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创新研究群体项目获得者

孙飞  博士 研究员 博士生导师  

国家“杰出青年基金”获得者
“长江学者奖励计划” 青年学者
2017第一届中国冷冻电镜杰出贡献奖
中科院生物物理所,生物大分子国家重点实验室,研究组长
中科院蛋白质科学研究平台生物成像中心首席科学家(兼主任)

研究方向:生物大分子复合体(如膜蛋白、超分子蛋白复合体)的结构与功能

电子邮件:feisun@ibp.ac.cn

电       话:010-64888582

通讯地址:北京市朝阳区大屯路15号(100101)

英文版个人网页:http://english.ibp.cas.cn/faculty/index_18316.html?json=http://www.ibp.cas.cn/sourcedb_ibp_cas/cn/ibpexport/EN_xsszmQ_V/202005/t20200519_5582983.json

课题组网站:http://feilab.ibp.ac.cn

蛋白质科学研究平台生物成像中心网站:http://cbi.ibp.ac.cn

简       历:

  1997 - 2001  南京大学基础教学强化部,获理学学士学位

  2001 - 2006  清华大学医学院,获生物物理学博士学位

  2006 - 至今  中国科学院生物物理研究所,研究员;课题组组长;蛋白质科学研究平台生物成像中心首席科学家(兼主任)。

  2018.1-至今 中国科学院大学, 生命科学学院, 长江青年学者

获奖及荣誉:

 

社会任职:

 

研究方向:

  本研究组的主要研究兴趣是生物大分子复合体(如膜蛋白、超分子蛋白复合体)的结构与功能。我们的研究目标是综合多种结构生物学研究手段(以冷冻电镜技术和蛋白质晶体学技术为主)并发展新的结构研究技术方法,在多空间尺度上(从纳观到介观)、多时间尺度上(从静态到动态)、多层次上(体外和体内),来研究生物系统的高分辨率构造。我们以开展前沿科学研究为核心任务,同时注重培养高素质的人才。在未来的五年内,我们研究组的研究重点包括了三个方面:原位结构生物学技术和应用,超快冷冻电镜技术和应用;三维构造生物学技术和应用。

  1. 原位结构生物学技术和应用

  经过30多年发展,特别是近年的技术突破,冷冻电子显微术特别是单颗粒技术已成为结构生物学的主要手段之一。而蛋白质机器的原位结构解析是结构生物学的下一个突破点,特别是发展高分辨冷冻电子断层三维重构技术。然而,由于制样困难、原始数据完整度及信噪比低、图像解析复杂等,目前绝大部分蛋白质机器原位结构解析的分辨率还停留在20 埃以上。我们的研究兴趣是着重发展原位结构解析的完整技术平台,完善和优化原位结构解析流程中的冷冻离子减薄制样技术、倾转序列数据采集方法、电子断层三维重构新算法以及高通量高精度的蛋白质机器三维定位、对位和聚类分析算法。利用此技术平台,我们将陆续解析一系列重要蛋白质复合体的原位高分辨率结构。

  2. 超快冷冻电镜技术和应用

  目前限制冷冻电镜分辨率提高的一个重要因素是生物样品的电子辐照损伤,而超快电镜技术为解决这个问题提供了新的机遇。超快电镜和冷冻电镜的成功结合将使我们可以实现蛋白质机器的低辐照损伤高分辨成像,同时能在多个时间尺度上研究蛋白质机器动态结构变化特征。这个领域在国际上尚未开展系统性的研究。我们的研究兴趣是着重发展生物超快冷冻电镜技术,一方面可以探索生物样品的脉冲电子辐照损伤深层次机制,尝试突破由于电子辐照损伤导致的信噪比瓶颈问题;另一方面对超级捕光复合物等重要蛋白质机器进行时间分辨率冷冻电镜成像,分析其时间分辨率的动态过程。

