魏冬青，男，上海交通大學生命科學技術學院生物信息與生物統計系教授，博士生導師，副主任。主要研究方向為生物信息學、生物物理學。開發了分子模擬與計算機輔助藥物設計軟體SAMM，構建了多個資料庫；首次從理論上證明了鐵電液晶的存在。主持國家863項目:“藥物代謝酶SNPs與藥物的類藥性一體化預測軟體的研究與開發”, 兩個國家自然科學基金項目， 完成5個國家自然科學基金項目以及2個省部級重點項目。至今發表SCI文章100多篇，主編專著2本，9篇邀請評述文章，參與13篇專著的有關章節編寫。
基本介紹
- 中文名：魏冬青
- 國籍：中華人民共和國
- 職業：大學教授
- 畢業院校：美屬波多黎各大學
- 性別：男
- 研究方向：生物信息學，生物物理學
個人簡介,社會兼職,個人經歷,研究領域,生物信息學,計算物理學,發表論文,科研成果,
個人簡介
性別：男
職務：上海交通大學 生命科學技術學院 教授 博士生導師
研究方向： 生物信息學 生物物理學
社會兼職
Springer期刊“Interdisciplinary Sciences – Computational Life Sciences” (交叉科學 – 計算生命科學)主編，“Current Pharmaceutical Biotechnology”和“Current Drug Metabolism”,guest editor, “J. Atomic and Molecular Physics”Managing Editor, 國際交叉科學家聯合會主席(International Association of Scientists in The Interdisciplinary Areas(IASIA))，中國交叉科學學會副理事長。“Molecular Simulation”, “Journal of Molecular Graphics and Modeling”, “原子分子物理學報” 等12家期刊編委。
個人經歷
1987年7月在美屬波多黎各大學獲博士學位
1987年8月-1992年12月加拿大不列顛哥倫比亞大學做博士後研究和研究學者
1993年1月-2006年2月加拿大計算及其套用研究中心，任研究員
2000年2月-2000年7月北京大學教授
2000年8月-2006年2月蒙特婁理工學院教授
2002年1月起任加拿大康克迪亞大學分子設計研究中心成員(兼職)
2003年1月-2006年1月，天津市及天津師大特聘教授（海河學者），天津大學博士生導師，生物信息與藥物開發研究所所長
2006年2月起任上海交通大學生物信息與生物統計系教授，博士生導師，副主任，以及微生物代謝國家重點實驗室成員
研究領域
生物信息學，生物物理學，計算以及理論化學物理學
生物信息學
開發了分子模擬與計算機輔助藥物設計軟體SAMM，構建了小分子資料庫(1500萬)， 中藥有效成分資料庫， 藥物靶標資料庫，以及細胞色素P450酶多態性基因型-表型相關性資料庫。
開發了統計預測模型以及基於web的軟體工具並套用到藥物構效關係，藥物代謝動力學和基因表型相關性的研究中。利用同源建模的方法預測出了多個蛋白質的3D結構,豐富並完善了由序列到結構的結構生物信息學方法。
系統開展了重要膜蛋白(Alpha7, PLN, M2 of Influenza A and B)，DNA-蛋白體系(Sox2-Oct1-Hoxb1),以及重要工業用酶(脂肪酶T1 lipase) 的分子動力學模擬研究，提出了DNA轉錄的Tethered-Hopping 模型，和藥物小分子調控離子通道開關以及脂肪酶高溫活性的分子機制。以蛋白（靶標）結構為基礎開展了藥效團/資料庫搜尋、對接，分子與蛋白相互作用和分子動力學模擬等系列工作。
將現代計算機藥物設計方法和中藥有效成分等資料庫套用到藥物設計和分子最佳化的實踐中，病毒(SARS,HIV,H5N1, H1N1)和老年痴呆等疾病的藥物設計。
在抗SARS藥物研究中取得了較為突出成績, 完成了一種抗SARS八肽的設計，合成和生物活性評估。實驗證明八肽製劑對病毒有一定的抑制作用，作用強弱與劑量有一定的相關性，其半數有效濃度(EC50)值為：2.7×10-5 mg/ml，比其他藥物小2個數量級，可以作為藥物先導化合物（魏冬青等“一種抑制冠狀病毒的多肽及其衍生物”, 專利號：ZL2004 1 0018679.3）。
發現了花椒有效成分gx-50對人類老年痴呆受體α7有抑制作用，有可能成為先導化合物。對CYP450酶進行了系列研究，從不同人的基因多態性出發，研究酶對藥物代謝動力學的規律，對個性化用藥和藥物設計進行了初步探索。
