湖南师范大学生物化学与分子生物学

　　历史与现状湖南师范大学物理系自1938年创建以来，一直将理论物理作为主要二级学科建设。近二十年来，该学科得到较大发展。1990年获得硕士学位授予权，1996年成为湖南省重点学科，1998年该学科中的“非线性物理”由国家计委批准为“211工程”重点学科，自1995年起招收博士生，2000年获得博士学位授予权。该学科现有教学科研人员44人，其中教授15人，副教授20人。
　　
　　主要研究方向与特色
　　
　　光与物质相互作用物理主要研究光与物质相互作用中的量子效应的起源、产生和控制。其特色在于强调把基础理论研究与高技术课题的探索相结合，因而具有广阔的发展前景。
　　
　　原子与分子理论主要研究原子分子系统的规则与混沌运动及其控制方法，这是国内、外近年来发展迅速的一个学科方向。
　　
　　非线性理论主要研究孤子微扰理论、经典与量子混沌现象和固体材料的非线性特性，有关研究结果对于孤子与混沌通讯等有重要应用前景。
　　
　　引力与相对论天体物理该方向研究人员先后获得十五个爱因斯坦引力场方程的严格解，解释和预言了一系列引力效应，并在黑洞热力学的量子理论领域和量子引力理论方面做了一系列重要工作。这些工作受到国内、外同行的高度评价。
　　
　　凝聚态理论主要研究固体的缺陷、半导体超晶格、纳米材料等，强调理论研究与实验研究相结合。有关工作已引起国际同行的广泛注意。
　　
　　现有优势具有重视理论物理教学的优良传统，拥有一支由10名中青年教授和15名博士组成的年轻的学术队伍，建成了一个处于国内先进水平的计算工作站，有一个湖南省内物理书刊最多的图书资料室，承担着一批国家自然科学基金重点项目和面上项目，取得了一批在国内、外有较大影响的理论成果。例如本学科研究人员近几年每年在sci源刊发表论文约30篇，其中每年有近10篇发表在国际最著名的物理学期刊phys.rev.lett.和phys.rev上。我们关于光量子态工程和bec隧穿的研究，量子信息熵的研究，量子计算实验的研究（与中科院武汉物理数学所合作），量子微扰理论和原子分子少体系统中的量子混沌研究，孤子微扰理论和固体缺陷研究，爱因斯坦引力场方程的严格解、黑洞热力学的量子理论和量子引力研究均在国内处于先进水平，在国际上也有一定影响。
　　
　　今后五年建设目标、思路和预期效果整体目标是建立湖南省最强、在国内外有一定影响的理论物理研究中心和人才培养中心，理论上力争攀登世界高峰，应用上为解决国家经济建设和社会发展中的某些实际问题做贡献。
　　
　　基本思路是通过营造自由、宽松的学术环境和创造良好的工作、生活条件，稳定睡进一步吸引一批高水平、高学历的教学科研人才。通过积极筹措科研经费，以加强应用基础和实验研究。通过广泛开展国内、外学术交流活动，开阔眼界，提高水平。
　　
　　预期今后五年内每年招收理论物理硕士生15名左右，博士生10名左右。每年有在研的国家和省级项目约20项，在sci源刊发表论文逐年增加。在光与物质相互作用物理、原子分子理论、非线性数学物理、引力与天体物理和凝聚态理论等主要研究方向取得国内外一流科研成果，在某些前尚课题上进入国际先进水平行列。以本科学为龙头，带动相关学科的发展，争取获得物理学一级学科博士学位授予权。
　　
　　一、研究方向、主要内容
　　
　　目前有6个研究方向，其主要内容分述如下：
　　
　　1.蜘蛛蛋白质毒素的结构与功能研究（负责人：梁宋平教授，谢锦云教授）
　　
　　主要开展对我国新发现的蜘蛛新种虎纹捕鸟蛛、海南捕鸟蛛和广西大疣蛛的毒素组分及其化学结构进行系统深入的研究，天然肽类毒素的人工全化学合成、蜘蛛毒蛋白质组图谱毒素的建立、蜘蛛毒素的蛋白质工程改造以及对其中多种在药物学和神经生物学研究上有重要学术价值和应用前景的毒素进行开发利用。先后承担有3项国家自然科学基金和1项国家863计划课题，2001年又获得了一项国家自然科学基金。取得了一批高水平的基础研究成果，蜘蛛毒素研究使我国在世界上该领域已占得一席之地。
