杨池明
杨池明
博士 教授 
杨池明,博士,教授,化学系,毕业于阿尔伯达大学,浙江湖州长兴县人。
工作内容:教学科研
特殊人才称号:
通讯地址:南开大学化学院
电 话:022 2349 8251
电子邮件:yangchm@nankai.edu.cn
课题组网站:chem.nankai.edu.cn/yangchm
研究领域:

一、实验室研究主题、范围

生物受体、药物设计中的分子识别与阳离子-pi作用力、Amyloid 多肽聚集原理与阻止剂药物设计、离子传感器与受体设计、神经科学的生物有机与生物无机化学方法、金属蛋白(酶)的仿肽小分子模型设计、生物分子的电子转移—均裂过程、抗氧化机理、合成生物学原理

(一)金属神经化学 (有机化学专业)

金属神经化学是以物理有机化学、生物有机化学、生物无机化学相结合,以金属蛋白为切入点,对金属神经生物学的研究。其中的中心科学内容是对分子间弱作用力(非共价作用)、尤其是对芳香环的新型非共价作用的研究。当前的金属神经化学,包含三个方面的研究内容:神经退行性疾病的化学机理与药物分子设计、体内离子平衡与离子通道、神经细胞触角与信息传递及记忆的形成之分子科学原理。本课题组的工作集中在前两个方面。

(1)新型非共价作用力:受体识别原理、水相中的生物分子识别、化学生物传感与阳离子-pi非共价作用

(2)Amyloid疾病机理研究:多肽聚集原理与阻止剂药物设计

(3)生物芳香杂环W/H的立体选择性作用之构效与功效、抗病毒药物设计

(4)小分子骨架对功能基团的操纵、金属蛋白酶的小分子仿肽模型设计

(二)合成化学生物学原理、RNA小分子的生物功能机制(化学生物学专业)

(5)遗传密码表的扩展机制

(6)RNA小分子的化学修饰、生物功能机制

教育及科研经历:

一、学历、工作经历

1979-83年 杭州大学化学系本科毕业(无机化学)

1983-86年 中科院上海有机所硕士研究生毕业(物理有机)

1986-87年 香港中文大学进修研究生(有机合成)

1987-92年 阿尔伯达大学 (University of Alberta,加拿大)化学系博士研究生毕业(物理有机、自由基化学)

1993-99年 多伦多大学化学系与医学院、阿尔伯达大学生化系、加州大学圣地亚哥分校化学与生化系博士后工作 (生物化学与生物医学)

1999年- 南开大学化学学院 课题组长(1999年副教授、2004年教授、2006年以来博士生导师、2008年同济大学短期任教)

常年从事基础研究、研究生与本科生教学,培养青年科技人才。

中国“创新文化、文化创新”主题词提出者。并于2002年指出:中国基础研究“等待洋人点头与定调”。

课题组主页:http://yangchm.nankai.edu.cn

二、目前在研课题

(1)生物芳香环的非共价作用在新型金属仿肽中的构效与功效

(2)靶向含W/H之病毒蛋白的药物分子设计、识别原理

(3)有机-无机杂化的生物金属仿肽设计与Trp/His 芳香环配对的阳离子-pi 作用之构效与功效

三、基金资助等

有机-无机杂化的生物金属仿肽设计与Trp/His 芳香环配对的阳离子-pi 作用之构效与功效 (2013-01-01 至2016-12-31国家自然科学基金委)

生物分子上芳香环与阳离子之非共价作用识别及金属离子等荧光探针的设计(2005-01-01 至2007-12-31国家自然科学基金委)

蛋白多肽链分子的未知功能之化学生物信息学探索方法

(2002-01-01 至2004-12-31 科技部基础司重大基础研究前期专项)

多肽链的一级结构与自由基化学的关系

(2001-01-01 至2001-12-31国家自然科学基金委)

蛋白氧化和具有分子识别能力的蛋白自由基

(2001-01-01 至2003-12-31科技部基础司)

2010 年中国—瑞士双边科技交流短期项目

2006年南开大学敬业奖教金。

1999年中科院王宽诚研究奖金。

1996年国家自然科学基金委、清华大学联合优秀回国留学人员研究基金。

1997年国家自然科学基金委、中科院联合优秀回国留学人员基金。

1998年中科院择优归国留学人员基金。

1992年加拿大阿尔伯达大学校友基金研究博士生奖学金。

1989年加拿大阿尔伯达省Heritage研究奖学金。

荣誉和奖励
1996年、1997年国家自然科学基金委“优秀归国留学人员”基金获得者
科研成果与代表作

一、实验研究成果

(1)金属蛋白活性中心之仿肽小分子模型构建

(2)2D-NMR 鉴定色氨酸/组氨酸支链基的立体作用形式

(3)过渡金属离子与生物芳香环的 d-pi 作用

(4)铜离子的化学传感设计原理

(5)钙离子的化学传感设计原理、将阳离子-pi 作用研究用于对钙离子的化学传感分子设计、建立13C-NMR 对Cation-π作用的实时现场观察方法

二、理论研究成果

(1)发现基因(遗传)密码表的球状多面体结构、交叉进化轴 (发表于:国际数学生物学主刊“Bull. Math. Biol.”2004,英国牛津大学主编;国际生命起源与进化学会主刊“Origins of Life and Evolution of the Biospheres”2005)