被Current Medicinal Chemistry， Current Topics on Medicinal Chemistry , Pharmacogomics 邀請撰寫評述文章。參與哈佛，MIT聯用研究生教材的一個章節（“Automation in Genomics and Proteomics: An Engineering Case-Based Approach”）。
計算物理學
最近取得突破進展，採用量子分子動力學的方法模擬了固體硝基甲烷爆炸的全過程，從而理論上全面了解其爆炸反方應的機理。人類使用炸藥已有千年的歷史，但至今爆炸機理仍不清楚。所以這是該領域的里程碑式的成果，論文發表在物理學最頂級的雜誌Phys. Rev. Letter之上。
最主要的學術成績是首次從理論上證明了鐵電液晶的存在，論文發表在《物理學評論快訊》以及《物理學評論》上，並被廣泛引用(400多次)。它解決了統計物理上長期困擾的問題，這個問題是1916年由玻恩(Max Born)提出來的，即偶極相互作用可能形成方向有序的液體狀態。他使人們認識到這個簡單的體系包涵複雜的相結構和有趣的物理現象。同時這一發現開拓了液晶研究的新領域，即研究近球狀分子形成的鐵電液晶，著名的物理學家M. E. van Leeuwen and B. Smit指出( Phys. Rev. Lett. 71, 3991-3994 (1993))魏和Patey關於軟球的分子動力學模擬代表了最重要的貢獻, 它證明了偶極相互作用力單獨可以生成方向有序的液體狀態，在高密度時變成鐵電固體，也是首次證明了向列鐵電液體的存在。
發表論文
長期從事結構生物信息學與生物物理學研究，發表SCI文章150多篇， 主編專著5本，10篇邀請評述文章，參與13篇專著的有關章節編寫。 論文插圖三次被選為雜誌封面。這些工作為國際同行所廣泛引用和正面評述，經SCI檢索，截止到2011年7月，已累積引用 超過 3000次，最高單篇他引 200次，H 因子33。 是國內同行中引用較高的學者之一。
1. IF: 9.02-Ruo-Xu Gu, Limin Angela Liu*, and Dong-Qing Wei*, “ Equilibrium of four binding states of anti-viral drug rimantadine in M2-lipid bilayer system”, J. Am. Chem. Soc., 133 (28), 10817–10825(2011).
2. IF: 7.33-Jing Chang, Peng Lian, Dong-Qing Wei*, Xiang-Rong Chen, Zizheng Gong and Qingming Zhang, “Thermal decomposition of the solid phase of nitromethane: Ab initio molecular dynamics simulations”, Phys. Rev. Lett. 105, 188302 -188305(2010).
3. IF:3.23 H. R. Arias, Ruo-Xu Gu, Dominik Feuerbach, Bao-Bao Guo, Yong Ye, and D.Q. Wei*, “Novel Positive Allosteric Modulators of the Human α7 Nicotinic Acetylcholine Receptor”, Biochemistry, 50, 5263–5278(2011).
4. IF:4.351 - Peng Lian, Dong-Qing Wei*, Jing-Fang Wang*, Kuo-Chen Chou, “An Allosteric Mechanism Inferred from Molecular Dynamics Simulations on Phospholamban Pentamer in Lipid Membranes”, PLoS ONE , 6, e18587(2011).
5. IF: 2.40 - Dong-Qing Wei*, Lin Gao, Jiao Zhang, Li-Wei Yan, Jin-He Hu, Lang Chen, Zi-Zheng Gong, Yong-Xin Guo, Yu Han, “Role of dipole elongation in orientationally ordered liquids”, Phys. Rev. E. 83, 061703-061707 (2011).