　　
　　2、蛋白质化学与蛋白质组学方法研究（负责人：梁宋平教授，王贤纯教授）
　　
　　开展对蛋白质固相顺序分析、蛋白质c－端顺序测定和蛋白质二硫键定位的方法学、蛋白质组学分析技术的研究，已获得国家自然科学基金、国家科委攻关课题和湖南省自然科学基金的资助，目前承担有国家自然科学基金重大课题“蛋白质组及蛋白质构象动态变化”中的蛋白质组学系统分析技术的子课题1项和湖南省科技厅重点课题1项，并取得了世界领先水平的成果。
　　
　　3、基因敲除与转基因动物技术（负责人张健教授、长江学者）
　　
　　本方向是张健教授应聘到岗工作后新开辟的研究方向，张健教授2000年被批准为“长江学者奖励计划“特聘教授。在短时间内组建了基因敲除与转基因动物研究室，目前在湖南师范大学已建成一个200平方米的spf级动物房、购置了显微操作系统等开展转基因鼠及基因敲除研究所需的仪器设备，一年来申请到了国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金、教育部重点课题、湖南省教育厅重点项目、湖南省自然科学基金等多项课题。开展的主要内容有“用基因敲除技术分析2个新基因在发育和疾病中的作用“（国家杰出青年科学基金资助80万元、教育部和湖南教育厅重点课题资助15万元）、“用转基因鼠技术分析ap-2γ在乳腺发育和乳腺癌发生中作用”（国家自然科学基金资助20万元、湖南省自然科学基金资助4万元）。另外湖南师范大学资助300万元用于基因敲除与转基因动物研究室的筹建。目前进展顺利。
　　
　　4、分子与统计遗传学（负责人邓红文教授、长江学者）
　　
　　本方向是邓红文教授应聘到岗后本实验室新开辟的研究方向。邓红文教授2001年被批准为“长江学者奖励计划”特聘教授。目前的研究课题主要是中国人群复杂疾病，即骨质疏松症基因的分子标记连锁锁定和遗传性疾病，即白内障、青光眼和近视眼基因的寻找。一年来邓红文教授申请到了国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金、教育部留学回国人员基金、湖南省特聘教授基金等多项课题。
　　
　　5、衰老生物化学（负责人印大中教授、博士）。
　　
　　研究的主要内容有：
　　
　　（a）研究正常人群在不同生理状态时的血液粘度与氧化和糖基化伤害反应造成的羰基毒素之间的关系。
　　
　　（b）研究不同疾病病人在不同病理状态时的血液粘度与多种羰基毒素之间的定量关系。
　　
　　（c）研究血液粘度与腊黄素之间的定量关系。搞清血液粘度与腊黄素之间的定量关系将对新型抗心脑血管药物的开发有着重要的意义。
　　
　　目前承担有国家自然科学基金、教育部留学回国人员基金、湖南省特聘教授基金、湖南省教育厅项目以及横向课题等多项。
　　
　　6、分子病毒学研究（负责人陈则教授、博士）
　　
　　陈则教授带领的分子病毒学研究室目前主要开展流感病毒核酸疫苗和单价疫苗、人类巨细胞病毒的核酸复制与流感病毒核酸疫苗、禽流感病毒核酸疫苗的研究，目前承担有国家自然科学基金、教育部优秀青年教师基金、教育部留学回国人员基金、湖南省中青年基金、湖南省生命科学联合中心课题、湖南省特聘教授基金等多项课题。
　　
　　二、现有研究工作的基础、水平
　　
　　1.蜘蛛蛋白质毒素的结构与功能研究
　　
