1、1生物大分子修饰教学大纲生物大分子修饰生物大分子包括核酸、蛋白质、脂类和多糖，在遗传信息传递、细胞中的生化反应、细胞内与细胞间的信号传递发挥主要作用，是构成和驱动细胞生命活动的主要分子。本课程的学习，旨在使博士研究生在已掌握的生物大分子结构与功能的基础上，了解生物大分子修饰这一热点领域及其进展，为学位论文的顺利开展奠定良好的专业基础。一教学目的与要求生物大分子是一切生命活动的功能分子，也是生物化学课程教学的核心内容，博士研究生在本科与硕士教育阶段已对生物大分子的结构与功能有系统、完整的了解。本课程将重点讲授生物大分子修饰这一前沿领域的最新研究进展，邀请本领域内的著名专家，系统介绍生物大分子修饰
2、的概念、进展及发展趋势，结合专家本人的科学发现故事与科学研究体会，在专业知识和科学研究规律两方面讲授学科的前沿和科学研究的方法。要求学生在理解的基础上掌握最新进展，并能学习到一些从事科学研究的方法学。二、教学方法与手段本课程主要利用电脑多媒体开展教学，除教师讲授外，同时适当安排时间进行课堂讨论，鼓励学生多提问、多思考，培养学生的学习兴趣。理论联系实际，结合当前科学的发展趋势介绍前沿问题。每一章节结束后会布置一些习题和思考题，培养学生分析问题和解决问题的能力。三、教学内容与目标总学时数 40。教学目标分为了解、理解、掌握三个层次。教学内容 第一章 DNA 的甲基化修饰DNA 甲基化修饰是一种重要
3、的表观遗传学修饰，可影响染色质结构、DNA 构象、稳定性以及蛋白质相互作用方式等，起到调控基因表达的作用，在正常的生理条件以及一些2疾病过程中发挥重要作用。本章将讲授 DNA 甲基化修饰的动态变化及与 DNA 修饰密切相关的新发现。授课教师：何群，博士，中国农业大学生物学院微生物学与免疫学系教授。中国农业大学985 引进特殊人才计划资助，2007 年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划” 。主要研究领域：真菌表观遗传学。第二章 蛋白质的泛素化修饰泛 素 是 一 类 低 分 量 的 蛋 白 质 ， 可 在 一 系 列 酶 作 用 下 对 靶 蛋 白 进 行 特 异 性 的 修 饰 。 蛋白 质 泛
4、 素 化 修 饰 在 蛋 白 质 的 定 位 、 代 谢 、 功 能 、 调 节 和 降 解 中 都 起 着 十 分 重 要 的 作 用 。本 章 将 重 点 介 绍 蛋 白 质 泛 素 化 修 饰 机 制 及 其 功 能 方 面 的 最 新 进 展 。授课教师：谢旗，博士，中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员。杰出青年科学基金获得者，中国科学院“百人计划 “入选者。现担任国家重大科学研究计划 -植物蛋白修饰和降解研究项目的首席科学家。主要研究领域：泛素蛋白酶体途径介导的蛋白修饰机制。第三章 DNA 的硫修饰细菌 DNA 的磷硫酰化修饰是除核酸碱基上的修饰以外,首次发现在 DNA 骨架上存在
5、的修饰，与 DNA 甲基化限制-修饰系统一样，这类新系统的广泛和深度挖掘可能具有重要的分子生物学和生物工程学意义。本章将讲授 DNA 的硫修饰的发现及其该领域的最新进展。授课教师：邓子新，博士，中国科学院院士，上海交通大学教授。上海交通大学生命科学技术学院院长，教育部微生物代谢工程重点实验室主任， 科学通报 、 Process Biochemistry等数个国内外刊物特邀编辑或编委会成员。DNA 的磷硫酰化修饰的发现者。第四章 蛋白质的巯基亚硝基化修饰 蛋白质巯基亚硝基化修饰指一氧化氮及其衍生物对蛋白质半胱氨酸自由巯基的修饰，是一种典型的氧化还原依赖的蛋白质翻译后修饰，通过改变蛋白质的构象、活
