职务职称: 教授
所在院系: 生命科学技术学院
所属学科: 生物信息学
研究方向: 生物信息学 计算物理学
联系电话: 021-34204717
电子邮箱: dqwei@sjtu.edu.cn

 

魏冬青教授 简介 (CV)

现任上海交通大学生物信息与生物统计系教授,博士生导师,常务副主任,以及微生物代谢国家重点实验室成员。

Springer期刊“Interdisciplinary Sciences – Computational Life Sciences” (交叉科学 – 计算生命科学)主编, 国际交叉科学家联合会主席(International Association of Scientists in The Interdisciplinary Areas(IASIA)),中国交叉科学学会副理事长。“Molecular Simulation”, “Journal of Molecular Graphics and Modeling”, “protein & Peptide Letters”,“原子分子物理学报” 等10家期刊编委。

主要从事两个方向的研究:生物信息学和计算物理学
1、生物信息学:参与了deMon软件开发,特别是QM/MM与 ab initio MD 模块的编写,开发了分子模拟与计算机辅助药物设计软件SAMM,构建了小分子数据库(300万),1500万个配体与蛋白质复合物资源库, 中药有效成分数据库, 药物靶标数据库,以及细胞色素P450酶多态性基因型-表型相关性数据库。把支持向量机和神经网络等非线性方法开发了统计预测模型以及基于web的软件工具并应用到药物构效关系,药物代谢动力学和基因表型相关性的研究中。利用同源建模的方法预测出了多个蛋白质的3D结构,丰富并完善了由序列到结构的结构生物信息学方法。系统开展了重要膜蛋白(α7, PLN, M2 of Influenza A and B),DNA-蛋白体系(Sox2-Oct1-Hoxb1),以及重要工业用酶(脂肪酶T1 lipase) 的分子动力学模拟研究,提出了DNA转录的Tethered-Hopping 模型,和药物小分子调控离子通道开关以及脂肪酶高温活性的分子机制。 以蛋白(靶标)结构为基础开展了药效团/数据库搜索,对接,分子与蛋白相互作用和分子动力学模拟等系列工作。将现代计算机药物设计方法和中药有效成分等数据库应用到药物设计和分子优化的实践中,病毒(SARS,HIV,H5N1, H1N1)和老年痴呆等疾病的药物设计。在抗SARS药物研究中取得了较为突出成绩, 完成了一种抗SARS八肽的设计,合成和生物活性评估。实验证明八肽制剂对病毒有一定的抑制作用,作用强弱与剂量有一定的相关性,其半数有效浓度(EC50)值为:2.7×10-5 mg/ml,比其他药物小2个数量级,可以作为药物先导化合物(魏冬青等“一种抑制冠状病毒的多肽及其衍生物”,专利号:ZL2004 1 0018679.3)。 通过虚拟筛选,我们发现花椒有效成分gx-50有可能作为治疗阿尔兹海默症的候选药物。通过实验,证实了gx50小分子能够结合到目标蛋白α7烟碱乙酰胆碱受体(α7 nAChR)上。Aβ淀粉样蛋白(-amyloid)在脑部的聚集是阿尔兹海默症重要的病理特征。Aβ淀粉样蛋白(-amyloid)能够毒害神经元细胞,从而导致神经细胞的调亡。通过实验,证实了gx50分子能够有效地抑制Aβ淀粉样蛋白(-amyloid)诱导的神经胶质细胞的炎性因子的分泌,阻止细胞凋亡蛋白的表达,减少细胞凋亡,从而有效地保护神经细胞。除此以外,gx50能够直接作用于Aβ淀粉样蛋白(-amyloid),使其解聚,从而抑制其对神经元的毒害作用。最后我们测定了gx50对于神经元细胞活性的影响,发现gx50对神经元基本无害。 基于实验筛选和理论研究对细胞色素酶P450中的不同的SNPs对药物代谢能力的影响都进行了系统的研究,包括(1)实验上利用常规方法克隆出细胞色素酶的野生型和多种突变多态性基因,并对多态性基因克隆进行了免疫印迹验证,同时对多态基因在酵母中进行表达和对重组酶的酶活性和酶学进行了动力学检测;(2)在实验研究的基础上利用分子动力学模拟方法和量子力学方法对不同家族的细胞色素酶P450与药物之间的相互作用以及不同的SNP对酶活性发生的不同作用的机制进行了研究,并收集相关数据构建出与CYP相关的药物小分子数据库及对SNP及ADME 在线预测平台,开发相关的药物设计软件,并获得软件著作权12个。 通过分子模拟和平均力势能曲线(potential of mean force)的计算,对两种结构和机理不同的抗流感病毒药物抑制质子通道蛋白(M2)与药物相结合的复合物构型进行了结构,动力学,热力学上的比较,并发现通道中央结合位点能量更稳定,但须克服很大的能垒;C-端蛋白表面结合位点结合能不很稳定,但没有明显的能垒,从而更易被药物分子相结合。这项工作提出了抗病毒药物机理实验研究的新方向,并为设计新型抗病毒药物提供了有效的理论方法和指导。