　　我国拥有丰富的蜘蛛物种资源，其中很多种蜘蛛的毒素具有重要理论和应用研究价值，蜘蛛毒素研究近年在国际上形成热点。湖南师范大学梁宋平教授等在国家自然科学基金和国家863计划的资助下对我国新发现的蜘蛛新种虎纹捕鸟蛛、海南捕鸟蛛和广西大疣蛛的毒素进行了系统深入的研究，取得了一批高水平的基础研究成果，其中包括首次从蜘蛛毒中发现新型系列钙离子通道抑制剂，钠离子通道抑制剂和分子量最小的细胞凝集素等十余种肽类毒素组分并完成其化学结构测定，其中多种在药物学和神经生物学研究上有重要学术价值和应用前景。用2d-nmr方法完成了四个肽类毒素的空间结构测定。其中用2d-nmr方法完成的hwtx-i的空间结构测定是我国用nmr方法解析出的第一个蛋白质的结构，在国内首次成功地实现了天然肽类毒素的人工全化学合成，在国际上率先建立蜘蛛毒蛋白质组图谱，并首次发现某些毒素组分之间存在协同作用。该研究组还从蛛毒中分离鉴定出有很强镇痛活性虎纹镇痛肽hwap-i，并对该分子的结构和应用申请了专利。目前正在与北大未名集团合作开展临床前实验，有望开发成一种新型镇痛药物。根据近年研究成果，提出“虎纹捕鸟蛛毒素与三桥三叠结构模体多肽的蛋白质工程”课题已列入国家863计划“九五”课题，已成功地实现了蜘蛛毒素的蛋白质工程改造。上述蜘蛛毒研究的某些成果达到国际领先水平，引起国际同行瞩目。近年来在蜘蛛毒素研究领域共发表科研论文40余篇，其中在peptides， j.prot. chem， toxicon， protein science，中国科学等著名杂志上发表的论文有25篇被sci收录，被国际同行引用百余次，梁宋平教授还被澳大利亚和美国两所大学聘请作为蜘蛛毒研究领域博士论文评阅人，蜘蛛毒素的结构与功能研究被自然科学基金委选为我国代表性结构生物学研究成果，由梁宋平教授在中国荷兰双边结构生物会议上做了专题报告。湖南师范大学蜘蛛毒素研究使我国在世界上该领域已占得一席之地。
　　
　　2.蛋白质化学与蛋白质组学方法研究
　　
　　随着结构生物学为标志的蛋白质研究的第二个黄金时代的到来，对蛋白质微量化学结构的分析技术提出了新的要求，在国家自然科学基金、国家科攻关课题和湖南省自然科学基金的资助下，对蛋白质固相顺序分析、蛋白质c－端顺序测定和蛋白质二硫键定位的方法学领域开展了深入的研究，并取得世界领先水平的成果。1、发展了三种新的蛋白质c-端化学法序列分析的偶联试剂，即乙酰异硫氰酸酯（aitc），三苄基硅异硫氰酸酯（tbs-itc）和三丁基锗异硫氰酸酯（tbge-itc），建立了高稳定性的蛋白质c-段序列分析方法；2、建立了三种新的蛋白质与多肽二硫键定位的新方法，并成功地应用于蜘蛛毒素的二硫键定位研究；3、改进了通过2d电泳进行蛋白质组学分析方法，提高了银染蛋白质点的肽质谱指纹图的检出灵敏度，发展了一种新的对银染蛋白质点进行微量序列分析的方法。上述成果分别发表在analytical biochemistry， j. prot. chem.，peptides上，并获得近百封国际同行索要单行本的信件。在湖南省科委和国家科委资助下，由本实验室设计并研制成功的蛋白质化学全自动工作站于1998年3月21日通过湖南省科委组织的鉴定，该仪器能进行自动蛋白质测序和多肽合成，是进行蛋白质化学研究的非常实用的设备。由北京大学、清华大学、上海生化所等单位的专家现场测试了该仪器的工作性能。在鉴定意见中提出：该仪器“设计思想新颖，有科学性和创造性”。该仪器为本研究室的蛋白质结构分析方法学研究提供了研究手段，并于1999年获国家教育部科技进步三等奖。
　　
　　蛋白质组学研究目前已成为基因组时代的热点，蛋白质组学分析技术成为目前生命科学研究中极为重要的核心技术，本研究室已开展蛋白质组与研究技术方法学研究，建立了固相梯度2d电泳和esi与maidi-tof质谱方法，初步获得水稻花药和蜘蛛毒腺的蛋白质组图谱，目前承担了国家自然科学基金重大课题“蛋白质组及蛋白质构象动态变化”中的蛋白质组学系统分析技术的子课题和湖南省科委重点课题1项。已有10余篇关于蛋白质组研究方法学论文被analytical biochemistry、生物化学与生物物理学报、中国生物化学与分子生物学学报、生命科学研究等杂志接受或发表。我们已建立可育与不育水稻花药，幼年与青年小鼠垂体和鼻咽癌传代细胞的固相ph梯度双相电泳图谱，并对其中一部分蛋白质点进行了鉴定。本研究室将努力建成我国中南地区有影响的蛋白质组学研究基地。