  3. 三维构造生物学技术和应用

  生物体组织和器官的三维超微结构对于人类认识自然和治疗疾病都有及其重要的意义。体电子显微学的突破性进展和样品制备技术进步使得对样品的三维可视化能达到极高的细节,从而推动了细胞系统的超分辨率达到满意的再现程度。连续切片技术随着自动带收集的超薄切片机,聚焦离子束扫描电镜的发展变的越来越自动化。这些技术的发展扩大了体电子显微学的研究生物医学的边界。我们的研究兴趣是,联合生物成像中心的队伍重点建立和发展连续切片体电子显微成像技术,特别是发展图像对位拼接、基于人工智能技术的图像自动识别分隔等处理技术,并利用这一技术与相关单位合作,开展多个组织器官的三维超微结构研究。

承担项目情况:

 

代表论著:

  1. Huang X.#, Zhang L.#, Wen Z., Chen H., Li S., Ji G., Yin C.C. and Sun F.* (2020) Amorphous nickel titanium alloy film: a new choice for cryo electron microscopy sample preparation. Progress in Biophysics and Molecular Biology. doi: 10.1016/j.pbiomolbio.2020.07.009 [Epub ahead of print]

  2. Lu J.#, Chan C.#, Yu L.#, Fan J.*, Sun F.* and Zhai Y.* (2020) Molecular mechanism of mitochondrial phosphatidate transfer by Ups1. Communications Biology, 3: 468. doi: 10.1038/s42003-020-01121-x

  3. Shi Y.#, Xin Y.#, Wang C.#, Blankenship R.E., Sun F.* and Xu XL.* (2020) Cryo-EM structure of the air-oxidized and dithionite-reduced photosynthetic alternative complex III from Roseiflexus castenholzii. Science Advances, 6 (31): eaba2739. doi: 10.1126/sciadv.aba2739

  4. Xia S., Liu M., Wang C., Xu W., Lan Q., Feng S., Qi F., Bao L., Du L., Liu S., Qin C., Sun F.&, Shi Z.&, Zhu Y.*&, Jiang S.*&, and Lu L.*& (2020) Inhibition of SARS-CoV-2 (previously 2019-nCoV) infection by a highly potent pan-coronavirus fusion inhibitor targeting its spike protein that harbors a high capacity to mediate membrane fusion. Cell Research, 30 (4): 343-355. doi: 10.1038/s41422-020-0305-x. (&: co-senior authors)

  5. Zhang D., Zhang Y., Ma J., Zhu C., Niu T., Chen W., Pang X., Zhai Y., and Sun F.* (2020) Cryo-EM structures of S-OPA1 reveal its interactions with membrane and changes upon nucleotide binding. eLife 9: e50294. doi: 10.7554/eLife.50294

  6. Qiao A., Han S., Li X., Li Z., Zhao P., Dai A., Chang R., Tai L., Tan Q., Chu X., Ma L., Thorsen T.S., Reedtz-Runge S., Yang D., Wang M., Sexton P.M., Wootten D., Sun F.*, Zhao Q.*, and Wu B.* (2020) Structural basis of Gs and Gi recognition by the human glucagon receptor. Science, 367: 1346-1352. doi: 10.1126/science.aaz5346.

  7. Zhu G., Zeng H., Zhang S., Juli J., Pang X., Hoffmann J., Zhang Y., Morgner N., Zhu Y.*, Peng G.*, Michel H.* and Sun F.* (2020) A 3.3 A-resolution structure of hyperthermophilic respiratory complex III reveals the mechanism of its thermal stability. Angew Chem Int Ed Engl. 59 (1): 343-351. doi: 10.1002/anie.201911554

  8. Ren Z., Zhang Y., Zhang Y., He Y., Du P., Wang Z., Sun F.* and Ren H.* (2019) Cryo-EM structure of actin filaments from Zea mays pollen. Plant Cell. pii: tpc.00973.2018. doi: 10.1105/tpc.18.00973.

  9. Li X., Zhang S., Zhang J. and Sun F.* (2018), In situ protein micro-crystal fabrication by cryo-FIB for electron diffraction. Biophysics Reports, 4(6): 339-347. doi: 10.1007/s41048-018-0075-x.

  10. Gong H., LI L., Xu A., Tang Y., Ji W., Gao R., Wang S., Yu L., Tian C., Li J., Yen H.Y., Lam S.M., Shui G., Yang X., Sun Y., Li X., Jia M., Yang C., Jiang B., Lou Z., Robinson C., Wong L.L., Guddat L.W., Sun F.*, Wang Q.* and Rao Z.* (2018), A electron transfer path connects subunits of a mycobacterial respiratory supercomplex. Science 362(6418), pii: eaat8923. doi: 10.1126/science.aat8923.

