科学研究
肿瘤化学生物学研究组
  作者:黄婉莹  2018-12-30

 研究组长介绍 >>>

         

   

张良,博士,研究员,博士生导师,肿瘤化学生物学课题组组长,国家优秀青年科学基金获得者,上海市曙光学者,上海交通大学唐立新优秀学者奖获得者,上海交通大学基础医学院杰出员工。团队主要致力于肿瘤相关分子调控机制研究和先导药物发现。通过综合运用化学生物学、结构生物学、细胞生物学、代谢组学和药学等技术手段,阐明人体细胞中核酸表观遗传调控(DNA/RNA甲基化-去甲基化)、脂肪酸和核苷酸在细胞内合成过程中关键酶的分子机制,明确其在肿瘤发生发展过程中的作用和调控机制,并建立高通量实体药物筛选体系,筛选靶向性抗肿瘤先导药物。近年来以通讯作者在化学生物学国际旗舰学术刊物(Nature Chemical Biology、Nature Communications、Cell Research、Chemical Science、PNAS、Elife等)上发表一系列SCI论文,获得并转化多项国际/美国/国内技术发明专利。

研究方向与进展 >>>

 

5B47D

    地球上所有生命都由核酸和脂肪酸组成。核酸是遗传信息载体(DNA和RNA),脂肪酸是细胞膜主要成分。因此,细胞需耗费大量能源来确保核酸和脂肪酸的稳定合成,并建立一整套监管机制来对整个过程进行监督和动态调控。相对于正常细胞,肿瘤具有疯狂生长和广泛转移的致命特征。肿瘤如何通过改变正常的核酸和脂肪酸修饰调控方式来实现其特征?这是我们试图探究的问题。

   研究内容-1:核酸表观遗传修饰通路关键酶的分子调控机制研究新药发现。细胞通过对DNA或RNA上特定碱基的修饰,来动态调控基因表达和蛋白翻译,实现不同生物功能。这一调控跟肿瘤发生发展至关重要。我们主要研究DNA和RNA去甲基化酶的分子机制和在肿瘤中的生物功能,阐明它们识别核酸修饰的分子机制,并筛选靶向去甲基化酶的新型抗肿瘤药物。

   研究内容-2:核酸生物合成与代谢通路关键酶的分子机制研究新药发现。核苷酸的生物合成是细胞主要生命活动之一,受严格的监管和调控。而肿瘤细胞则需突破这些监管来实现核苷酸的大量合成。我们主要鉴定和发现在肿瘤突破监管的过程中的关键酶,研究并阐明其在肿瘤中的独特分子机制,筛选靶向这些关键酶的新型抗肿瘤药物。

    研究内容-3:脂肪酸生物合成与代谢通路关键酶的分子机制研究新药发现。脂肪酸的生物合成也是细胞主要生命活动之一。其通过一系列酶催化底物蛋白上的脂肪酸修饰来实现脂肪酸的生物合成。我们主要研究这一系列酶动态识别和催化调控底物蛋白的分子机制,并筛选靶向该途径酶系的新型抗肿瘤药物。

科研项目 >>>

1. 国家自然科学基金委面上项目,2021/012024/1263万元,主持;

2. 国家自然科学基金委重大研究计划(培育),2019/012021/1260万元,主持;

3. 国家自然科学基金委优秀青年科学基金项目,2018/012020/12130万元,主持;

4. 国家自然科学基金委面上项目,2016/012019/1265万元,主持;

5. 上海市2022年度“科技创新行动计划”生物医药科技支撑专项项目,2022/04~2025/03,20万元,主持;

6. 上海市2022年度“科技创新行动计划”生物医药科技支撑专项项目,2020/09~2023/09,20万元,主持;

7. 上海市“曙光计划”项目,2021/01~2024/12,15万元,主持;

8.上海交通大学海外人才引进项目,2015/01~2019/12,200万,主持;

9. 985新药平台队伍配套,2015/03~2018/12,30万,主持;

代表性论文、专著与专利 >>>

1. Y.J. Mu#, L. Zhang#, *, J.Y. Hu#, J.S. Zhou, H.W. Lin, C. He, H.Z. Chen*, and L. Zhang*. A fungal dioxygenase CcTet serves as a eukaryotic 6mA demethylase on duplex DNA. Nat. Chem. Biol., 2022, 18, 733.

2. R.Y. Shang, J. Cui, J.X. Li, X.X. Miao, L. Zhang, D.D. Xie, L. Zhang, H.W. Lin, W.H. Jiao. Nigerin and ochracenes J−L, new sesquiterpenoids from the marine sponge symbiotic fungus Aspergillus niger. Tetrahedron, 2022, 104, 132599.

3. P. Zhang#, L. Zhang#, *, Z.Y. Hou, H.W. Lin, H. Gao*, and L. Zhang*. Structural basis for the substrate recognition mechanism of ATP-sulfurylase domain of human PAPS synthase 2. Biochem. Biophys. Res. Commun., 2021, 586, 1.

4. J.S. Zhou#, L. Zhang#, L.P. Zeng#, L. Yu#, Y.Y. Duan#, S.Q. Shen#, J.Y. Hu, P. Zhang, W.Y. Song, X.X. Ruan, J. Jiang, Y.N. Zhang, L. Zhou, J. Jia, X.D. Hang, C.L Tian, H.Z. Chen*, J.E. Cronan*, H.K. Bi*, L. Zhang*. Helicobacter pylori FabX contains a [4Fe-4S] cluster essential for unsaturated fatty acid synthesis. Nat. Commun., 2021, 12, 6932.