(2)提出Prion 金属蛋白聚集的自由基氧化化学聚集反应机理,即“疯牛病的prions 蛋白大分子自由基传染反应机理”。理论上阐明Prion 传染物质不需要核酸(百年来找不到DNA/RNA)的根源,是一个仅需要含氧自由基催化下的“形式上的复制、本质上的聚集”现象。该理论工作在哲学上解释了为什么150年来蛋白科学家、病毒学家不可能认识到“蛋白大分子”与“蛋白自由基”之间一个电子的差别—之物理有机化学机理。

(3)提出Prion 金属蛋白的色氨酸基参与结合Cu2+离子、含“W/H”氨基酸配对的统计性“亲核、富电子、还原性”拉链肽链序列“HXXXW”。

(因国际上曾对疯牛病的重视,该idea曾被2000年ACS 年会向科普媒体推荐,2000 年英国《新科学家》概要介绍[New Scientist, 2000, 167(2253)p20)

三、实验研究代表作

(1) C. M. Yang, Biometal Binding-Site Mimicry with Modular, Hetero-Bifunctionally Modified Architecture Encompassing a Trp/His Motif: Insights into Spatiotemporal Noncovalent Interactions from a Comparative Spectroscopic Study. Dalton Trans 2011, 40, 3008-3027.(RSC)

(2) C. M. Yang, J. Zhang, Insights into Intramolecular Trp and His Side-Chain Orientation and Stereospecific Interactions Surrounding Metal Centers: An Investigation Using Protein Metal-Site Mimicry in Solution. Chem.-Eur. J. 2010, 16, 10854 - 10865.( Wiley-VCH)

(3) C. M. Yang, X. Li, W. Wei, Y. Li, Z. Duan, J. Zheng, and T. Huang, Dissecting the general physicochemical properties of noncovalent interactions involving tyrosine side chain as a second-shell ligand in biomolecular metal-binding site mimetics: An experimental study combining fluorescence, 13C NMR and ESI-MS spectroscopy. Chem. Eur. J. 2007, 13, 3120-3130. ( Wiley-VCH)

(4) Y. Li, C. M. Yang, A tryptophan-containing open-chain framework for tuning a high selectivity for Ca2+ and 13C NMR observation of a Ca2+-indole interaction. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 3527-3530.(ACS)

(5) Y. Li, C. M. Yang, A rationally designed novel receptor for probing cooperative interaction between metal ions and bivalent tryptophan side chain in solution. Chem. Commun. 2003 (23): 2884-2885.(RSC)

四、理论研究代表作

(1) C. M. Yang, On the structural regularity in nucleobases and amino acids and relationship to the origin and evolution of the genetic code. Origins of Life and Evolution of the Biospheres, 2005, 35, 275-295. (Springer:国际生命起源与进化学会主刊)

(2)C. M. Yang,On the 28-gon symmetry inherent in the genetic code intertwined with aminoacyl-tRNA synthetases - The Lucas series. Bulletin of Mathematical Biology, 2004, 66,1241-1257.(Elsevier: 国际数学生物学学会主刊; 主编: 牛津大学)

(3) C. M. Yang, Molecular versus atomic information logic behind the genetic coding contents, Advances in Bioinformatics & its Applications, pp554-562. (Math. Biol. & Med. Series, Vol.8, World Scientific. 2005)

(4) C. M. Yang, Chemistry and the polyhedral symmetry of the genetic Code,The Journal of the Symmetrion Symmetry: Culture and Science, 2001, 12 (Nos. 3-4) 331-347.(国际对称学会主办, 匈牙利布达佩斯)

(5) 杨池明, 朊病毒致病因子的本质与自由基化学过程,《二十一世纪100 个交叉科学难题》, pp427-438(中科院科技政策局主编,中国科学出版社,2005年)

(6) 杨池明等, 神经退行性疾病致病蛋白分子的化学生物学,《自然科学进展》2001, 11, 673-681.(中国国家自然科学基金委)

(7)C. M. Yang, Evidence for oxidative damage to prion protein in prion diseases, Chinese Science Bulletin 2000, 45, 1546-1554. (中国《科学通报》英文版).

