赵强
中科院上海药物研究所副所长
赵强,男,1980年出生,博士研究生,研究员,博士生导师,杰青。现任中科院中国科学院上海药物研究所研究员、课题组长、副所长、新药研究国家重点实验室副主任。
人物经历
教育背景
- 1995-09--1998-07 蓟州一中 高中毕业
- 1998-09--2002-07 清华大学生物系 学士
- 2002-09--2007-01 清华大学医学院 博士
工作经历
- 2007-04--2011-07 美国Scripps研究所 研究助理
- 2011-07--2021-03 中国科学院上海药物研究所 研究员
- 2021-03至今 中国科学院上海药物研究所 副所长
人物简介
赵强,男,1980年出生,结构生物学家。在美国斯克里普斯研究所做完博士后,2011年回国,在中科院上海药物研究所建立了自己的实验室。作为中国科学院百人计划”入选者加入上海药物研究所药理学第三研究室。短短5年不到,他的实验室已经解开了多个重要的G蛋白偶联受体(GPCR)的结构。赵强曾师从饶子和院士以及美国斯克里普斯研究所结构生物学大师雷蒙德·斯蒂文斯教授两位结构生物学家。
研究方向
从事基于G蛋白偶联受体(GPCR)的高分辨率结构解析以及基于结构的新药发现等研究,主要集中在以下几个方向:
1. GPCR结构解析新技术开发与应用;
2. 心血管疾病、自身免疫病、代谢性疾病中的关键GPCR的结构解析及其作用机制研究,以及基于结构的新药开发;
3. GPCR与下游分子的配位化合物结构研究。
科研项目
1.中华人民共和国国家自然科学基金委员会面上项目, 31170683, 神经激肽-1 受体(NK1R)的表达纯化与小分子配体筛选, 2012/01-2015/12, 40万元.
2.“973计划”, 2012CB910403, 重要GPCR 三维结构解析, 2012/01-2016/08, 588万元.
3.自然科学基金委面上项目, 31370729, 人嘌呤能受体P2Y的三维结构与配体结合活性研究, 2014/01-2017/12, 80万元
4. 速激素受体NK1R-小分子配体配位化合物结构解析, 2014/10-2015/12, 160万元.
5.自主部署项目, CASIMM0120154030, 神经激肽-1受体的结构药理学研究, 2015/09-2017/08, 30万元.
6.自主部署项目, CASIMM0120164006, 艾滋病共受体与病毒相互作用机制的结构研究, 2016/01-2018/07, 30万元
7.青年拔尖人才生物与新医药技术领域, 2016/01-2018/12, 190万元.
8.国家杰出青年科学基金, 81525024, 受体药理学, 2016/01-2020/12, 400万元.
9.中科院前沿科学重点研究项目, QYZDB-SSW-SMC024-1, B类GPCR全长蛋白与多肽配体结合的配位化合物结构研究, 2016/08-2020/12, 80万元.
10.中科院前沿科学重点研究项目, QYZDB-SSW-SMC054, 心血管疾病中G蛋白偶联受体结构药理学研究, 2017/05-2022/04, 250万元.
11.上海市科委, 18XD1404800, 神经肽Y受体的结构药理学研究,2018.05.01-2021.04.30, 40万元.
12.国家重点研发计划, 2018YFA0507000, GPCR结构解析、配体发现以及信号转导机制研究, 2018.05-2023.04, 2674万元.
13.自然科学基金面上项目, 3187040232, 生长抑素II型受体SSTR2的结构研究, 2019.01-2022.12, 80万元.
14.上海市科委, 18431907100, 原创候选新药发现关键技术研究及新药研发, 2018.12.-2021.11., 400万元.
代表论著
1.Kaihua Zhang, Jin Zhang, Zhan-Guo Gao, Dandan Zhang, Lan Zhu, Gye Won Han, Steven M. Moss, Silvia Paoletta, Evgeny Kiselev, Weizhen Lu, Gustavo Fenalti, Wenru Zhang, Christa E. Müller, Huaiyu Yang, Hualiang Jiang, Vadim Cherezov, Vsevolod Katritch, Kenneth A. Jacobson, Raymond C. Stevens, Beili Wu \u0026 Qiang Zhao. Structure of the human P2Y12 receptor in 情结 with an antithrombotic drug. Nature. 509: 115-118, 2014.