　　
　　3、基因敲除与转基因动物技术
　　
　　本学科带头人张健在美国留学13年多来，主要从事转基因鼠及基因敲除的研究。在耶鲁大学工作期间，他通过用基因敲除技术，确定了ap-2a在哺乳动物发育中的重要作用，并证明ap-2a的缺失影响了一些对发育起重要作用的基因的表达和调控。此结果于1996年发表在《nature》上（张健为第一作者），引起国际同行的注意，该文被引用次数达126次。另外他还成功地构建了mmtv/ap-2α/flag转基因鼠。用转基因小鼠模型观察到ap-2a在乳腺中的大量表达能抑制乳腺的发育，而ap-2基因家族中各基因之间的相互作用可能在乳腺癌变中起重要作用。张健于2000年回国受聘于湖南师范大学生命科学学院任特聘教授、教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，在短时间内组建了基因敲除与转基因动物研究室，目前在湖南师范大学已建成一个200平方米的spf级动物房、购置了显微操作系统等开展转基因鼠及基因敲除研究所需的仪器设备，并申请和主持了国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金、教育部重点课题、湖南省教育厅重点项目、湖南省自然科学基金等多项课题。与本项目有关的课题有“用基因敲除技术分析2个新基因在发育和疾病中的作用“（国家杰出青年科学基金资助80万元、教育部和湖南教育厅重点课题资助15万元）、“用转基因鼠技术分析ap-2γ在乳腺发育和乳腺癌发生中作用”（国家自然科学基金资助20万元、湖南省自然科学基金资助4万元）。另外湖南师范大学资助300万元用于基因敲除与转基因动物研究室的筹建。目前进展顺利，克隆了拟敲除的基因（pdip i基因）的基因组dna和cdna，正在构建基因打靶载体，并从美国引进了用于转基因动物和基因敲除实验的小鼠品种（系）8个。
　　
　　4、分子与统计遗传学
　　
　　分子与统计遗传学研究方向是根据国际生命科学研究最新进展于2000年3月创立的。目前本研究方向就是以复杂性状与疾病为研究对象，以遗传与突变为研究的核心问题。主要工作内容之一是寻找和鉴定决定中国人群骨质疏松症这一复杂疾病的基因及其相关基因治疗药物的开发；同时本研究室还从事测定基因组有害突变的实验和统计学分析方法研究。本研究方向采用目前该研究领域最先进的研究方法和手段，处于国际领先地位。有望在骨质疏松症这一复杂疾病的基因定位及复杂疾病与性状定位方法研究方面取得重大成果，同时在测定基因组有害突变的实验和统计学分析方法研究方面取得重大突破。邓红文博士是该研究方向的学术带头人，邓红文博士从1990年毕业于北京大学工开始留学美国，在美国oregon大学数学系和生物系获得统计学硕士学位和遗传学博士学位，师从于国际著名的统计遗传学权威micheal lynch教授，又在美国休斯顿texas大学人类遗传中心从事博士后研究工作一年半，在国际著名的骨学研究中心creighton大学骨学研究中心担任助理教授和副教授，主持一个有八年博士的遗传学实验室。在美留学期间他从事了进化生物学、分子进化遗传学、群体及数量遗传学、生态遗传学、骨医学、骨质分子遗传学、计算机和统计遗传学等跨学科和交叉学科的研究，其中43篇论文分别发表在nature、genetics、human genetics、j bone and mineral res、limnology and oceanography、evolution、molecular biology and evolution、osteoporosis international、j. clinical densitometry、genetic epidemiology、heredity、genetical reseach、genetica和americal j human genetics等国际权威刊物上。