微生物代谢国家重点实验室-科研队伍

魏冬青

姓名: 魏冬青

职称: 长聘教授

E-Mail: dqwei@sjtu.edu.cn

个人主页: http://tacc2008.sjtu.edu.cn/

联系电话: 021-34204573

个人简历:

(1) 个人简介

魏冬青，长聘教授。Springer SCI期刊“Interdisciplinary Sciences–Computational Life Sciences”主编，“J. Mol. Graphand Modeling”、“Molecular Simulation”等十家杂志编委，高被引学者。在PRL、JACS、Gastroenterology、Nature子刊等期刊发表科学论文600余篇，主编专著11部，SCI引用次数超一万余次，H-index 60，H10-index 230。在交叉学科多个领域做出了开拓性工作，特别是首次从理论上证明了铁电液晶的存在，首次揭示了爆炸反应的微观机理，发现并验证了花椒素的抗衰老作用。

(2) 教育经历

1978年9月-1981年1月，河南师范大学，化学学士

1981年2月-1985年1月，河南师范大学，物理化学硕士

1985年9月-1987年7月，美属波多黎各大学获化学物理学博士

1987年8月-1992年12月，加拿大不列颠哥伦比亚大学做博士后研究和研究学者

(3)工作经历

1993年1月-2006年2月，加拿大麦吉尔大学/加拿大计算及其应用研究中心，任研究员

1999年7月-2000年7月，北京大学教授

2006年2月至今，微生物代谢国家重点实验室/上海交通大学生物信息与生物统计系教授、长聘教授

(4) 荣誉奖励

1.上海交通大学科技奖，2013;

2.“分子模拟与计算机辅助药物设计”荣获第十五届上海交通大学优秀教材（本科生适用）二等奖，2014；

3.《科学通报》年度最具贡献作者，2012；

4.上海交通大学“横山亮次（YokoyamaRyōji）优秀论文奖”，2011；

5.药学学报优秀论文奖，2006；

6.近期荣获上海市科学进步一等奖、中华医学二等奖、计算机学会自然科学二等奖

⑸ 学会兼职

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)），卫生信息学会大数据应用评估与保障专业委员会副主委,中国交叉科学学会副理事长兼生物信息学专业委员会主任委员，生物工程学会计算生物学与生物信息学专委会副主委。“Molecular Simulation”、“Journal of Molecular Modelingand Graphics”等十家杂志编委。
结构生物信息学以及AI辅助药物设计（Structural Bioinformatics and AI Drug Design）

把AI最新技术应用于pHLA结合预测、新抗原鉴定和HPV疫苗设计。通过虚拟筛选获得治疗阿尔兹海默症的候选药物wgx-50（花椒素），通过分子模拟和大量实验分析其作用机制，开发治理阿尔兹海默症药物。

通过分子模拟和自由能计算，揭示抗流感病毒药物抑制病毒质子通道蛋白（M2）的分子机理及一些抗药性突变的产生机制。

计算生物物理学（Computational Biophysics）

离子跨膜调控：通过改进的分子模拟方法，揭示了不同带电离子或基团跨膜渗透过程中膜形变与水链形成的重要作用和过膜机制的差异，模拟了抗菌肽和离子的跨膜动力学和调控机制。

酶的理性改造和设计：首次发现突变位点Lys21的突变可以改变木糖还原酶改变氧化还原酶的辅酶依赖性并提高催化效率，研究了基因多态性对CYP450酶代谢特性的影响以及结构动力学调控机制。

生物统计学（Biostatistics）

人工智能大数据与精准医学：收集相关数据构建出与CYP450酶家族相关的药物小分子数据库，通过生物统计学算法预测单核苷酸多态性（SNP）、底物特异性、酶促反应米氏常数（Michaelisconstant）、药代动力学参数（ADME）等重要性质，构建在线预测平台。
1.    (Cited 442 times) Chou, K.-C., Wei D.Q., 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, 2003. 308(1): p. 148-151.

