贡红日

南开大学高端人才岗位“英才教授”，博士生导师，国家自然科学基金优秀青年科学基金项目获得者，国家重点研发计划青年项目首席科学家，天津市蛋白质科学重点实验室主任，南开大学百名青年学科带头人，从事能量生物学研究，探究氧化磷酸化和活性氧清除机制，开展相关转化研究。相关研究成果以第一作者或通讯作者发表在Nature、Science、Molecular Cell、Nature Communications、Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America、eLife等杂志，Nature、Nature Chemical Biology、Nature Communications、Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America等期刊审稿人，国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目评审专家。

2016.9——2019.6 南开大学 博士 2013.9——2016.3 浙江大学 硕士 2009.9——2013.6 江西农业大学 学士

2021.12 —— 今 研究员/教授 2019.07 —— 2021.12 副教授

能量生物学实验室

Laboratory of Oxidative Phosphorylation

        一切生命活动都需要能量（ATP，腺苷三磷酸）。呼吸作用发生在几乎所有的生命体中，需氧细胞内，糖、脂肪和蛋白质氧化分解后产生了电子和质子。电子通过一系列真核生物线粒体内膜或者原核生物细胞质膜的电子传递载体，最后传递给氧生成水，同时伴随跨膜质子梯度的形成。这一系列的电子载体在线粒体内膜或原核生物细胞质膜上按照一定的顺序组成了从供氢体到氧气之间的电子传递链条，叫做电子传递链（也称做呼吸链）。呼吸链的电子传递与“能量货币”ATP的生成是紧密偶联在一起的，这个过程称之为氧化磷酸化作用, 这也是地球上生物最主要的能量转换机制。氧化磷酸化系统产生能量的同时，伴随着活性氧（ROS）的产生，而过量的活性氧与衰老等疾病密切相关。

        随着生物化学、细胞生物学、分子生物学、生物物理学、药学等领域振奋人心的科学新发现，氧化磷酸化系统与病原菌生存生长、肿瘤发生发展、神经退行性疾病等的密切关系进入人们的视野，氧化磷酸化系统正成为新兴的药物开发靶点。近50年来，全球首个抗结核新药贝达喹啉正是通过靶向抑制结核分枝杆菌氧化磷酸化系统ATP合成酶功能发挥杀菌活性的；人源氧化磷酸化系统ATP合成酶被认为是充满前景的白血病等依赖于氧化磷酸化通路供能的抗肿瘤药物靶点；作为以真菌氧化磷酸化系统复合物II（琥珀酸脱氢酶）为靶标的杀菌剂正成为全球农药市场备受瞩目的“一匹黑马”。此外，认识生物体活性氧的清除系统并加以运用，同时协同调控能量代谢，有望为治疗阿尔茨海默病等与衰老相关的疾病带来新思路。

        本实验室聚焦氧化磷酸化和活性氧清除机制研究，并同步开展相关转化研究。

2024年7月在国际顶级学术期刊《Nature》发表题为“Inhibition of M. tuberculosis and human ATP synthase by BDQ and TBAJ-587”的研究论文，在国际上首次解析了结核分枝杆菌ATP合成酶和结合BDQ及其衍生物TBAJ-587的高分辨率电镜结构，并解析了人源ATP合成酶结合BDQ的高分辨率电镜结构，阐释了BDQ及其衍生物TBAJ-587抑制结核分枝杆菌ATP合成酶的分子机理，同时揭示了它们与人源ATP合成酶间的交叉反应机制，对于开发新一代高选择性的抗结核药物具有重要指导意义。链接：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07605-8

2023年6月在国际著名学术期刊《Molecular Cell》发表题为“Structure of the human ATP synthase”的研究论文，在国际上率先报道了人源ATP合酶四种构象的高分辨率电镜结构，进一步推进了对ATP合成酶合成/水解ATP过程中旋转催化机制的认识。此外，我们分析了相关临床突变致病的分子作用机制，发现报道的突变体多出现在亚基之间的接触面上，影响了复合物结构的稳定性，为疾病的理解和治疗提供了新的见解。人源ATP合成酶结构的解析将为开发靶向性更好、副作用更低的抗结核药物以及抗肿瘤药物奠定基础。链接：https://doi.org/10.1016/j.molcel.2023.04.029