6. IF: 3.82 - Tao Zhang, Limin Liu*, David Lewis and D.Q. Wei*, "Long-Range Effects of a Surface Mutation on the Enzymatic Activity of Cytochrome P450 1A2", J. Chem. Info. Modeling, 51 , 1336–1346(2011).
7. IF:3.23 - Hugo R. Arias*, Ruo-Xu Gu, Dominik Feuerbach,and Dong-Qing Wei, “Different interaction between the agonist JN403 and the competitive antagonist methyllycaconitine with the human alpha7 nicotinic acetylcholine receptor”, Biochemistry, 49, 4169-4180(2010).
8. Cited 1 times, IF:3.82 - Jue Li, Dong-Qing Wei*, Jing-Fang Wang*, and Yi-Xue Li, “A Negative Cooperativity Mechanism of Huma n CYP2E1 Inferred from Molecular Dynamics Simulations and Free Energy Calculations”, J. Chem. Inf. Model., 51 (12), 3217–3225(2011).
9. Cited 2 times, IF:4.22 -Peng Lian, Limin Angela Liu, Yongxiang Shi*, Yuxiang Bu*, D.Q Wei*, “Tethered-hopping model for protein-DNA binding and unbinding based on Sox2-Oct1-Hoxb1 ternary complex simulations”, Biophys J. 98,1285-93(2010).
10. Cited 5 times, IF: 3.82 - Ying Wang, Dong-Qing Wei*, and Jing-Fang Wang*, “Molecular Dynamics Studies on T1 Lipase: Insight into a Double-Flap Mechanism”, J. Chem. Info. Model, 50, 875 (2010).
11. Cited 17 times, IF: 3.02 - Jing-Fang Wang, Dong-Qing Wei*, Yi-Xue Li*, and K.C. Chou, “Molecular dynamics studies on the interactions of PTP1B with inhibitors: from the first phosphate-binding site to the second one”, PEDS, 22, 349-355(2009).
12. Cited 30 times, IF: 2.59 - Jing-Fang Wang, Dong-Qing Wei*, Kuo-Chen Chou, “Insights from investigating the interactions of adamantane-based drugs with the M2 proton channel from the H1N1 swine virus”, Biochem. Biophys. Res. Commun., 388, 413-417(2009).
邀請評述文章:
1. Cited 15 times, IF: 4.63 - Jing-Fang Wang, Cheng-Cheng Zhang, , Jing-Yi Yan, Kuo-Chen Chou, Dong-Qing Wei* , “Structure of cytochrome P450s and personalized drug”, Current Medicinal Chem, 16, 232-244(2009).
2. Cited 2 times, IF: 1.52 - X. Guo, J.F. Wang, Y. Zhu, D.Q. Wei*, “Recent Progress on Computer-Aided Inhibitor Design of H5N1 Influenza A”, Current Computer Aided Drug Des. 6(2), 139-146(2010).
3. IF: 4.774 -Ruo-Xu Gu, Yu-Qing Zhong and Dong-Qing Wei*, “Structural basis of agonist selectivity for different nAChR subtypes: insights from crystal structures, mutation experiments and molecular simulations”, Current Pharmaceutical Design, 17, 1652-1662(2011).
4. IF: 3.896, Qi Chen, Tao Zhang, Jing-Fang Wang* and Dong-Qing Wei*，“Advances in Human Cytochrome P450 and Personalized Medicine”, Current Drug Metabolism, 12, 436-444 (2011).
5. IF: 2.573 - Tao Zhang, Qi Chen, Li Li, Limin Angela Liu* and Dong-Qing Wei*,“ In silico prediction of CYP-mediated drug metabolism”, Combinatorial Chemistry & High Throughput Screening, 14, 388-395(2011).
專著:
1. Dong-Qing Wei, Xijun Wang(editors), “Theory and Application of Computational Chemistry”, AIP Conference Proceedings Volume 1102, American Institute of Physics Press, 2009. ISBN: 978-0-7354-0637-7.
