中国科学院生物物理研究所  学科简介

一级学科中文名称:生物学

        英文名称:Biology

 

一、学科概况

一级学科培养点定位在生物学中分子、细胞和系统三个层次的前沿领域,培养具有现代科学观念和素养,最新科学知识和研究技能的高端科学人才。在分子水平,主要开展以结构生物学为中心的蛋白质科学和非编码核酸系统发现和功能研究;在细胞水平,重点研究膜细胞生物学和肿瘤相关的感染与免疫的细胞调控机制和治病机理;在系统水平、重点发展感知觉的神经机制和高级认知功能的脑机制和脑成像,同时开展复杂生命现象动态调控和相互作用网络的生物信息学研究。以此为基础,形成本培养点包含的主要二级学科(生物化与分子生物学、生物物理学、细胞生物学、神经生物学和生物信息学)的主要研究方向。

本一级学科培养点是国内生物学研究的重要基地,具有一支以院士领衔,老中青结合的优秀科研队伍,拥有先进的实验仪器设备与技术方法,承担着一批国家重要科研项目,取得了一系列原创的科研成果,为国家培养了一大批优秀人才,对于推动本学科点的发展具有不可替代的作用。

 

 

 

 

二、学科内涵与特色

二级学科:生物化学与分子生物学

方向1:蛋白质折叠与调控

该方向聚焦蛋白质折叠中分子伴侣与折叠酶的结构与功能,选取内质网中的氧化折叠和氧化应激、分子伴侣帮助蛋白质折叠和抑制纤维样聚集等具体科学问题为研究目标,采取包括分子生物学、生物化学和结构生物学在内的多种学科为手段,力争阐明内质网中天然二硫键形成的分子机理和细胞应对内质网氧化应激的效应机制,揭示分子伴侣帮助蛋白质折叠和抑制蛋白质纤维样聚集的分子机制,深化对“构象病”发病机理与防治的认识。主要学科带头人(研究员):王志珍院士、龚为民、陈畅、秦燕、柯莎、周政。

方向2:疾病相关蛋白质结构功能

围绕病原体感染致病机理和宿主天然免疫应答过程所涉及的蛋白及其结构与功能机制中的重要科学问题,针对内、外源性疾病中一些关键的结构生物学问题开展深入研究,力争阐明一些重要疾病相关的蛋白质结构-功能基础和分子机制,并为相关药物研发提供分子靶标。主要学科带头人(研究员):王大成院士、刘迎芳、刘志杰,张荣光。

方向3RNA的结构与功能

大量转录组的实验结果表明基因组中的非编码序列绝大部分是可以转录的,其转录产物就是数量巨大的非编码RNA,并且具有重要的生物功能,microRNA的研究就是最突出的例子。非编码的研究不仅有望发现生命活动的新规律,同时由于非编码RNA与人类重大疾病,特别是肿瘤以及病源微生物的关系非常密切,因而也具有广泛、重要的应用前景。主要学科带头人(研究员):陈润生院士、龚为民、毕利军、苗龙、秦燕、王江云、王艳丽。

 

二级学科:生物物理学

方向1:结构生物学

应用X射线晶体学、低温电子显微成像、核磁共振谱学、分子动力学模拟以及单分子荧光共振等当代生物物理技术来研究蛋白质及其复合体的三维精细结构和动态,并在此基础上探讨结构与功能的关系,为理解关键生命活动中的具体分子机制提供理论基础,为蛋白质分子的改造、利用和药物设计等提供理论依据。主要学科带头人(研究员):梁栋材院士、许瑞明、朱平、娄继忠。

方向2:膜蛋白的功能与结构

本学科方向主要研究细胞膜表面与能量转换、物质转运和信号感受有关的膜蛋白和膜蛋白复合体的结构和功能,主要应用X射线晶体学研究这些膜蛋白复合体的三维精细结构,并在此基础上利用各种生物物理化学的技术探讨其与细胞膜的相互作用以及其动态结构变化与功能的关系。主要学科带头人(研究员):常文瑞院士、张凯、江涛、孙飞、柳振峰、黄亿华。 

方向3:生物物理学技术与方法

本学科方向主要是发展同步辐射光源技术、生物质谱技术、低温电子显微技术和药物纳米输送技术等生物物理技术方法,并在技术研究的基础上开展重要蛋白质复合体的结构功能研究、重大疾病相关的蛋白质组学研究、药物新靶点筛选与确证以及新型药物输送系统的开发。主要学科带头人(研究员):杨福全、张荣光、李岩、梁伟、孙飞。

