事(2016-2019),中国生物物理学会常务理事(2018-2021)。现任中科院物理所党委副书记/纪委书记,研究员、学术委员会委员。

教育背景

博士      德国魏尔茨堡大学自然科学
硕士      吉林大学理学
学士      华中科技大学物理系
博士后  伊利诺伊大学芝加哥分校

 

简介:
1989年毕业于华中科技大学物理系,1992年吉林大学理学硕士,1998年德国魏尔茨堡大学自然科学博士,同年到伊利诺伊大学芝加哥分校做博士后,2001年到物理所工作。2003年获国家“杰出青年”科学基金,2009年入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选。IUPAP生物物理委员会委员(2015-2017;2018-2020), 中国晶体学会常务理事(2016-2019),中国生物物理学会常务理事(2018-2021)。现任中科院物理所党委副书记/纪委书记,研究员、学术委员会委员。

主要研究方向:
单分子生物物理与技术 (分子马达、DNA修复、膜蛋白动力学、跨膜转运;单分子方法)


尽管生命十分复杂,仍然是由单个分子组装而成;与此相对应,尽管不同的生命层次有各自特殊的规律,单个生物分子的运动规律仍然是认识各层次规律如何演生的基础。正如物理学对研究质点独有情钟,对单个生物分子的研究是现代生物物理的基础。我们用单分子操纵方法研究基因的复制、表达、重组以及损伤修复的分子机理;用单分子荧光技术研究分子马达的运动和输运、在分子层次研究细胞对信号的响应;用超高分辨光学技术精确测量膜蛋白的动力学。 在上述各研究方向,我们的研究团队已经走出了最初创业的艰难,在物理学、化学以及生命科学各领域的顶级杂志上发表了一系列学术论文,团队里的研究生毕业后大多去了国际上最好的学校继续深造。目前,我们正致力于将单分子方法、冷冻电镜和分子动力学模拟有机结合,目标是在原子尺度深刻理解生物分子机器的运行原理。我们团队的研究生有机会在已有的基础上做得更好,甚至引领潮流。 

 

目前的研究课题及展望:
目前主要有三个研究方向:1)生物分子机器的运行原理;2)膜蛋白的跨膜与响应动力学;3)染色质的组装与调控。
分子与细胞生物物理研究的主要特征是用物理学方法与技术研究生命科学中的基础问题,宗旨在于改进生命科学以描述为主的研究模式,通过精确测量,归纳并用清晰的数学定量表述生命现象中的基本动力学规律,并据此推演和预言新的现象。这种理想和信念源于物理学敦实的历史和巨大的成就。回顾物理学史,从亚里士多德、经伽里略和开普勒、到牛顿和爱因斯坦,物理学走过一条从思辩到测量直至数学描述的辉煌历程,成为自然科学的典范。我们有理由相信,关乎人类现状与未来的生命科学,同样会走向定量化。我们也相信,受过严格物理学训练的学者是完成这一使命的中坚力量。 从比较科学史学的角度看,生命科学似乎正处于“物理学的伽里略时代”,有太多的参量需要测量,有太多的未知需要发掘,有太多的假设需要验证,有太多的规律需要归纳。分子与细胞的生物物理研究,是一个只要充满好奇和狂热,再加上智慧和创造力,就能用汗水换来成功的研究领域,是年轻一代物理学家最有希望实现理想、留下自己痕迹的学科分支。

代表性论文及专利:

 

1.      Mechanism of DNA translocation underlying chromatin remodelling by Snf2, Li, M#. Xia, X#. Tian, Y#. Jia, Q#. Liu, X#. Lu, Y. Li, M*. Li, X*. Chen, Z*., Nature, 2019, 567(7748): 409-413.

