胡 钧

中科院上海应用物理研究所

上海交通大学 Bio-X 生命科学研究中心

摘要　

    近年来，随着单分子探测和操纵技术的发展，科学家们已经可以实现对单个生物分子的动态成像、弹性性质的测量和纳米尺度的各种人工操纵，这使得人们可以在单分子水平上研究蛋白质折叠、生物分子间相互作用、活细胞内单个分子的运动过程等，催生了单分子生物物理这一新兴前沿交叉领域。本报告将首先简单介绍一下单分子生物物理领域的进展。

    然后，将具体介绍一下我们在该领域正在从事的工作 — DNA “分子手术”。“分子手术”是通过力学原理在纳米尺度和单分子水平实现对生物分子的各种人工改造，将可能对许多重要的生物医学问题和技术的解决与突破做出贡献，如基因导入、辅助基因测序、单分子ＳＮＰ检测、ＤＮＡ的复制与转录机制、单分子ＤＮＡ计算、临床组织切片原位病理分析等。基于原子力显微镜（ＡＦＭ），我们实现了ＤＮＡ分子的精确纳米操纵，因此可以进行所谓的 DNA “分子手术”。目前，通过系统的研究，已经解决了“分子手术”中的若干关键技术，包括对ＤＮＡ分子的纳米切割、纳米移动、纳米折叠和纳米拾取。发展了大面积分子级平整的ＡＰＳ云母修饰技术，能够有效地吸附ＤＮＡ分子并且适合ＡＦＭ操纵，部分解决了“分子手术台”的相关问题。建立了单分子ＰＣＲ技术，可以对“分子手术”的结果进行鉴定。目前对ＤＮＡ分子的定位切割精度达到１０纳米（～ 30bp ），并且可以连续切割和拾取，可以对３ｋｂｐ的ＤＮＡ片段进行折叠和移动。切割与拾取的 DNA 片段可以通过单分子 PCR 扩增。　

胡钧 ， 教授、研究员。 1986 年毕业于中国科技大学近代物理系， 1989 获得上海原子核所核物理专业硕士， 1999 获得复旦大学生物物理博士。自 1987 年起开始从事物理和生物的交叉研究，研制并利用扫描探针显微镜研究生物大分子结构。 1995 在美国访问期间发明了扫描介电力显微镜 (SPFM) ，发现了“室温下的冰”新现象， Physics Today 予以报导，相关的工作成果在 Science 等重要杂志上发表。 1999-2002 年成功实现了单个 DNA 分子的纳米操纵；在此基础上，又将ＤＮＡ单分子纳米操纵与 PCR 扩增技术结合，实现了单分子定位分离、 PCR 扩增和测序。目前研究兴趣包括单分子水平研究生物大分子的结构和功能，水的纳米特性及其生物学效应，新一代 DNA 测序策略研究等。作为主要研究骨干获 1990 年上海市科学技术进步奖一等奖； 1994 年中科院自然科学奖一等奖； 1997 年国家自然科学奖三等奖； 2002 年上海市科学技术进步奖二等奖； 2007 年上海市自然科学奖三等奖。获中科院青年科学家 二等奖；上海市优秀启明星；获 1997 年度国家“杰出青年”科学基金资助； 1999 年获教育部上海交通大学“长江教授”； 2007 年“国家重大科学研究计划”首席科学家。

代表性文章：

[1]. Jun Hu , Xu-dong Xiao,D.F.Ogletree and Miquel Salmeron, "Imaging the Condensation and Evaporation of Molecularly Thin Film of Water With Nanometer Resolution" SCIENCE , 14 Apr.(1995) Vol.268,pp267

[2]. Jun Hu , Yi Zhang, Haibin Gao, Minqian Li, and Uwu Hartmann, Cover Picture: “Artificial DNA Patterns by Mechanical Nanomanipulation”, Nano Letters , Vol. 2 N1, Jan. 9, 2002 p55

[3] Jun-hong Lu, Hai-Kuo Li, Hong-jie An, Guo-hua Wang, Ying Wang, Min-qian Li, Yi Zhang, and Jun Hu , “Positioning Isolation and Biochemical Analysis of Single DNA Molecules Based on Nanomanipulation and Single-Molecule PCR”, J.AM. CHEM. SOC . 2004,126,11136-11137

[4] Haikuo Li, Jiehuan Huang, Junhong Lv, Hongjie An, Xiaodong Zhang, Zhizhou Zhang,* Chunhai Fan,* and Jun Hu * , Cover Picture : “Nanoparticle PCR: Nanogold-Assisted PCR with Enhanced Specificity” Angew. Chem. Int. Ed . 32/2005,p4989

[5] Hu, X. F., Liang, X., Chen, K. Y., Xie, H., Xu, Y., Zhu, P. H., and Hu, J. “Modulation of the oligomerization of isolated ryanodine receptors by their functional states”. Biophys. J. , 2005, 89(3): 1692-1699.