2.Jin Zhang, Kaihua Zhang, Zhan-Guo Gao, Silvia Paoletta, Dandan Zhang, Gye Won Han, Tingting Li, Limin Ma, Wenru Zhang, Christa E. Müller, Huaiyu Yang, Hualiang Jiang, Vadim Cherezov, Vsevolod Katritch, Kenneth A. Jacobson, Raymond C. Stevens, Beili Wu \u0026 Qiang Zhao. Agonist-bound structure of the human P2Y12 捕手 Nature. 509: 119-122, 2014.
3.Haonan Zhang, Anna Qiao, Linlin Yang, Ned Van Eps, Klaus S. Frederiksen, Dehua Yang, Antao Dai, Xiaoqing Cai, Hui Zhang, Cuiying Yi, Can Cao, Lingli He, Huaiyu Yang, Jesper Lau, oliver P. Ernst, Michael A. Hanson, Raymond C. Stevens, Ming-Wei Wang, Steffen Reedtz-Runge, Hualiang Jiang, Qiang Zhao \u0026 Beili 吴语 Structure of the 胰高血糖素 receptor in 情结 with a glucagon analogue. Nature 553:106-110, 2018.
4.Dandan Zhang, Zhan-Guo Gao, Kaihua Zhang, Evgeny Kiselev, Steven Crane, Jiang Wang, Silvia Paoletta, Cuiying Yi, Limin Ma, Wenru Zhang, Gye Won Han, Hong Liu, Vadim Cherezov, Vsevolod Katritch, Hualiang Jiang, Raymond C. Stevens, Kenneth A. Jacobson, Qiang Zhao \u0026 Beili 吴语 Two disparate ligand binding sites in the human P2Y1 捕手 Nature. 520: 317-321, 2015.
5.Hengxin Fan, Shuanghong Chen, Xiaojing Yuan, Shuo Han, Hui Zhang, Weiliang Xia, Yechun Xu, Qiang Zhao, Beili Wu, Structural basis for ligand recognition of the human thromboxane A2 捕手 Nature Chemical Biology 15, 27-33, 2018.
6.Zhenlin Yang, Shuo Han, Max Keller, Anette Kaiser, Brian J. Bender, Mathias Bosse, Kerstin Burkert, 莉莎 M. Kgler, David Wifling, Guenther Bernhardt, Nicole Plank, Timo Littmann, Peter Schmidt, Cuiying Yi, Beibei Li, Sheng Ye, rongguang Zhang, Bo Xu, Dan Larhammar, Raymond C. Stevens, Daniel Huster, Jens Meiler, Qiang Zhao, Annette G. Beck-Sickinger, Armin Buschauer \u0026 Beili Wu. Structural basis of ligand binding modes at the neuropeptide Y Y1 receptor. Nature; 556:520-524, 2018.
7.Qiuxiang Tan, Ya Zhu, Jian Li, Zhuxi Chen, Gye Won Han, Irina Kufareva, Tingting Li, Limin Ma, Gustavo Fenalti, Jing Li, Wenru Zhang, Xin Xie, Huaiyu Yang, Hualiang Jiang, Vadim Cherezov, Hong Liu, Raymond C. Stevens, Qiang Zhao, Beili 吴语 Structure of the CCR5 chemokine 捕手HIV entry inhibitor maraviroc 情结 Science. 341: 1387-1390, 2013.
8.Haonan Zhang, Anna Qiao, Dehua Yang, Linlin Yang, Antao Dai, Chris de Graaf, Steffen Reedtz-Runge, Venkatasubramanian Dharmarajan, Hui Zhang, Gye Won Han, Thomas D. Grant, Raymond G. Sierra, Uwe Weierstall, Garrett Nelson, Wei Liu, Yanhong Wu, Limin Ma, Xiaoqing Cai, Guangyao Lin, Xiaoai Wu, Zhi Geng, Yuhui 越南盾, Gaojie Song, Patrick R. Griffin, Jesper Lau, Vadim Cherezov, Huaiyu Yang, Michael A. Hanson, Raymond C. Stevens, Qiang Zhao, Hualiang Jiang, Ming-Wei Wang, Beili 吴语 Structure of the full-length 胰高血糖素 class B G-protein-coupled 捕手 Nature. 546:259,-264,2017.