5. G.K. Chen#, J.S. Zhou#, Y.L. Zuo, W.P. Huo, J. Peng, M. Li, Y.N. Zhang, T.T. Wang, L. Zhang, L. Zhang*, H.H. Liang*. Structural basis for diguanylate cyclase activation by its binding partner in Pseudomonas aeruginosa. Elife. 2021, 10, e67289.

6. S.H. Xiao#, S.Q. Guo, J. Han, Y.L. Sun, M.C. Wang, Y.T. Chen, X.Y. Fang, F. Yang, Y.J. Mu, L. Zhang, Y.L. Ding, N.X. Zhang, H.L. Jiang, K.X. Chen, K.H. Zhao, C. Luo, S.J. Chen*. High-Throughput-Methyl-Reading (HTMR) assay: a solution based on nucleotide methyl-binding proteins enables large-scale screening for DNA/RNA methyltransferases and demethylases. Nucleic Acids Res., 2021, 50, e9.

7. J.S. Zhou, L. Zhang, L. Zhang*. Advances on Mechanism and Drug Discovery of Type-II Fatty Acid Biosynthesis Pathway. Acta Chimica Sinia, 2020, 78, 1383.

8. T. R. Fu#, L. P. Liu#, Q. L. Yang#, Y. X. Wang, P. Xu, L. Zhang, S. E. Liu, Q. Dai, Q. J. Ji, G. L. Xu, C. He, C. Luo* and L. Zhang*. Thymine DNA glycosylase recognizes the geometry alteration of minor grooves induced by 5-formylcytosine and 5-carboxylcytosine. Chem. Sci. 2019, 10, 7407.

9. S. Q. Shen#, X. D Hang#, J. J. Zhuang#, L. Zhang*, H. K. Bi* and L. Zhang*. A back-door Phenylalanine coordinates the stepwise hexameric loading of acyl carrier protein by the fatty acid biosynthesis enzyme β-hydroxyacyl-acyl carrier protein dehydratase (FabZ). Int. J. Biol. Macromol. 2019, 128, 5.

10. X. Zhang#, L. H. Wei#, Y. X. Wang#, Y. Xiao#, J. Liu, W. Zhang, N. Yan, G. B. Amu, X. J. Tang, L. Zhang* and G. F. Jia*. Structural insights into FTO's catalytic mechanism for the demethylation of multiple RNA substrates. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2019, 116, 2919.

11. L. Zhang, J. F. Xiao, J. R. Xu, T. R. Fu, Z. W. Cao, L. Zhu, H. Z. Chen, X. Shen, H. L. Jiang and L. Zhang*. Crystal structure of FabZ-ACP complex reveals a dynamic seesaw-like catalytic mechanism of dehydratase in fatty acid biosynthesis. Cell Res. 2016, 26, 1330.

12. L. Zhang#, W. Z. Chen#, L. M. Iyer, J. Hu, G. Wang, Y. Fu, M. Yu, Q. Dai, L. Aravind and C. He. A TET homologue protein from Coprinopsis cinerea (CcTET) that biochemically converts 5-Methylcytosine to 5-Hydroxymethylcytosine, 5-Formylcytosine, and 5-Carboxylcytosine. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 4801.

13. L. Zhang#, K. E. Szulwach#, G. C. Hon#, C. X. Song, B. Park, M. Yu, X. Y. Lu, Q. Dai, X. Wang, C. R. Street, H. P. Tan, J. H. Min, B. Ren, P. Jin, C. He. Tet-mediated covalent labelling of 5-methylcytosine for its genome-wide detection and sequencing. Nat. Commun. 2013, 4, 1517.

14. L. Zhang, X. Y. Lu, J. Y. Lu, H. H. Liang, Q. Dai, G. L. Xu, C. Luo, H. L. Jiang, C. He. Thymine DNA glycosylase specifically recognizes 5-carboxylcytosine-modified DNA. Nat. Chem. Biol. 2012, 8, 328.

15. C. He, L. Zhang, C. X. Song, M. Yu. Composition and Methods Related to Modification of 5-methylcytosine (5mC). 2012, Publication number: WO WO2012138973 A3 (PCT专利).

16. K. Jonas, C. He, T. A. Clark, L. Zhang, X. Y. Lu. Identification of 5-methyl-c in nucleic acid templates. 2013, Publication number: WO2013163207 A1 (PCT专利).


团队介绍 >>>

肿瘤化学生物学研究团队由张良研究员于2014年建立。团队主要从事癌症相关的核酸与脂肪酸修饰调控分子机制研究和新药发现工作。通过综合运用化学生物学、结构生物学、细胞生物学、代谢组学和药学等技术手段,寻找肿瘤在核酸表观遗传修饰调控、核酸合成与代谢、及脂肪酸合成与代谢途径中的新靶标,阐明其分子作用新机制、筛选靶向该靶标的抗肿瘤新药物。研究团队先后获得了国家重点研发计划(培育)、国家自然科学优秀青年基金和面上项目、上海市高层次人才项目和曙光计划等项目的资助,具有从事开展相关研究的优异科研条件。团队培养的学生获得了上海市优秀毕业生、国家奖学金、瑞沃德基础医学明德奖学金、基础医学院一等奖学金等在内的多项奖学金。目前研究团队在Nature Chemical Biology, Nature Communications, Cell Research, Chemical Science, JACS, PNAS等国际著名期刊已发表论文多篇,获得并转化了国际/国内专利多项。