2. Limin Angela Liu, Dong-Qing Wei and Yixue li, “Interdisciplinary Research and Applications in Bioinformatics, Computational Biology, and Environmental Sciences”, ISBN:1609600649, IGI Global, 2010.
3. Limin Angela Liu, Dong-Qing Wei, Yixue Li and Huimin Lei, “Handbook of Research on Computational and Systems Biology: Interdisciplinary Applications”, ISBN: 9781609604912, IGI Global, 2011.
4. Rong-Xiu Li, Dong-Qing Wei and Yan Feng, “The Protein Structure Simulation and Design”, Chinese Chemical Industrial, 2011, ISBN：9787122101839.
引用較高的論文（以往發表的）:
5. Cited 204 times, IF: 2.59 - K. C. Chou, D. Q. Wei, 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, 308, 148(2003).
6. Cited 197 times, IF: 7.33 - D.Q. Wei and G.N. Patey, “Orientational Order in Simple Dipolar Liquids: Computer Simulation of a Ferroelectric Nematic Phase”, Phys. Rev. Letter, 68, 2043,(1992).
7. Cited 118 times, IF: 2.92 - D.Q. Wei and D.R. Salahub, “Hydrated Proton Clusters and Solvent Effects on the Proton Transfer Barrier: a Density Functional Study”, J. Chem. Phys., 101, 7633(1994).
8. Cited 116 times, IF: 2.86 - D.Q. Wei and G.N. Patey, “Ferroelectric Liquid Crystal and Solid Phases Formed by Strongly Interacting Dipolar Spheres”, Phys. Rev., A, 46, 7783, (1992).
9. Cited 96 times, IF 3.88 - Suzanne Sirois, Dong-Qing Wei, Qishi Du, Kuo-Chen Chou, “Virtual Screening for SARS-CoV Protease Based on KZ7088 Pharmacophore Points”, J. Chem. Info. Comput. Sci., 44, 1111, 2004.
10. Cited 93 times, IF: 2.92 - D.Q. Wei, D.R. Salahub, “Hydrated Proton Clusters: Ab Initio Molecular Dynamics and Simulated Annealing”, J. Chem. Phys., 106, 6086(1997).
11. Cited 87 times, IF:9.02 - R.C. Dunbar, T.B., McMahon, D. Tholmann, D.S. Tonner, D.R. Salahub and D.Q. Wei, “Zero-pressure Thermal Radiation Induced Dissociation of Gas-phase Cluster Ions: Comparison of Theory and Experiment for (H2O)2Cl- and (H2O)3Cl- ”, J. Am. Chem. Soc., 117, 12819, (1995).
12. Cited 80 times, IF: 2.92 - D.Q. Wei and G.N. Patey, “Dynamics of Molecular Liquids: a Comparison of Different Theories with Application to Wave Vector Dependent Dielectric Relaxation and Ion Solvation”, J. Chem. Phys. 93, 1399 (1990).
13. Cited 78 times, IF: 2.92 - L. Blum and D.Q. Wei, “Analytical Solution of the Mean Spherical Approximation for an arbitrary Mixture of Ions and a Dipolar solvent”, J. Chem. Phys. 87, 555 (1987).
14. Cited 75 times, IF: 2.59 – Dong-Qing Wei, Qi-Shi Du, Hao Sun, Kuo-Chen Chou, “Insights from modeling the 3D structure of H5N1 influenza virus neuraminidase and its binding interactions with ligands”, Biochemical and Biophysical Research Communications, 344, 1048 (2006) .
15. Cited 72 times, IF: 1.84- Jing-Fang Wang, Dong-Qing Wei*, Chao Chen, Yixue Li, Kuo-Chen Chou, “Molecular Modeling of Two CYP2C19 SNPs and Its Implications for Personalized Drug Design”, Protein and Peptide Letters, 15, 27-32(2008).
16. Cited 71 times, IF:2.28 - D.Q. Wei and D.R. Salahub, “A Combined Density Functional and Molecular Dynamics Simulation of a Water Molecule in Aqueous Solution”, Chem. Phys Letter, 224, 291(1994).