即将发表的论文19篇。第一作者和独著的论文33篇，全部文章被sci收录，论文总引用达185次。邓红文博士主要在以下九个方面取缔得了杰出成就：1）创建deng-lynch法，测试基因组突变；2）用现代分子标记数据进行显性和超显性研究，证明显性假说是基本成立的；3）用计算机仿真技术研究dna序列分析最为有效的方法；4）发展一种新的qtl精确定位方法，为克隆qtl提供强有力的工具；5）拓广和发展tdt法，大大提高tdt法的统计功能；6）创新实验方法对水蚤进行生成生态遗传和进化遗传学研究；7）发现影响骨质疏松的一系列因素，有益于人们的健康；8）对骨质疏松症进行病理、遗传、分子生物学等方面的研究；9）进行分子标记技术研究，对推广multiplex pcr意义重大。在统计遗传学他所研究的领域，已被公认为国际权威。他承担和主持过国家级重大课题6项，获得国际和美国各种杰出青年科学家奖9项，7次应邀在国际重要学术会议上作专题报告，为13个国际一流杂志和美国nsf等基金组织担任评审。目前该研究方向承担的课题有：湖南省特聘教授基金课题一项、国家杰出青年科学基金课题一项、留学回国人员启动基金课题一项。
　　
　　在成立不到一年的时间里，该研究方向已初具规模，与国内外同行已建立了广泛的联系，各项研究工作已全面展开。由邓红文博士等发起和组织的“多基因复杂性状和疾病的基因定位与鉴定暨生物高技术和产品应用国际学术研讨会“将于2001年5月24日至26日在我校召开。在多基因复杂性状和疾病研究领域，分子和统计遗传学研究方向必将取得更大的发展。
　　
　　5、衰老生物化学
　　
　　糖基化衰老学说是分子水平的又一个重要的衰老学说。糖基化衰老学说能够用来很好的解释许多与糖尿病相关的衰老现象。例如，现代的临床医学发现，糖尿病患者因为血液中的糖含量高于正常人而提早出现种种衰老现象和退行性疾病。糖尿病患者晚期往往并发各种心脏疾病和心脑血管疾病，患者的肺叶、关节与血管由于胶原组织交联提前发生硬化，出现肾小球基底膜增厚加速，免疫功能早损。另外，提前出现眼球晶体白内障、骨关节炎、肺气肿和其它退行性疾病。
　　
　　总之，氧化和糖基化是生物细胞在分裂繁殖以后的生命活动中的两大最严重的灾难性副反应，也是目前能够观测到的能造成生物老化的最重要的反应。由于氧化和糖基化衰老学说既互相独立，又互相联系，互相补充；kristal和yu在1992年提出了自由基氧化/糖基化衰老学说。
　　
　　基于对氧化和糖基化的深刻理解和研究，1992年，yin在《衰老原理和进展》杂志的一篇文章中首次明确地指出羰-氨反应是氧化和糖基化两大生化副反应的共同点和兼有反应。以后yin进一步阐明羰-氨反应是氧化和糖基化造成缓慢生物老化过程的不可避免，并且是大部不可修复的核心过程。
　　
　　睡眠生化机理是生命科学领域一个亟待研究发展的重要领域。但是由于种种原因至今仍然处于艰难的滞后状态。关于衰老生化机理研究的最新成果（以及睡眠的重要的抗病抗衰老的作用的暗示）为生命科学研究的这个老大难课题提供了重要的线索。下面先就相关的内容作一些简要介绍，进而提出我们对睡眠生化机理的研究思路。
　　
　　老年色素的形成过程包括氧化和糖基化两大生化副反应的主要内容。而这些生化副反应的核心过程——“羰-氨反应”是生物体内典型的老化生化过程。这个过程在体内的其它组织内也时刻都在进行，经年累月，造成结构蛋白的交联，功能蛋白的损伤。最典型的为胶原蛋白的老化造成的血管硬化和组织交联老化，这是一个健康老人也无法逃避的老化现象。根据对老年色素逐步形成的生化过程的研究，yin和brunk教授在1995年提出了羰基毒化衰老学说。
　　