9.Tian Hua, Kiran Vemuri, Mengchen Pu, Lu Qu, Gye Won Han, Yiran Wu, Suwen Zhao, Wenqing Shui, Shanshan Li, Anisha Korde, Robert B. Laprairie, Edward L. Stahl, Jo-Hao Ho, Nikolai Zvonok, Han Zhou, Irina Kufareva, Beili Wu, Qiang Zhao, Michael A. Hanson, Laura M. Bohn, Alexandros Makriyannis, Raymond C. Stevens, and Zhi-Jie Liu. 晶体 Structure of the Human Cannabinoid Receptor CB1. 细胞 167:750-762, 2016.
10.Can Cao, Qiuxiang Tan, Chanjuan Xu, Lingli He, Linlin Yang, Ye Zhou, Yiwei Zhou, Anna Qiao, Minmin Lu, Cuiying Yi, Gye Won Han, Xianping Wang, Xuemei Li, Huaiyu Yang, Zihe Rao, Hualiang Jiang, Yongfang Zhao, Jianfeng Liu, Raymond C. Stevens, Qiang Zhao, Xuejun C. Zhang and Beili 吴语 Structural basis for signal recognition and 转导 by platelet-activating-factor 捕手 Nat Struct 摩尔 Biol 25, 488-495, 2018.
11.Qiang Zhao, Beili Wu. Ice breaking in GPCR structural biology. Acta Pharmacologica Sinica. 33: 324-334, 2012
12.Lan Zhu, Qiang Zhao \u0026 Beili 吴语 Structure-based studies of chemokine receptors. Curr Opin Struct Biol. 23: 539-546, 2013.
13.Dandan Zhang, Qiang Zhao, Beili Wu. Structural Studies of G Protein-Coupled Receptors. 摩尔 Cells. 38(10):836-842, 2015.
14.Kenneth A. Jacobson, Silvia Paoletta, Vsevolod Katritch, Beili Wu, Zhan-Guo Gao, Qiang Zhao, Raymond C. Stevens, Evgeny Kiselev. Nucleotides Acting at P2Y Receptors: Connecting Structure and 函数 摩尔 Pharmacol. 88(2):220-230, 2015.
所获荣誉
- 2014年12月 第一届树兰医学青年奖
- 2015年08月 2015年度中科院优秀导师奖
- 2015年10月 大挑战2015·青年科学家称号
- 2015年11月 第八届谈家桢生命科学创新奖
- 2016年05月 第五届中国科学院上海分院第五届杰出青年科技创新人才
- 2016年11月 2016年度中国科学院优秀青年科学家奖
- 2016年06月 第十四届中国青年科技奖
- 2014年05月 2013年度上海市科技系统中国青年五四奖章集体
- 2015年04月 2015年度上海市青年五四奖章集体
- 2018年12月 2018年度药明康德生命化学研究奖学者奖
研究成果
1.高分辨率B型GPCR晶体结构解析及活化调控机制研究
