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求真大讲堂预告 | 第四十三讲:在原子尺度上看生命:给蛋白和细胞做个CT

主讲人介绍

李雪明,清华大学生命科学学院副教授,博士生导师,曾入选中组部“青年千人”,获香港求是科技基金会“求是杰出青年学者”奖和国家自然科学基金委优秀青年基金资助,中组部“万人计划”青年领军人才。2009年在中科院物理研究所获博士学位,之后赴美国加州大学旧金山分校从事博士后研究。2013年,李雪明在电子计数探测技术和电镜图像漂移修正算法方面的研究工作取得突破,为冷冻电镜技术的“分辨率革命”做出了重大贡献。李雪明也曾是最早的将通用图形处理器GPU引入冷冻电镜领域的研究者。2014年回国后,李雪明引入多项其他领域的先进技术,包括人工智能中的深度学习和电子工程中的粒子滤波算法,还发展了一系列针对蛋白微晶电子衍射结构解析的新技术,为实现自动化和更高分辨率的冷冻电镜结构解析系统奠定了基础。近年来,李雪明实验室的研究逐渐转向细胞的冷冻电子断层三维重构技术及其应用上来,希望能够实现对从组织到完整细胞或细胞器的纳米甚至亚纳米分辨率结构的三维重构,并能够在细胞中直接测定生物大分子的原子分辨率结构以及生物大分子之间的相互作用关系,也有望推动冷冻电镜技术在药物设计及医疗诊断领域中的应用。


讲座摘要

冷冻电子显微学技术,简称冷冻电镜技术,在最近十年取得了一系列的技术突破,被称为“分辨率革命”,实现了对生物大分子复合物的原子或近原子分辨率结构解析。冷冻电镜技术为生物学家提供了在近生理状态下观察生物大分子原子组成结构的最直接方法,促进了对蛋白质大分子机器功能机制的理解,推动了基于结构的药物设计等领域的快速发展。随着AI技术的兴起,冷冻电镜技术为基于AI的蛋白质结构预测和药物设计提供了最直接最精准的实验数据基础。未来的冷冻电镜技术将目标定位于细胞结构及其中原位生物大分子的高分辨率结构,推动从最基础的原子结构角度来理解生命的基本原理。冷冻电镜技术是一个多学科交叉的技术,涉及物理、数学、计算机和生物学等多个领域的技术整合。在本次讲座中,我将沿着冷冻电镜技术发展的时间线介绍多学科技术的融合,同时介绍我们过去做的关键性工作,以及对相关技术的思考和展望。