2.    (Cited 198 times) Wei, D. and G. Patey, "Ferroelectric liquid-crystal and solid phases formed by strongly interacting dipolar soft spheres". Physical Review A, 1992. 46(12): p. 7783-7792.

3.    (Cited 341 times) Wei, D. and G. Patey, "Orientational order in simple dipolar liquids: computer simulation of a ferroelectric nematic phase". Physical review letters, 1992. 68(13): p. 2043-2045.

4.    (Cited 180 times) Wei, D. and D. Salahub, "Hydrated proton clusters and solvent effects on the proton transfer barrier: A density functional study". The Journal of chemical physics, 1994. 101(9): p. 7633-7642.

5.    (Cited 181 times) Sirois, S., Wei D.Q., Q. Du, and K.-C. Chou, "Virtual screening for SARS-CoV protease based on KZ7088 pharmacophore points". Journal of chemical information and computer sciences, 2004. 44(3): p. 1111-1122.

6.    (Cited 142 times) Wang, J.-F., Wei D.Q., L. Li, S.-Y. Zheng, Y.-X. Li, and K.-C. Chou, "3D structure modeling of cytochrome P450 2C19 and its implication for personalized drug design". Biochemical and biophysical research communications, 2007. 355(2): p. 513-519.

7.    (Cited 139 times) Wei, D. and D. Salahub, "Hydrated proton clusters: Ab initio molecular dynamics simulation and simulated annealing". The Journal of chemical physics, 1997. 106(14): p. 6086-6094.

8.    (Cited 81 times) Chang, J., P. Lian, Wei D.Q., X.-R. Chen, Q.-M. Zhang, and Z.-Z. Gong, "Thermal decomposition of the solid phase of nitromethane: ab initio molecular dynamics simulations". Physical review letters, 2010. 105(18): p. 188302-188306.

9.    (Cited 68 times) Chu, Y., A.C. Kaushik, X. Wang, W. Wang, Y. Zhang, X. Shan, D.R. Salahub, Y. Xiong, and Wei D.Q., "DTI-CDF: a cascade deep forest model towards the prediction of drug-target interactions based on hybrid features". Briefings in Bioinformatics, 2019, doi: 10.1093/bib/bbz152.

10. (Cited 66 times) Wang, C., Wang, S., Li, D., Wei, D.Q.*, Zhao, J*. and Wang, J.*, “Human intestinal defensin 5 inhibits SARS-CoV-2 invasion by cloaking ACE2”. Gastroenterology, 2020, DOI: 10.1053/j.gastro.2020.05.015.

11.   (Cited 45 times) Tang, M., Z. Wang, Y. Zhou, W. Xu, S. Li, L. Wang, Wei D.Q., and Z. Qiao, "A novel drug candidate for Alzheimer's disease treatment: gx-50 derived from Zanthoxylum bungeanum". Journal of Alzheimer's Disease, 2013. 34(1): p. 203-213.

12. (Cited 41 times) Gu, R.-X., L.A. Liu, Wei D.Q., J.-G. Du, L. Liu, and H. Liu, "Free energy calculations on the two drug binding sites in the M2 proton channel". Journal of the American Chemical Society, 2011. 133(28): p. 10817-10825.

13. (Cited 29 times) Wang, Y., D. Hu, and Wei D.Q., "Transmembrane permeation mechanism of charged methyl guanidine". Journal of chemical theory and computation, 2014. 10(4): p. 1717-1726.

14. (Cited 23 times) Chu, Y., Shan, X., Chen, T., Jiang, M., Wang, Y., Wang, Q., Salahub, D.R., Xiong, Y. and Wei, D.Q., “DTI-MLCD: predicting drug-target interactions using multi-label learning with community detection method”. Briefings in Bioinformatics, 2020, DOI: 10.1093/bib/bbaa205.