 

2.      Single-molecule reconstruction of eukaryotic factor-dependent transcription termination, Ying Xiong#, Weijing Han#, Chunhua Xu#, Jing Shi#, Lisha Wang, Taoli Jin, Qi Jia, Ying Lu, Shuxin Hu, Shuo-Xing Dou, Wei Lin, Terence R. Strick*, Shuang Wang*, Ming Li, Nat. Commun., 2024, 15(1): 5113

 

3.      Sodium Ion-Induced Structural Transition on the Surface of a DNA-Interacting Protein, Chunhua Xu#, Yue Lu#, Yichao Wu#, Shuaikang Yuan#, Jianbing Ma, Hang Fu, Hao Wang, Libang Wang, Hao Zhang, Xuan Yu, Wei Tao, Chang Liu, Shuxin Hu, Yi Peng, Wenfei Li*, Yunliang Li*, Ying Lu*, and Ming Li*, Adv. Sci., 2024, e2401838

 

4.      Single-Molecule Monitoring of Membrane Association of the Necroptosis Executioner MLKL with Discernible Anchoring and Insertion Dynamics, Chenguang Yang#, Xiaolong He#, Hao Wang, Zhao Lin, Wenqing Hou, Ying Lu*, Shuxin Hu*, and Ming Li, Nano Letters, 2023, 23(11): 4770-4777

 

5.      Identification of flexible Pif1-DNA interactions and their impacts on enzymatic activities, Jinghua Li#, Jianbing Ma#, Vikash Kumar#, Hang Fu, Chunhua Xu, Shuang Wang, Qi Jia, Qinkai Fan, Xuguang Xi, MingLi, Haiguang Liu*, and Ying Lu*, Nucleic Acids Res., 2022, 50(12): 7002–7012

 

6.      RQC helical hairpin in Bloom's syndrome helicase regulates DNA unwinding by dynamically intercepting nascent nucleotides, Jianbing Ma#, Chunhua Xu#, Jinghua Li, Xi-Miao Hou, Lin-Tai Da, Qi Jia, Xingyuan Huang, Jin Yu, Xuguang Xi*, Ying Lu*, and Ming Li, iScience, 2022, 25(1): 103606

 

7.      Subnanometer-Precision Measurements of Transmembrane Motions of Biomolecules in Plasma Membranes Using Quenchers in Extracellular Environment, Wenqing Hou#, Dongfei Ma#, Xiaolong He#, Weijing Han, Jianbing Ma, Hao Wang, Chunhua Xu, Ruipei Xie, Qihui Fan, Fangfu Ye, Shuxin Hu, Ming Li*, and Ying Lu*, Nano Lett., 2021, 21(1): 485-491

 

8.      Mismatch sensing by nucleofilament deciphers mechanism of RecA-mediated homologous recombination, Xing-Yuan Huang#; Ying Lu#; Shuang Wang#; Ming-Yu Sui; Jing-Hua Li; Jianbing Ma; Dong-Fei Ma; Qi Jia; Shuxin Hu; Chun-Hua Xu*; Ming Li*; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2020, 117(34): 20549-20554

 

9.      Dynamic structural insights into the molecular mechanism of DNA unwinding by the bacteriophage T7 helicase, Jian-Bing Ma#, Ze Chen#, Chun-Hua Xu#, Xing-Yuan Huang, Qi Jia, Zhen-Yu Zou, Chen-Yang Mi, Dong-Fei Ma, Ying Lu*, Hui-Dong Zhang*, and Ming Li, Nucleic Acids Res., 2020, 48(6): 3156-3164

 

10.    Detecting Single-Molecule Dynamics on Lipid Membranes with Quenchers-in-a-Liposome FRET, Ma, D. F. Xu, C. H. Hou, W. Q. Zhao, C. Y. Ma, J. B. Huang, X. Y. Jia, Q. Ma, L. Diao, J. Liu, C*. Li, M*. Lu, Y*., Angew Chem Int Ed Engl, 2019, 58(17): 5577-5581

 

11.    Detection of tBid Oligomerization and Membrane Permeabilization by Graphene-Based Single-Molecule Surface-Induced Fluorescence Attenuation, Li Ma#, Shuxin Hu#, Xiaolong He#, Na Yang, Licui Chen, Chenguang Yang, Fangfu Ye, Taotao Wei*, and Ming Li*, Nano Lett., 2019, 19(10): 6937-6944

 

12.    Watching Three-Dimensional Movements of Single Membrane Proteins in Lipid Bilayers, Ma Li; Li Ying; Ma Jianbing; Hu Shuxin*; Li Ming*, Biochemistry, 2018, 57(31): 4735-4740.