GCGR参与调节体内血糖稳态,是治疗2型糖尿病的重要靶点。赵强课题组与多个实验室联合攻关,首次测定了胰高血糖素受体(胰高血糖素 receptor, GCGR)与其天然配体类似物NNC1702结合的配位化合物三维结构,揭示了B型GPCR与多肽配体结合的精细模式及其活化调控机制,为靶向GCGR的抗糖尿病药物研发提供了迄今为止精度最高的结构模板。相关研究论文于1月4日在国际顶级学术期刊Nature发表。该项研究极大地增进了对GCGR胞外结构域与跨膜结构域之间相互协调机制的理解,不仅有助于深入认识GPCR超家族蛋白结构与功能的关系,更为2型糖尿病治疗多肽类药物的开发提供了新的思路(Nature 2018)。
2.血栓素A2受体TP与配体分子配位化合物的结构研究
赵强课题组成功解析了人源TP 受体分别与两种非前列腺素类拮抗剂配体雷马曲班(ramatroban)和达曲班(daltroban)结合的复合物晶体结构。通过分析结构,并结合氨基酸突变和配体结合实验和以往的化合物结构与活性相关性数据,从原子水平上阐明了TP与这两种抑制剂的精细结合模式,揭示了这些药物的作用机理,并为靶向该受体的药物设计提供了高精度的结构模板。综合运用氨基酸突变、配体结合和细胞信号转导等研究手段,进一步证实了这些关键氨基酸在配体识别和受体活化过程中发挥重要作用。这些发现揭示了TP对不同类型药物分子的特异性识别机制,以及不同前列腺素受体对配体的选择性机制,并促进了对于前列腺素受体细胞信号转导机制的深入理解,对于设计高选择性的新型药物具有十分重要的指导意义。上述研究于12月4日在国际知名期刊Nature Chemical Biology发表(Nature Chemical Biology 2018)。
3.成功解析了嘌呤能受体P2Y1R的晶体结构
2014年,赵强课题组成功测定了P2Y12R分别与激动剂和拮抗剂结合的配位化合物晶体结构,揭示了P2Y12R与不同药物分子的作用机制,为新型抗血栓药物研发提供了新的依据,同时,还针对P2Y1R开展了大规模的载体优化和配体筛选,成功地提高了该受体蛋白的稳定性和均一度,获得了高质量的蛋白样品,蛋白产量可到达1.5mg/L细胞培养物,蛋白纯度为97%以上。采用脂立方相膜蛋白结晶方法,成功获得了P2Y1R分别与两种配体一一核昔酸类拮抗剂MRS2500和非核昔酸类拮抗剂BPTU结合的配位化合物蛋白晶体,最终收集了两套衍射分辨率分别为2.7埃和 2.2埃的衍射数据,并成功解析其晶体结构。此外,比较P2Y1R和 P2Y12R的晶体结构,发现虽然这两种嘿岭能受体均以ADP为内源性配体,但两种受体与各自核昔酸类配体的结合模式差异巨大,两者的配体结合位点仅小部分重合,且配体的走向也完全不同。这一发现进一步体现了GPCR对细胞信号识别机制的特异性和多样性。相关研究论文于2015年3月以Article形式发表于Nature (Nature,2015)。
4.嘌呤能受体P2Y12R与拮抗剂的三维结构研究
赵强课题组对这一关键药物靶标开展结构生物学研究。为了稳定受体,对其蛋白序列进行适当改造, 包括第三个胞内环区插入热稳定性脱辅基细胞色素 b562 RIL (BRIL), 以及在位于第七个跨膜区的N[D]P7.50xxY 基序中引入提高蛋白产量的D2947.49N突变,最终成功解析了P2Y12R与拮抗剂AZD1283的三维结构。通过计算机分子对接,结构中未形成二硫键的C97可是P2Y12R受体药物活性代谢产物的共价结合位点,从而揭示了该类药物对于P2Y12R高选择性的机理。(Nature,2014)。
5. 嘌呤能受体P2Y12R与激动剂的三维结构研究
赵强课题组在成功解析P2Y12R与拮抗剂三维结构的基础上,进一步解析了P2Y12R与激动剂2MeSADP以及部分激动剂2MeSATP的三维结构。通过与之前拮抗剂的三维结构比较,发现这一受体上结合的激动剂与拮抗剂的走向完全不同,而且两类分子也仅仅共用一小部分结合位点,不像之前在其他受体结构中那样基本重合。激动剂的结合诱使受体的胞外区域结构发生巨大的变化,跨膜尾旋以及胞外环区在磷酸负电的吸引下形成更紧凑的三维结构,这一点是此前没有任何人能够预测到的。这一发现极大地拓展了人们对GPCR激活的认识,有助于深入理解GPCR蛋白超家族的三维结构和细胞信号传导机理的多样性(Nature,2014)。
参考资料
赵强.中国科学院上海药物研究所.2024-04-02
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