 

二级学科:细胞生物学

方向1:免疫细胞生物学

本研究方向主要研究病毒感染早期的免疫应答机制、免疫病理机制和病毒清除机制,揭示免疫生物学基础理论。利用细胞和动物模型,研究病毒感染过程中,宿主对病毒的识别机制,宿主和病毒的相互作用,免疫细胞的发育、活化、分化、迁移以及固有免疫和获得性免疫效应机制;研究病毒感染引起的炎症反应、免疫病理损伤和肿瘤的发生规律以及T细胞的调节机制。主要学科带头人(研究员): 唐宏、傅阳心、王盛典、邓红雨、张立国、朱明昭。 

方向2 分子细胞生物学

运用分子生物学的方法和概念,在亚细胞和分子层面上,研究细胞的结构、功能和动态行为。选择体外培养细胞以及线虫、果蝇和小鼠等多种模式动物为在体模型,采用活体显微成像、遗传学和生物化学等多种技术手段,研究基因组稳定性、细胞分裂、细胞分化、细胞迁移和细胞凋亡等多种细胞生物学过程,揭示基因产物如何组装成蛋白机器,在信号分子的调控下执行各种生命活动的机理。主要学科带头人(研究员):杨福愉院士、徐涛、刘平生、姬广聚、杭海、焦仁杰、马跃、欧光硕。

方向3:肿瘤细胞生物学

研究机体免疫细胞和基质细胞对肿瘤细胞的识别、杀伤、耐受机制以及对肿瘤发生和发展的作用和机制;研究、开发调节肿瘤免疫应答,提高肿瘤治疗效果的新佐剂、新疫苗、新抗体和小分子药物。主要学科带头人(研究员):阎锡蕴、范祖森、秦志海、高光侠、梁伟、侯百东。

 

二级学科:神经生物学

方向1:感知觉神经生物学

研究各种模型生物,在多个脑功能区及多模态参与下的知觉学习和记忆、视觉线索的抉择、各知觉模态之间的相互关系等认知过程及其神经网络、细胞和分子机制。主要学科带头人(研究员): 郭爱克院士、刘力、赫荣乔、吴瑛、袁增强、朱岩。 

方向2:认知神经生物学

主要从神经生理、形态解剖、分子遗传、神经发育、脑成像、计算模型等方面,在分子、细胞、核团、回路、网络系统等多个层次上,研究大脑提取、加工、存储与利用感知觉信息的过程和机制,包括编码、分析与整合感知觉信号特征的机理以及空间、时间动态变化特性,揭示感知觉等认知过程的神经基础,从一个重要侧面探索脑的功能组织和工作原理,为发展信息和自动化技术提供生物原型和理论依据。主要学科带头人(研究员):王晋辉、孙坚原、王毅。

方向3:神经与精神疾病生物学

以神经退行性疾病为研究对象,在相关分子、细胞和整体动物等不同层面上开展工作,采用多种技术手段研究导致这些疾病的相关基因、相关蛋白质的错误折叠、可能参与的细胞生物学机制以及相关基因与认知功能之间的关系,为进一步理解神经退行性疾病提供实验证据、理论基础、新的治疗方法和药物。主要学科带头人(研究员):赫荣乔、吴瑛、袁增强、李岩。

 

二级学科:生物信息学

方向1:生命现象相互作用网络与调控

生物信息学就是通过生命科学与计算机、数学、物理学等学科的交叉与融合,借助理论分析来挖掘隐藏于海量生物信息数据中的知识,探索复杂生命现象深层机制的学科。主要学科带头人(研究员):陈润生院士、蒋太交、娄继忠。  

 

 

三、培养对象与目标

 

本学科培养对象为具有前置理工科专业基础知识的研究生。结合研究所总体发展的基础,本学科培养点将充分发挥多学科交叉的综合优势,着力推进相关生物学前沿和新兴学科领域的建设与发展,重点在蛋白质科学、脑与认知科学、感染与免疫、非编码核酸等前沿学科实现基础性、前瞻性和战略性突破,争取科学研究水平进入国内先进和国际一流行列。在这一过程中,培养和建立一支高水平博士生指导教师队伍,到2020年培养900名博士,成为国内生物学高端科学人才培养的重要基地,为国家科学知识创新体系的建设做出应有的贡献。