 

13.    Asynchrony of Base-Pair Breaking and Nucleotide Releasing of Helicases in DNA Unwinding, Ma Jian-Bing; Jia Qi; Xu Chun-Hua; Li Jing-Hua; Huang Xing-Yuan; Ma Dong-Fei; Li Ming; Xi Xu-Guang*; Lu Ying*, Journal of Physical Chemistry B, 2018, 122(22): 5790-5796. 

 

14.    Functions of FACT in Breaking the Nucleosome and Maintaining Its Integrity at the Single-Nucleosome Level, Chen, P. Dong, L. P. Hu, M. L. Wang, Y. Z. Xiao, X. Zhao, Z. L. Yan, J. Wang, P. Y. Reinberg, D. Li, M. Li*, W. Li*, G. H*., Molecular Cell, 2018, 71(2):284-293

 

15.    Helicase Stepping Investigated with One-Nucleotide Resolution Fluorescence Resonance Energy Transfer, Lin Wenxia#; Ma Jianbing#; Nong Daguan; Xu Chunhua; Zhang Bo; Li Jinghua; Jia Qi; Dou Shuoxing; Ye Fangfu; Xi Xuguang; Lu Ying*; Li Ming*, Physical Review Letters, 2017, 119(13): 138102

 

16.    Free-Standing Single-Molecule Thick Crystals Consisting of Linear Long-Chain Polymers, Liu, Renwei#; Fan, Suna#; Xiao, Dongdong; Zhang, Jin; Liao, Mengzhou; Yu, Shansheng; Meng, Fanling; Liu, Baoli; Gu, Lin; Meng, Sheng; Zhang, Guangyu; Zheng, Weitao; Hu, Shuxin*; Li, Ming*, NANO LETTERS, 2017, 17(3): 1655-1659.

 

17.    Single-molecule visualization of dynamic transitions of pore-forming peptides among multiple transmembrane positions, Li, Ying#; Qian, Zhenyu#; Ma, Li#; Hu, Shuxin; Nong, Daguan; Xu, Chunhua; Ye, Fangfu; Lu, Ying*; Wei, Guanghong*; Li, Ming*, Nature Communications, 2016, 7: 12906. 

 

18.    Pif1 is a force-regulated helicase, Li, Jing-Hua#; Lin, Wen-Xia#; Zhang, Bo; Nong, Da-Guan; Ju, Hai-Peng; Ma, Jian-Bing; Xu, Chun-Hua; Ye, Fang-Fu; Xi, Xu Guang; Li, Ming; Lu, Ying*; Dou, Shuo-Xing*, Nucleic Acids Research, 2016, 44(9): 4330-4339. 

 

19.    FACT Remodels the Tetranucleosomal Unit of Chromatin Fibers for Gene Transcription, Wei Li; Ping Chen; Juan Yu; Liping Dong; Dan Liang; Jianxun Feng; Jie Yan; Peng-Ye Wang; Qing Li; Zhiguo Zhang; Ming Li*; Guohong Li*, Molecular Cell, 2016, 64(1): 120-133.

 
20.  Unwinding forward and sliding back: an intermittent unwinding mode of the BLM helicase. Shuang Wang, Wei Qin, Jing-Hua Li, Ying Lu, Ke-Yu Lu, Da-Guan Nong, Shuo-Xing Dou, Chun-Hua Xu, Xu-Guang Xi and Ming Li, Nucleic Acids Research, 43: 3736–3746, 2015

21.  Direct Measurement of Sequential Folding Pathway and Energy Landscape of Human Telomeric G-quadruplex Structures. Li,Wei; Hou,Xi-Miao; Wang,Peng-Ye; Xi,Xu-Guang; and Li Ming, Journal of the American Chemical Society, 135: 6423−6426,2013

22.  Impact of DNA Twist Accumulation on Progressive Helical Wrapping of Torsionally Constrained DNA. Li,Wei; Wang,Peng-Ye; Yan,Jie; Li,Ming, Physical Review Letters,109(21):218102,2012
 



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