15. (Cited 0 times) Chu, Y., Zhang, Y., Wang , Q.K., Zhang, L.F., Wang, X.H., Wang, Y.J., , Salahub, D.R., Xu, Q.., Wang, J.M., Jiang, X., Xiong, Y*, and Wei, D.Q.*, “A transformer-based model to predict peptide–HLA class I binding and optimize mutated peptides for vaccine design”, Nature Machine Intelligence, 2022, 4(3):300-311, DOI: 10.1038/s42256-022-00459-7 (2021).
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PRL》以及《物理学评论》上，并被广泛引用(400余次)。该成果解决了1916年由玻恩(MaxBorn)提出来的“即偶极相互作用可能形成方向有序的液体状态”这个统计物理上长期困扰的问题，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。

近期实现了典型炸药体系热分解反应的钠秒级第一原理模拟，通过量子化从头算分子动力学模拟精确描述分解反应的全部过程，论文发表在PRL上。经福谦院士评语：“炸药的爆炸反应机理一直是物理学的热点问题，虽然有大量的工作，但机理至今仍不清楚。”

首次报道了完整的固体炸药微观反应过程，全面了解爆炸反应的微观机理，利用它预测其它更复杂的硝基类炸药的反应机理。这对炸药性能评定、新型炸药的设计研制及炸药安全性和有效性评估等具有重要指导价值。是该领域里程碑式的成果。

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。把最新AI药物发现技术整合到计算机辅助药物设计软件SAMM之中，并构建细胞色素P450酶多态性基因型-表型相关性数据库。把深度学习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，药物代谢以及毒理和基因表型相关性的研究中。开发了SNPs及ADMET在线预测平台,并将其应用到各种典型体系，对个性化药物用药有一定的指导意义。

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，成功设计开发了抗病毒(Covid-19,SARS,HIV,H5N1,H1N1)和老年痴呆等疾病的候选药物。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。发现花椒有效成分wgx-50有可能作为治疗阿尔兹海默症的候选药物。实验证实了wgx-50小分子能够结合到目标蛋白α7烟碱乙酰胆碱受体（α7nAChR）上。并且wgx-50能够有效地抑制Aβ淀粉样蛋白（beta-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，wgx-50能够直接作用于Aβ淀粉样蛋白（beta-amyloid），使其解聚，从而抑制其对神经元的毒害作用。细胞活性实验表明wgx-50对神经元基本无害。

最近开展一系列花椒素抗衰老养老研究，取得突破性进展。利用线虫模型来探究花椒素对线虫寿命的影响，并通过多组学联合分析的方法探索发现花椒素延长线虫寿命的候选基因，再利用qRT-PCR、蛋白质印迹法和基因敲除的方法验证延长寿命的相关基因；通过阿尔兹海默症(AD)小鼠和线虫模型来探究花椒素对线虫Aβ毒性的功效，挖掘花椒素延缓或预防AD的作用和抗皮肤衰老的分子机制。探寻花椒素逆转和延缓衰老的新机制，降低衰老相关老年性疾病的发生，提高人们的生活质量。

开展了新型冠状病毒的药物和疫苗研究，依赖前期工作基础和新开发的生物信息学工具，发现了中药有效成分山奈酚具有抗新型冠状病毒作用，其IC50~34。通过超算筛选出了一个新冠病毒的有效多肽抑制剂——人肠防御素5。该多肽抑制剂通过掩蔽受体,人血管紧张素转化酶2(ACE2)抑制新冠病毒(SARS-CoV-2)突刺蛋白对人黏膜细胞的侵袭，从而阻断新冠病毒传染途径（Gastroenterology，2021），解释了为何病毒不通过消化系统传染。被列为世界学术组织“FacultyOpinions(原F1000Prime)”推荐论文，并由德国基尔大学的免疫学专家Jens-MichaelSchröder教授进行点评，评论指出了该项工作给预防或治疗新冠肺炎提供全新途径—既可以使用HD5作为治疗药物，也可以通过刺激内源性HD5的合成来预防或治疗。