2、计算物理学:最近取得突破进展,采用量子分子动力学的方法模拟了固体硝基甲烷爆炸的全过程,从而理论上全面了解其爆炸反方应的机理。人类使用炸药已有千年的历史,但至今爆炸机理仍不清楚。所以这是该领域的里程碑式的成果,论文发表在物理学最顶级的杂志Phys. Rev. Letter之上。最主要的学术成绩是首次从理论上证明了铁电液晶的存在,论文发表在《物理学评论快讯》以及《物理学评论》上,并被广泛引用(400多次)。它解决了统计物理上长期困扰的问题,这个问题是1916年由玻恩(Max Born)提出来的,即偶极相互作用可能形成方向有序的液体状态。他使人们认识到这个简单的体系包涵复杂的相结构和有趣的物理现象。同时这一发现开拓了液晶研究的新领域,即研究近球状分子形成的铁电液晶,著名的物理学家M. E. van Leeuwen and B. Smit指出( Phys. Rev. Lett. 71, 3991-3994 (1993))魏和Patey关于软球的分子动力学模拟代表了最重要的贡献,它证明了偶极相互作用力单独可以生成方向有序的液体状态,在高密度时变成铁电固体,也是首次证明了向列铁电液体的存在。

完成国家863项目:“药物代谢酶SNPs与药物的类药性一体化预测软件的研究与开发”, 以及8个国家自然科学基金项目以及2个省部级重点项目。 作为大会主席主持召开2008年理论与计算化学国际会议(Theory and Application of Computational Chemistry(TACC) 2008, 千人参会,60个大会报告,2/3来自国外,是我国该本领域的盛会),第二届IEEE生物信息学及生物医学工程大会( Bioinformatics and Biomedical Engineering Conferences, 2009), 以及2009-2013年计算与系统生物学国际会议( International Conference on Computational and System Biology)。获得第五届焦善庆研究奖,2011年上海交大横山亮次奖,2010以及2011年两次获上海交大推荐申报教育部“十大科技进展”(985 高校每年推荐3人)。

长期从事计算结构生物学与生物物理学研究,发表SCI文章250多篇, 主编专著9本,15篇邀请评述文章,参与20篇专著的有关章节编写。 论文插图三次被选为杂志封面。这些工作为国际同行所广泛引用和正面评述,经SCI检索,已累积引用超过 4500次,最高单篇他引 350多次,H 因子43。

代表性论文,著作:
●  1. IF: 7.512-Jing Chang, Peng Lian, Dong-Qing Wei*, Xiang-Rong Chen, Zizheng Gong and Qingming Zhang, “Thermal decomposition of the solid phase of nitromethane: Ab initio molecular dynamics simulations”, Phys. Rev. Lett. 105, 188302 -188305(2010).
●  2. IF: 12.113-Ruo-Xu Gu, Limin Angela Liu*, and Dong-Qing Wei*, “Equilibrium of four binding states of anti-viral drug rimantadine in M2-lipid bilayer system”, J. Am. Chem. Soc., 133 (28), 10817–10825(2011).
●  3. Cited 359 times, IF: 2.59 - K. C. Chou, D. Q. Wei, and W.Z. Zhong, “Binding Mechanism of Coronavirus Main Proteinase With Ligands and its Implication to Drug Design Against SARS”, Biochemical and Biophysical Research Communications, 308, 148(2003).
●  4. Cited 222 times, IF: 7.33 - D.Q. Wei and G.N. Patey,“Orientational Order in Simple Dipolar Liquids: Computer Simulation of a Ferroelectric Nematic Phase”, Phys. Rev. Letter, 68, 2043,(1992).
●  5. Dong-Qing Wei, Qin Xu, Tang-Zhen Zhao and Hao Dai, “Advance in Structural Bioinformatics”, in Advances in Experimental Medicine and Biology, Vol. 827, Springer jointly published with Shanghai Jiaotong University Press, Shanghai, China, 2015.
●  6. Dong-Qing Wei, Ruo-Xu Gu, Peng Lian, Tao Zhang and Ying Wang, “Molecular Simulation and Computer Aided Drug Design”,Shanghai Jiaotong University Press,2012, ISBN:978-7-313-07980-0,Publishing Date: 2012-03-26.
●  7. Dong-Qing Wei, Xijun Wang(editors), “Theory and Application of Computational Chemistry”, AIP Conference Proceedings Volume 1102, American Institute of Physics Press, 2009. ISBN: 978-0-7354-0637-7.

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