2023年4月在国际著名学术期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》发表题为“Structure of the human respiratory complex II”的研究论文，解析人源线粒体呼吸链复合物II高分辨率的电镜结构，阐明了其结构特征并提出了电子传递机制。我们同时分析了相关临床突变致病的分子作用机制，发现报道的突变体影响复合物结构的稳定性，为疾病的理解和治疗提供了新的见解。本研究也将为开发靶向性更好、副作用更低的抗结核药物以及抗肿瘤药物奠定基础。链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2216713120

2023年1月在国际著名药物化学期刊《European Journal of Medicinal Chemistry》发表题为“Discovery of 1-hydroxy-2-methylquinolin-4 (1H)-one derivatives as new cytochrome bd oxidase inhibitors for tuberculosis therapy”的研究论文，报道了一种新的有望成为抗结核药物的结核分枝杆菌呼吸链细胞色素bd复合物抑制剂。链接：https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2022.114896

2021年11月在国际著名学术期刊《eLife》发表题为“Structure of Mycobacterium tuberculosis cytochrome bcc in complex with Q203 and TB47, two anti-TB drug candidates ” 的研究论文，阐明抗结核候选药物Q203和TB47发挥特异性杀菌功能的分子机理，为进一步优化上述候选药物及开发更为有效的抗结核新药都将起到巨大的推动作用。链接：https://doi.org/10.7554/eLife.69418

2021年 7月在国际著名学术期刊《Nature Communications》发表题为 “Cryo-EM structure of mycobacterial cytochrome bd reveals two oxygen access channels” 的研究论文，解析耻垢分枝杆菌细胞色素bd复合物的高分辨率电镜结构，提出一种新的醌氧化与氧还原相偶联的催化机制。链接：https://doi.org/10.1038/s41467-021-24924-w

2021年4月在国际著名学术期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》在线发表题为“Architecture of the mycobacterial succinate dehydrogenase with a membrane-embedded Rieske FeS cluster” 的研究论文，解析耻垢分枝杆菌呼吸链复合物琥珀酸脱氢酶（Sdh1）天然状态及与底物结合状态的两种高分辨率电镜结构，为抗结核病的药物开发提供了结构基础。链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2022308118

 

2021年4月在国际著名学术期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》表题为 “Cryo-EM structure of Mycobacterium smegmatis DyP-loaded encapsulin” 的研究论文，运用单颗粒冷冻电镜技术首次成功解析了一种天然提取的、装载DyP蛋白的分枝杆菌蛋白纳米隔室高分辨率三维结构，揭示了纳米隔室系统清除过氧化氢保护细胞免受氧化损伤的分子机制，为抗结核病的药物开发提供了结构基础。链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2025658118

2020年8月在国际著名学术期刊《Nature Communications》发表题为“Cryo-EM structure of trimeric Mycobacterium smegmatis succinate dehydrogenase with a membrane-anchor SdhF”的研究论文，解析耻垢分枝杆菌呼吸链琥珀酸脱氢酶（Sdh2）的高分辨率电镜结构，为抗结核病的药物开发提供了结构基础。链接：https://doi.org/10.1038/s41467-020-18011-9

 

2018年10月在国际顶级学术期刊《Science》发表题为“An electron transfer path connects subunits of a mycobacterial respiratory supercomplex”的研究论文，解析耻垢分枝杆菌呼吸链超级复合物III2IV4SOD2的高分辨率电镜结构，揭示生命体内一种新的醌氧化与氧还原相偶联的电子传递机制。此外，我们首次通过结构生物学的研究，发现超氧化物歧化酶直接参与呼吸链系统氧化还原酶超级复合物的组装，并协同工作的现象。链接：http://doi.org/10.1126/science.aat8923

授权的国家发明专利

1. 一种人源 ATP 合成酶的纯化方法（ZL 2022 1 0387022.2）发明人：贡红日、饶子和、赖越峥

2. 一种人源呼吸链复合物I的纯化方法（ZL 2022 1 0351749.5）发明人: 贡红日、徐金旭、周珊

天津市生物化学与分子生物学会理事长

天津市医学会微生物学与免疫学分会委员

天津市传染病疫情风险评估专家组成员

天津市南开区青年联合会第七届委员会委员

中国防痨协会青年理事会委员

中华医学会结核病学分会基础学组委员

本科生《致命的敌人》

南开大学教书育人先进个人

南开大学青年五四奖章获奖者

天津青年创新能手

吴瑞奖学金