(8) 杨池明, 脑神经退行性疾病中的有机化学--朊病毒中的蛋白物理有机化学和自由基化学, 高等学校化学学报,2002,23,243-250.(中国化学会)

人才培养

一、研究生培养

招生专业(硕士生、博士生)

(一)有机化学 (研究方向:生物物理有机化学与金属神经化学)

(二)化学生物学(研究方向:RNA小分子的化学修饰、活性RNA小分子的生物功能机制)

研究生课题:仿肽的有机合成、功能分子设计与功能检测、生物活性分子设计、离子识别与药物作用原理。包括 1)功能仿肽、2)金属多肽、3)含生物杂环的药物先导分子的结构原理和药物化学生物学

研究生的知识与技能培养环境:多肽与仿肽的合成与结构、生物有机过程机制与生物金属结构、生物杂环与自由基反应机理、离子与分子识别、受体与人工酶的设计

实验技术:仿肽合成与有机合成、光谱(荧光、同位素标记NMR、园二色散、质谱ESI-MS、MALDI-MS、EPR、紫外)、色谱、分子识别的动力学与热力学、计算化学、化学生物信息学。

已毕业研究生就业情况:公务员、高校、研究所、出国深造、大型化工和制药公司(国企、外企)

欢迎校内外同学保研、报考本课题组硕士和博士研究生。

联系电话: 022-2349-8251

Email yangchm@nankai.edu.cn

二、研究生课程

(1)“金属神经化学”(学院“当代化学前沿”研究生课程一部分)

(2)化学生物学导论 (2008年后短期调同济大学而暂停)

(3)化学生物学中的物理有机化学原理与方法(2013年开设)

三、本科教学

2002年南开大学首批双语教学立项项目

化学生物学导论(主讲人:杨池明) 课程编1040010800

(I)课程内容简介:

化学生物学是一交叉学科,通过融合化学与生物学的原理和技术,发展化学理论和工具,寻找生物学问题的答案。该课程概述化学生物学的历史起源、当前进展和未来发展方向。分三个部分: 1)围绕以化学、物理为核心的物质科学原理,解剖生物学研究对象的化学组成和结构(1-4章), 2)将化学概念与生物学概念有机结合,介绍生命过程的化学原理、生物学的物质科学本质;从不同角度介绍生物分子的普遍性化学规律、化学方法在每一生物学过程中(大分子、超分子、细胞; DNA/RNA 层次,蛋白层次,细胞层次)的作用(5-11章),3)前沿研究内容、重要进展,生命科学和生物(医学)技术前沿的化学方法机遇(12-18章)。

课程通过对重要主题、概念、技术、论题的概述,帮助学生了解化学方法如何、怎样驱动新的理论和实验以解决生命科学问题,如何找出生物学中尚未解决的重要问题,以及如何选择有效的解决问题的化学途径。

该课程能使学生认识到化学生物学强调化学、物理等分子科学技术在生命科学研究中的主动发挥, 强调化学概念、方法与分子生物学的结合。课程精选近年里该领域的研究对象和重要进展, 使学生了解化学生物学的基本概念、技术原理和方法。授课对象适合中、高年级化学、相关分子科学领域本科生、研究生和研究人员。课程考核:习题10次(10%)、考查2次(闭卷60%, 开卷论文30%)。

(II)课程在教学计划中的地位作用:

化学生物学是一门利用和发展现代化学方法解决生物学问题的二级学科,是当前化学学科的重要部分,占有积极地位。该课程是当前化学学院本科生的重要专业基础课。

化学是理学中的中心学科,是认识生命科学的主要手段。化学生物学从化学概念、方法出发,探索生命科学本质;从化学角度观察、提出、应用和发展化学工具研究生命科学问题。通过将化学与生物学原理、技术的有机融合,寻找探索生物过程的新途径。

随着科学的发展,学科的交叉、融合与进化,“化学生物学导论”打破传统的一级学科划分壁垒,将化学领域传统基础课与生命科学相衔接,是化学与生物学相结合的“化学生物学概论”,成为目前化学领域本科生通向学科发展新形势下就业、科研和当代学科前沿的桥梁。课程在教学计划中较为长远地发挥积极作用。

(III) 章节内容与学时

第一部分

1 绪论(2学时): 化学生物学的过去、现在和将来

学科的历史、在理学学科中的位置; 范围、目标、机遇与挑战

2 生物体系的物质组成—基本生物分子结构(2学时)

生命体区别于非生命体的特点

3 生物分子识别与功能的基础—分子手性、弱作用力(2学时)

4 细胞、病毒、病原体、免疫化学(2学时)

第二部分

5 遗传信息的传递与调控—DNA/RNA结构与蛋白分子的生物合成(2学时)

6 蛋白化学生物学 (2学时)

7 蛋白分子的结构 (2学时)

8 酶化学基础(2学时)

9 金属酶(2学时)

课堂讨论:蛋白折叠、酶(0.5学时`)

10. 生物能、代谢(2学时)

11 生物受体、化学信使、信号转导(2学时)

课堂讨论:G蛋白偶联受体与药物设计(0.5学时`)

第三部分

12 受体的人工设计(2学时)

13 金属神经化学(2学时)

14 生物分析方法(2学时)

15 生物大分子的修饰(2学时)

16 核酸酶化学(2学时)

17 生物大分子作用原理(2学时)

18. 概述生物医药技术导向的化学生物学(2学时)

期未考试方式:课后习题10次(占总成绩10%);开卷写作论文(1500~2000字),题目50个,任选一题(1500~2000字)(占总成绩30%);闭卷考试(基本概念)100分钟(占总成绩60%).


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