个人简介

周晓明（1984-），原籍甘肃酒泉。2004年考入兰州大学生命科学院生物科学专业，2008年获得学士学位，并于2011年在兰州大学生命科学学院获得硕士学位。2011至2015年在中国科学院生物物理研究所攻读博士学位，师从Sarah Perrett研究员，从事蛋白低复杂度序列自组装特性及其生物纳米材料开发研究。2016年至2021年在美国西南医学中心开展博士后研究，师从著名生物化学家Steven McKnight教授，并于2021年晋升为讲师。在此研究期间，主要从事蛋白低复杂度序列通过特异性互作发挥生物学功能以及导致疾病发生的分子机理研究。周晓明博士于2023年底全职加入西湖大学，任特聘研究员，博士生导师。

学术成果及研究方向

人的蛋白质组中，约20%的蛋白含有长段的低复杂度域，在细胞内分布广泛。由于蛋白低复杂度域不能形成稳定三维结构而一直被认为是固有性无序域，其功能分子机制研究存在巨大空白。近年来研究表明蛋白低复杂度域能够通过动态自相互作用参与生物学过程，例如通过其相分离行为在细胞内形成无膜细胞器或生物分子凝聚体等。遗传学研究明确了蛋白低复杂度序列与癌症和神经退行性疾病等长期困扰人类的疾病之间的密切联系，但相关致病分子机制仍存有疑问。通过建立系列针对蛋白低复杂度序列互作特点的研究方法和技术，我们发现蛋白低复杂域能够利用局部基序形成动态cross-beta结构，从而实现了专一性自相互作用，完成了包括组装中间纤维细胞骨架和生物相分离等生物学功能。此外，我们还发现神经系统疾病相关的致病遗传突变通过改变动态结构的稳定性导致了蛋白功能失常。这些研究使我们从最根本的分子机制层面理解了蛋白低复杂度序列在生理和病理中的角色，也为潜在药物设计提供了理论基础。

我们实验室将继续聚焦于蛋白低复杂域介导分子间互作的分子机制研究，结合生物化学、生物物理、细胞生物学、遗传学等手段，研究（1）蛋白低复杂度序列在细胞内建立同元和异元分子间动态互作的功能分子机制及其调控机制；（2）利用癌症和神经退行性疾病等研究系统，探究蛋白低复杂度序列导致或参与疾病发生的分子机制；（3）设计靶向蛋白低复杂度序列互作的策略，用以生物学功能研究和潜在药物研发。

代表论文

1. Zhou, X.M., Sumrow L., Tashiro K., Sutherland, L., Liu D., Qin T., Kato M., Liszczak, G., McKnight, S.L. Mutations linked to neurological disease enhance self-association of low complexity protein sequences. Science (2022) 377(6601)

Highlighted by the perspective “Petsko, G.A., and Small, S.A. Elucidating the causes of neurodegeneration. Science (2022) 377.”

2. Zhou, X.M., Lin, Y., Kato, M., Mori, E., Liszczak, G., Sutherland, L., Sysoev, V. O., Murray, D. T., Tycko, R., & McKnight, S. L. Transiently structured head domains control intermediate filament assembly. PNAS (2021) 118(8).

Highlighted by the perspective “Faridounnia, M., and Snider, N.T. Assembly of NFL and desmin intermediate filaments: Headed in the right direction. Proc Natl Acad Sci U S A (2021) 118.”

3. Zhou, X.M., Kato, M., and McKnight, S.L. How do disordered head domains assist in the assembly of intermediate filaments? Current Opinion in Cell Biology (2023).

4. Gu, J.G.*, Zhou, X.M.*, Sutherland, L., Kato, M., Jaczynska, K., Rizo, J., and McKnight, S.L. Oxidative regulation of TDP-43 self-association by a beta-to-alpha conformational switch. PNASA (2023). *Co-first author.

5. Kato, M., Zhou, X.M., and McKnight, S.L. How do protein domains of low sequence complexity work? RNA (2022). 28, 3-15.

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