專利:
1. 魏冬青，周國城，甘一如，杜奇石， “一種抑制冠狀病毒的多肽及其衍生物”, 專利號：ZL 2004 1 0018679.3, 2006年一月。
2. 魏冬青，喬中東，顧若虛，王朝霞，湯茂萍，“(E)-N-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙基]-3-苯基丙烯醯胺化合物在製備抗阿爾茲海默症藥物中的套用”，專利申請號：201010619738.8，申請日期：2010-12-28.
3. 魏冬青，馬玉坤，“預防和治療阿爾茲海默症的潛在藥物—gx50，gx51，gx52，gx180的化學合成方法”，專利申請號：201110439656.x，申請日期：2012-1-06。
軟體著作權:
1 基於Maccskey分子指紋搜尋軟體V1.0 2009SR030823 2009.08.05
2 天然中藥小分子資料庫軟體V1.0 2009SR042815 2009.09.27
3 基於神經網路的藥物代謝預測軟體V1.0 2009SR056211 2009.12.02
4 基於SVM的細胞色素P450酶SNP預測軟體V1.0 2010SR019961 2010.05.01
5 基於藥物分子資料庫的分子指紋搜尋軟體V1.0 2010SR042160 2010.08.18
6 細胞色素酶P450胺基酸突變酶活性改變資料庫軟體V1.0 2010SR042161 2010.08.18
7 藥物、藥物靶標資料庫及其網路搜尋平台軟體V1.0 2010SR042163 2010.08.18
8 基於蛋白質信息的DNA結合位點預測工具軟體 2010R11L055771 2010.08.09
9 基於支持向量機的藥代預測軟體 2010R11L055833 2010.08.09
10 蛋白質活性位點抽取軟體 2010R11L055755 2010.08.09
11 基於Convex Hull的蛋白質活性位點搜尋軟體 2010R11L055766 2010.08.09
12 SNP預測的序列數據處理軟體 2010R11L055742 2010.08.09
科研成果
主持國家863項目:“藥物代謝酶SNPs與藥物的類藥性一體化預測軟體的研究與開發”（已結題）, 完成6個國家自然科學基金項目以及2個省部級重點項目。 作為大會主席主持召開2008年理論與計算化學國際會議(Theory and Application of Computational Chemistry(TACC) 2008, 千人參會，60個大會報告，2/3來自國外，是我國該本領域的盛會)，第二屆IEEE生物信息學及生物醫學工程大會( Bioinformatics and Biomedical Engineering Conferences， 2009), 以及2009-2011年計算與系統生物學國際會議（ International Conference on Computational and System Biology）。獲得第五屆焦善慶研究獎，2011年上海交大橫山亮次獎，2010以及2011年兩次獲上海交大推薦申報教育部“十大科技進展”（985 高校每年推薦3人）。姓名：魏冬青
參與了deMon軟體開發，特別是QM/MM與 ab initio MD 模組的編寫，開發了分子模擬與計算機輔助藥物設計軟體SAMM，構建了小分子資料庫(300萬)，1500萬個配體與蛋白質複合物資源庫， 中藥有效成分資料庫， 藥物靶標資料庫，以及細胞色素P450酶多態性基因型-表型相關性資料庫。把支持向量機和神經網路等非線性方法開發了統計預測模型以及基於web的軟體工具並套用到藥物構效關係，藥物代謝動力學和基因表型相關性的研究中。利用同源建模的方法預測出了多個蛋白質的3D結構,豐富並完善了由序列到結構的結構生物信息學方法。系統開展了重要膜蛋白(α7, PLN, M2 of Influenza A and B)，DNA-蛋白體系(Sox2-Oct1-Hoxb1),以及重要工業用酶(脂肪酶T1 lipase) 的分子動力學模擬研究，提出了DNA轉錄的Tethered-Hopping 模型，和藥物小分子調控離子通道開關以及脂肪酶高溫活性的分子機制。