6、性、稳定性、定位、蛋白质相互作用、组装等多种机制影响蛋白质的功能，从而广泛参与细胞信号转3导和许多生理和病理过程的调控。本章将介绍蛋白质巯基亚硝基化修饰的途径及其功能方面的新进展。授课教师：陈畅，博士，中国科学院生物物理研究所研究员。杰出青年科学基金获得者，生物大分子国家重点实验室副主任，国际自由基生物学核心期刊 Free Radical Research编委， Redox Biology 编委；生物物理学报副主编；生物物理与生物化学进展编委。主要研究领域：一氧化氮自由基和蛋白质巯基亚硝基化修饰。第五章 RNA 的修饰作为 DNA 的下游转录产物，RNA 在遗传信息传递链中心法则中起到承上启下
7、的核心作用。除了 RNA 序列本身，RNA 还存在超过 100 余种化学修饰碱基，某些 RNA 化学修饰类似于 DNA 甲基化，也是可逆的，从而产生了一种新的在 RNA 甲基化水平调控的表观转录组学。以 RNA 化学修饰为核心的表观转录组学是 RNA 生物学和 RNA 加工代谢前沿领域研究热点。授课教师：杨运桂，博士，中国科学院北京基因组研究所研究员，中国科学院精准基因组医学重点实验室副主任，获中国科学院“百人计划”终期评估优秀，学术刊物 DNA Repair编委和 Genomics, Proteomics & Bioinformatics 副主编。主要研究领域：RNA 甲基化表观转录组学第六
8、章 蛋白质磷酸化修饰 蛋白质磷酸化是最常见、最重要的一种蛋白质翻译后修饰方式,它参与和调控生物体内的许多生命活动。通过蛋白质的磷酸化与去磷酸化,调控信号转导、基因表达、细胞周期等诸多细胞过程。本章将介绍蛋白质磷酸化修饰的主要类型与功能及蛋白质磷酸化的分子机制的相关研究进展。授课教师：叶昕，博士，中国科学院微生物研究所研究员，中国科学院“百人计划“ 入选者。主要研究领域：细胞周期调控的分子机制。第七章 微生物多糖的结构与功能4微生物多糖包括古菌、细菌、真菌等产生的多糖，主要以三种形式存在:胞内多糖、胞壁多糖和胞外多糖。其中胞外多糖还是生物被膜的重要组分，有着重要的生理功能及应用价值。本章将介绍微
9、生物多糖的生物合成于功能方面的研究进展。授课教师：马旅雁，博士，中国科学院微生物研究所研究员。中国科学院“百人计划”入选者。主要研究领域：铜绿假单胞菌生物被膜及其基质网形成的分子机理及调控机制。第八章 病原微生物对宿主蛋白质的修饰病原细菌的分泌系统效应蛋白通过磷酸化、去磷酸化、消去、甲基化、糖基化以及脱氨等多种新颖的修饰方式修饰宿主靶蛋白，从而操控宿主细胞的炎症因子分泌、凋亡以及相关免疫防御通路或使得宿主细胞正常生理过程发生功能紊乱。本章将介绍这一近年来新发现的、病原细菌和宿主共进化的致病新机制。授课教师：邵峰，博士，北京生命科学研究 所资深研究员，杰出青年科学基金获得者。主要研究领域为病原细
10、菌感染和宿主天然免疫防御的分子机制。自 2005 年至今，他已在国际权威学术刊物上发表论文近 30 篇，其中在三大顶尖科学刊物自然（Nature）、 科学（Science）、细胞（Cell）上发表多篇。第九章 细胞内生物大分子运动和相互作用观测利用生物大分子的特异性识别功能及自组装原理，构建生物纳米功能结构，是近年新发展的高灵敏生物传感和功能分子平台。本章将介绍自组装生物大分子在细胞内分子事件的可视化研究中的应用，包括病毒迁移、蛋白质-蛋白质相互作用、蛋白质-RNA 相互作用等。授课教师：张先恩，博士，中科院生物物理所生物大分子国家重点实验室研究员。中国微生物学会副理事长（2008- ） ，学术刊物 Biosensors & Bioelectronics 编委，Biocatalysis & Biotransformation 编委，伦敦纳米中心国际顾问委员会委员。主要研究领域为分析病原微生物学和纳米生物学。5第十章 蛋白质糖基化修饰 蛋白质糖基化是生命体中最重要的一种蛋白质翻译后修饰之一，广泛存在于原核生物与真核生物，在细胞免疫、信号传导、蛋白翻译调控、蛋白降解等诸多生物过程中起着重要作用。本章将介绍糖基化的分类、在生命体中的作用及最新的研究进展。授课教师：金城，博士，中国科学院微生物研究所研究员,“百千万工程”国家级人选。主要研究领域：微生物多糖生物合成途径与功能。