　　美国国立医学科学院stadtman教授还发现老年动物体内蛋白质的羰基含量大大高于年轻动物。他们估计，老龄动物体内百分之四十到五十的蛋白质已被氧化而以含羰基的醛酮形式存在。总之，羰基毒化对于生命过程的深刻的影响已经成为不争的事实。
　　
　　根据以上所述，生物体对于羰基垃圾的清理，尤其是在神经组织的递质受体表面的羰-氨产物的及时清理便构成了睡眠生化的重要内容。由于睡眠的神经休息特征和神经细胞的不可分裂特性，睡眠生化作用就很可能集中在了神经细胞的再生和修复的内容上。
　　
　　近几年来有关美拉托宁（melatonin）的抗自由基氧化和防病抗衰的研究取得了不少令人瞩目的成果。melatonin分子的芳香环状共轭结构，决定了它具有出色的吞噬氧自由基的功能。在某些抗自由基氧化伤害的对照实验中，melatonin表现出比维生素c和维生素e更强的抗氧化效果。相对于维生素c和维生素e的既抗氧化又诱导氧化的两面特性，melatonin作为自耗型抗氧化剂而无诱导氧化的弊端。然而，由于氧自由基的产生与人体的日常活动和应激状态呈正相关，又由于氧自由基存在的时间极短，melatonin在许多动植物体内出现的夜间浓度增高的现象便很难用所谓“抗自由基氧化”来解释，而只应该是它以某种形式参与了夜间睡眠过程的生理生化活动来解释才合理。
　　
　　基于对衰老生化的新成果的深入研究，我们最近在《医学新学说》杂志的文章中指出：melatonin的夜间睡眠过程的作用可能正是衰老生化与睡眠生化的连接点和突破口。神经生物学的研究曾反复暗示melatonin和它的代谢前体serotonin （五羟色氨）都与睡眠和神经的兴奋抑制有关。又根据丙二醛在动物体内的主要代谢产物的研究，我们对melatonin及其相关物质的在睡眠中可能的生化作用进行了摸索性实验，观测到了极有意义的实验现象。
　　
　　另外，在衰老和许多疾病状态，动物和人体的血液往往出现血沉加速，血液粘度增高、血液细胞聚集性增加，血红细胞变形性下降等病变现象。红细胞表面负电荷的排斥作用被解释为保持血液细胞正常分离的重要因素之一。我们目前的研究表明羰基毒化作用破坏了血细胞表面的负电荷，使得细胞表面相吸，进而造成细胞膜硬化老化等病生理现象。将此电化学变化和组织粘度变化的特性应用到睡眠生化的研究中将开创一个切实可行的实验体系，从而实现在分子水平上进行睡眠生化机制研究的由来已久的愿望。
　　
　　近来，美国tufts大学营养和衰老研究所所长blumberg教授在《自由基生物医学》杂志书评栏目中专门推荐了yin和brunk发表在《衰老的分子基础（molecular basis of aging）》一书中的羰基毒化衰老学说。目前，羰基毒过程到底是衰老的部分原因，还是衰老的核心过程正在引起强烈的注意和探讨。羰基毒化与衰老已成为21世纪衰老理论和应用研究的一个重要的突破点。衰老机理研究正走进一个灿烂的新时代。
　　
　　6、分子病毒学
　　
　　流感病毒至今仍是引起人类死亡的主要疾病病因之一。1918年西班牙流感大流行曾经夺去了2千万人的生命。因为流感病毒易突变，虽然二十世纪科学技术突飞猛进，人类至今无法征服流感。人类甲型流感病毒基因与动物甲型流感病毒基因重组的结果形成新种造成大流行。而我国南方据认为可能是流感的发源地。1997年香港爆发“禽流感”，最后香港当局采取了杀死所有鸡的措施来控制疫情，造成了巨大损失，很难想象如果中国南方发生“禽流感”，同样采取杀死所有鸡的方法，将会造成多大的经济损失，而且严重影响旅游业和食品出口业。
　　
　　疫苗接种预防流感是一种有效的方法。随着现代生物医学工程和分子生物学的进展，核酸疫苗（dna vaccine）为我们提供了一种新的选择。特别是核酸疫苗容易快速制备，在爆发大流行时将是一种有效手段，而且核酸疫苗至少能对进入疫区的医务人员提供预防保护，不至于发生大的恐慌。所以我认为进行流感病毒核酸疫苗研究在我国有特别重要的意义。核酸疫苗研究历史较短，从1993年起才正式引起人们的注意，不仅能应用于各种感染性疾病，而且还能应用于癌症和免疫性疾病的治疗，使疫苗由预防疾病转为治疗疾病，为新的基因工程药物提供理论依据。因为研究的历史短，所以非常容易赶超世界水平，又因为具备现有的研究基础，我们研究小组有能力在核酸疫苗的研究上同其它国家一道同步进行。