以蛋白（靶標）結構為基礎開展了藥效團/資料庫搜尋，對接，分子與蛋白相互作用和分子動力學模擬等系列工作。將現代計算機藥物設計方法和中藥有效成分等資料庫套用到藥物設計和分子最佳化的實踐中，病毒(SARS,HIV,H5N1, H1N1)和老年痴呆等疾病的藥物設計。在抗SARS藥物研究中取得了較為突出成績, 完成了一種抗SARS八肽的設計，合成和生物活性評估。實驗證明八肽製劑對病毒有一定的抑制作用，作用強弱與劑量有一定的相關性，其半數有效濃度(EC50)值為：2.7×10-5 mg/ml，比其他藥物小2個數量級，可以作為藥物先導化合物（魏冬青等“一種抑制冠狀病毒的多肽及其衍生物”,專利號：ZL2004 1 0018679.3）。
通過虛擬篩選，我們發現花椒有效成分gx-50有可能作為治療阿爾茲海默症的候選藥物。通過實驗，證實了gx50小分子能夠結合到目標蛋白α7菸鹼乙醯膽鹼受體（α7 nAChR）上。Aβ澱粉樣蛋白（-amyloid）在腦部的聚集是阿爾茲海默症重要的病理特徵。Aβ澱粉樣蛋白（-amyloid）能夠毒害神經元細胞，從而導致神經細胞的調亡。通過實驗，證實了gx50分子能夠有效地抑制Aβ澱粉樣蛋白（-amyloid）誘導的神經膠質細胞的炎性因子的分泌，阻止細胞凋亡蛋白的表達，減少細胞凋亡，從而有效地保護神經細胞。除此以外，gx50能夠直接作用於Aβ澱粉樣蛋白（-amyloid），使其解聚，從而抑制其對神經元的毒害作用。最後我們測定了gx50對於神經元細胞活性的影響，發現gx50對神經元基本無害。
基於實驗篩選和理論研究對細胞色素酶P450中的不同的SNPs對藥物代謝能力的影響都進行了系統的研究，包括（1）實驗上利用常規方法克隆出細胞色素酶的野生型和多種突變多態性基因，並對多態性基因克隆進行了免疫印跡驗證，同時對多態基因在酵母中進行表達和對重組酶的酶活性和酶學進行了動力學檢測；（2）在實驗研究的基礎上利用分子動力學模擬方法和量子力學方法對不同家族的細胞色素酶P450與藥物之間的相互作用以及不同的SNP對酶活性發生的不同作用的機制進行了研究，並收集相關數據構建出與CYP相關的藥物小分子資料庫及對SNP及ADME 線上預測平台，開發相關的藥物設計軟體，並獲得軟體著作權12個。
通過分子模擬和平均力勢能曲線（potential of mean force）的計算，對兩種結構和機理不同的抗流感病毒藥物抑制質子通道蛋白（M2）與藥物相結合的複合物構型進行了結構，動力學，熱力學上的比較，並發現通道中央結合位點能量更穩定，但須克服很大的能壘；C-端蛋白表面結合位點結合能不很穩定，但沒有明顯的能壘，從而更易被藥物分子相結合。這項工作提出了抗病毒藥物機理實驗研究的新方向，並為設計新型抗病毒藥物提供了有效的理論方法和指導。
最近完成的科研項目
1“藥物代謝酶SNPs與藥物的類藥性一體化預測軟體的研究與開發”, 國家863計畫生物信息專項，項目編號：2007AA02Z333，2007-2011，264萬元， 項目負責人。
2 “阿爾茨海默氏症天然藥物的設計、篩選以及相關的理論研究”，國家自然科學基金，項目編號：30870476, 2009-2011，30萬元，項目負責人。
3“重大新藥創製”科技重大專項“十一五”計畫第二批課題, 綜合性新藥研究開發技術大平台, 9600萬元, 項目編號2009ZX9301-007, 項目參與人。
4 “複雜環境化學反應體系的理論計算方法與套用研究”，國家自然科學基金，項目編號：20773085, 2008-2010，26萬元，項目負責人。