  11. Xin Y., Shi Y., Niu T., Wang Q., Niu W., Huang X., Ding W., Yang L., Blankenship R. E., Xu X.* and Sun F.* (2018) Cryo-EM structure of the RC-LH core complex from an early branching photosynthetic prokaryote. Nature communications, 9:1568. doi: 10.1038/s41467-018-03881-x.

  12. Li S., Ji G.*, Shi Y., Klausen L.H., Niu T., Wang S., Huang X., Ding W., Zhang X., Dong M., Xu W., and Sun F.* (2018), High-vacuum optical platform for cryo-CLEM(HOPE): a new solution for non-integrated multiscale correlative light and electron microscopy. Journal of Structural Biology, 201(1): 63-75.

  13. Lu G., Xu Y., Zhang K., Xiong Y., Li H., Cui L., Wang X., Lou J., Zhai Y.*, Sun F.* and Zhang X.C.* (2017), Crystal structure of E. coli apolipoprotein N-acyltransferase. Nature Communications, 8:15948.

  14. Chen R., Gao B., Liu, X., Ruan F., Zhang Y., Lou J., Feng K., Wunsch C., Li S.M., Dai J.* and Sun F.* (2016), Molecular insights into the enzyme promiscuity of an aromatic prenyltransferase. Nature Chemical Biology (Advanced online at Dec. 19, 2016)

  15. Wei R., Wang X., Zhang Y., Mukherjee S., Zhang L., Chen Q., Huang X., Jing S., Liu C., Li S., Wang G., Xu Y., Zhu S., Williams A., Sun F.* and Yin C.C.* (2016), Structural insights into Ca2+ -activated long-range allosteric channel gating of RyR1. Cell Research 26: 977-994 (Cover story).

授权专利:

  1. 孙飞、季刚。碳支持膜的制备方法。发明专利。ZL201310489148.1。

  2. 孙飞,庞效云,翟宇佳,王刚刚,谢天。用于在细菌表面呈递目的蛋白的DNA分子及其应用。ZL201310750736.6。

  3. 季刚,李硕果,孙飞。一种光镜电镜关联成像用光学真空冷台。发明专利。ZL201410363314.8。

  4. 季刚,王莉,徐伟,孙飞。摇床装置。发明专利。ZL201410550483.2。

  5. 黄小俊,季刚,孙飞。透射电子显微镜载网制备方法. ZL201510355339.8。

  6. 张建国,季刚,徐伟,孙飞。聚焦离子束法制备冷冻含水切片的样品夹持工具和转移盒子。发明专利。ZL201510010319.7。

  7. 季刚,李硕果,孙飞。OPTICAL VACUUM CRYO-STAGE FOR CORRELATIVE LIGHT AND ELECTRON MICROSCOPY。(美国)发明专利。US9,899,184 B2。

  8. 季刚,李喜霞,孙飞,徐伟。一种连续超薄切片的制备和自动收集方法。发明专利。ZL201710601031.6。

  9. 翟宇佳、孙飞。SmartBac杆状病毒表达系统及其应用。发明专利。ZL201810028508.0。

  10. 翟宇佳、孙飞。一种同时表达n个蛋白或蛋白亚基的方法及其专用系统。发明专利。ZL201610248592.8。

  11. 季刚,李喜霞,孙飞,徐伟。一种用于连续超薄切片的自动收集装置。实用新型专利。ZL201720895284.4。

  12. 季刚,李喜霞,徐伟,孙飞。一种超声振动超薄切片刀座。实用新型专利。ZL201721306345.5。

  13. 季刚,黄小俊,徐伟,孙飞。一种用于透射电镜成像的相位板装置。实用新型专利。ZL201721224014.7。

  14. 季刚,徐伟,孙飞。一种用于透射电镜成像的相位板更换转移装置。实用新型专利。ZL201721223747.9。

 

(资料来源:孙飞研究员,2019-11-08)