　　
　　流感病毒核酸疫苗研究现状：
　　
　　有数个研究小组报道，用肌肉注射或基因枪（gene gun）方法把流感病毒血凝素（hemagglutininin，ha）dna或者核蛋白（nucleoprotein，np）dna免疫小鼠，鸡或者雪貂，可以产生抗体，中和流感病毒。流感病毒基质蛋白（matrixprotein m1）dna和np dna以及ha dna一起免疫小鼠，其效果好于单一dna疫苗，而普通的m1或者np单价疫苗无法对小鼠提供保护性中和抗体。
　　
　　流感病毒核酸疫苗研究已取得的学术成绩及研究成果：
　　
　　1）流感病毒基因血凝素（hemagglutinin， ha）和神经氨酸酶（neuraminidase， na）dna能够诱导小鼠产生中和抗体，中和致死量流感病毒。
　　
　　流感病毒核酸疫苗是指将含有流感病毒基因的表达质粒，通过肌肉注射、基因枪注射等方法将其导入机体内，在机体内表达抗原蛋白从而激发机体免疫系统产生针对流感病毒编码蛋白的特异性免疫应答反应。我们克隆了流感病毒株a/pr/8/34的ha、na、m1、np和ns1（nonstructural protein，非结构蛋白）基因，并将其亚克隆入表达质粒pcaggsp7中，用基因枪的方法免疫小鼠，用致死量病毒（40хld50）感染小鼠，感染小鼠后3天，杀死部分小鼠测血清中抗体量，测小鼠肺部病毒量，同时每天测小鼠体重，观察小鼠死亡率等来评价核酸疫苗能否对抗致死量流感病毒感染。我们发现在5种流感病毒基因中，ha、na能够提供足够的中和抗体，使小鼠在致死量流感病毒感染下生存。而m1、np、ns1不能诱导小鼠产生有效的中和抗体，中和致死量流感病毒。所以基因枪免疫小鼠是一种有效手段。此实验结果在1998年vaccine上发表。
　　
　　2）混合使用流感病毒核酸疫苗ha和na dna能大幅度增强预防能力。
　　
　　以上实验结果显示流感病毒ha和na dna能够诱导小鼠产生中和抗体，中和致死量流感病毒。但发现，虽然小鼠能够存活，小鼠肺部病毒并未全部消除。所以我们试着将ha和na dna 1：1混合给药以免疫小鼠希望能提高功效。实验结果显示：小鼠非但能在致死量病毒感染下存活，而且病毒感染后3天，小鼠肺部几乎没有病毒存在，我们认为这一发现在临床上非常有意义。因为在现有灭活疫苗中，ha成分占48%，而na成分只占5%，注射现有流感病毒灭活疫苗，只能诱导产生ha抗体，而无法诱导产生na抗体，因为na量太少无法刺激人体免疫器官产生抗体。现在有些老年患者注射流感病毒灭活疫苗后效果不佳，其原因可能因为抗ha抗体无法使肺部病毒全部消失，而且老年人免疫力低下，残留在肺部的流感病毒可能死灰复燃，造成致死性肺炎。根据上述试验结果，我们提出ha、na疫苗混合使用以提高抗流感的功效。此实验结果在1999年vaccine上发表。
　　
　　3）ha、na、np核酸疫苗在不同种（族）小鼠中诱导产生中和抗体，提供预防能力的比较。
　　
　　在临床上，有些人注射流感疫苗预防流感有效，而有些人无效，据认为不同的人对抗原的应答不同。小鼠对不同抗原的应答是受h-2基因控制。我们发现不同种（族）小鼠对ha蛋白应答不同，所以有必要了解不同种类小鼠对核酸疫苗的应答性。我们用基因枪的方法用1ug ha、na、或np dna免疫三种不同小鼠：bala/c（白色）、b10（黑色）、c3h（黄色），我们发现na dna vaccine在3种不同小鼠中都能诱导产生中和抗体，3种小鼠均能在致死量病毒感染下生存下来。而ha dna vaccine只能在balb/c小鼠诱导产生有效的中和抗体，说明ha dna有种族局限性。np dna vaccine在3种小鼠中均不能诱导产生有效的中和抗体，中和病毒。此实验结果在1999年journal of general virology上发表。
　　
　　4）na核酸疫苗可以诱导产生交叉抗体，提供交叉防御。
　　
　　现在注射灭活流感病毒疫苗效果不佳还有一个原因就是流感病毒容易突变，其表面抗原易变以躲过体内既存的抗体。我们克隆了a／爱知、a／贵州、a／山形和a／pr8株的ha和na基因，测序证实na基因突变率较ha基因低。以a/贵州和a/爱知株为例：二者分离时隔21年，但二者的na基因同源性达90%，我们用基因枪以及电击仪的方法用a/爱知na dna免疫小鼠2次，时隔3周，第二次免疫后1周或3周，用致死量a/贵州病毒感染小鼠，小鼠能够存活下来，测抗体证实小鼠体内产生了抗a/贵州病毒的交叉抗体。此实验结果在2000年vaccine上发表。
　　
　　5）我们克隆了b型流感b/ibaraki/2/85的ha、na、nb、np基因，将其亚克隆入表达质粒pcaggsp7中，用基因枪或电击仪的方法免疫小鼠，第二次免疫小鼠后3周，用致死量流感病毒（40хld50）感染小鼠。观察小鼠死亡率、体重、测肺部病毒量，判断在四个基因中哪个最有效。实验结果提示，ha、na能够提供足够的中和抗体，使小鼠在致死量b型流感病毒感染下生存。nb、np dna疫苗无法提供有效的保护性中和抗体中和b型流感。此实验结果在2001年第1期vaccine上发表，这也是世界上首次关于b型流感病毒核酸疫苗的研报告。综上所述本研究达国际先进水平，近期在欧美杂志上发表论文15篇，均被sci收录。
　　
　　三、科研队伍状况及培养人才的能力
　　
　　蛋白质化学与分子生物学学科将学术队伍建设放在首位。学校一方面对原有学术带头人和研究方向给予大力支持，从生活待遇到研究条件给予倾斜，对本重点学科的优秀青年骨干积极培养，资助攻读博士学位，解决两地分居和住房问题，同时以非常强有力的手段引进顶尖人才。1999年生物化学与分子生物学获教育部批准设立“长江计划”特聘教授岗位，学校积极向省领导汇报，在湖南省政府的支持下，我们引进了五位青年海外学者为特聘教授，由于这批优秀人才的引进，使本学科的发展增强了后劲，使我们在生物化学与分子生物学学科领域增加了4个新的研究方向，增加了科研的深度和广度。目前本实验室有在编固定人员30名，其中国家级突出贡献专家1人，长江学者2人，博士生导师5人，教授7人，副教授级10名，有博士学位者12名，高级职称研究人员平均年龄39岁。形成了一支以青年归国博士为主体的年龄梯度合理的学术队伍。
　　
　　本实验室技术、管理人员目前有7人，其中教授1人，副教授及高级实验师3人，分别负责整个实验室、电子计算机及仪器设备的管理与维修，财务及其它。
　　
　　四、培养研究生能力和基本情况
　　
　　本学科把提高研究生培养水平放在重要位置，为强化研究生培养工作，我们采取以下措施。
　　
　　加强全面素质教育，树立献身科学的事业心，培养乐于助人，善于与同志相处的能力，树立勤于实验，动手的作风，提高逻辑思维与语言表达能力。
　　
　　要求导师对研究生管理从严，导师以身作则，一般每周要求研究生工作学习六天，并树立以实验室为家的思想。
　　
　　加强外语和中文技术的提高，研究生课题用外文教材，要求每位研究生掌握生物信息数据库，科研数据处理以及蛋白质化学、蛋白质结构dna分析学应用等软件以及在网上查寻科研文献的技术。
　　
　　要求每位硕士生答辩前至少有一篇在正式出版的杂志上发表，博士研究生至少有一级学报和sci级论文各一篇发表。
　　
　　规范化学位课程，开题报告，中期考核，课题实验，论文写作与答辩各个环节的要求，并严格执行管理。