10.3.1 用户成果管理流程
随着设施的开放程度越来越高，为用户服务的时间越来越长，用户的成果产出也越来越多。为了建立一个良好的用户成果管理体系，从2017年开始，设施提出了《用户成果管理流程》（图10-4），希望通过规范用户成果的管理，形成用户成果反馈的良性循环，由此建立设施用户成果的数据库，为后续的成果转移与转化等，奠定良好的数据支持基础。
图10-4 上海设施用户成果管理流程
10.3.2 典型用户成果简介
上海设施致力于提供持续、稳定、优质的用户服务，开展生命科学的前沿研究以及综合交叉领域的研究，大力发展蛋白质研究的新方法和新技术。上海设施用户的研究成果涉及生物学、医学、药学、材料学、资源与环境科学等多个领域，为各领域的科技创新提供了强有力的科技支撑。用户成果“率先破解光合作用超分子结构之谜”入选“2016年中国十大科技进展新闻”，用户成果“埃博拉病毒入侵人体的机制被破解”入选“2016年度中国医学科技十大新闻”和“2016年度中国生命科学领域十大进展”，设施内团队成果“发现提高T细胞抗肿瘤免疫功能的新方法”入选“2016年度中国科学十大进展”和“2016年度中国生命科学领域十大进展”。现对其中有代表性的研究成果简介如下。
10.3.2.1 有关剪接体组装过程之关键复合物的重要发现
2016年1月8日，清华大学施一公课题组[1]报道了在酿酒酵母剪接体组装过程中的一个关键复合物U4／U6.U5 Tri-snRNP高达0.38 nm分辨率的冷冻电镜结构。有关该成果的介绍请见365—366页“7.8.5.1 结构生物学”。
10.3.2.2 埃博拉病毒机理研究取得重大进展
2016年1月15日，中科院微生物研究所、中国疾病预防控制中心高福研究团队在Cell上发表了他们的研究成果[2]。该研究从分子水平阐释了一种新的病毒膜融合与激发机制（第五种机制）（见图10-5），这种新型机制与之前病毒学家们熟知的4种病毒膜融合激发机制都大为不同，成为近年来国际病毒学领域的一大突破。该研究为抗病毒药物设计提供了新靶点。
该研究加深了人们对埃博拉病毒入侵机制的认识，为埃博拉病毒病疫情的应对及防控，提供了重要的理论基础。
该项目的部分研究数据是通过上海设施五线六站的BL19U1而获得的。该成果入选“2016年度中国医学科技十大新闻”。
图10-5 埃博拉病毒入侵模式图
图片引自[2]。
图10-6 MLL家族蛋白质甲基转移酶活性调节的分子机制图示
图片引自[3]。
10.3.2.3 MLL家族蛋白质甲基转移酶活性调节的分子机制
2016年2月18日，中科院上海生科院生化细胞研究所国家蛋白质科学研究（上海）设施雷鸣、陈勇研究组和中科院大连化学物理研究所李国辉研究组合作，在Nature上发表了他们的研究成果（图10-6）[3]。该研究综合利用X光衍射、核磁共振和分子动力学计算模拟等多种方法，通过分析比较MLL家族蛋白质中一系列蛋白质单体及蛋白质复合物的结构，发现MLL蛋白的溶液结构是高度动态变化的。而RBBP5-ASH2L能够显著地使其结构固定在一种活性构象上，这种活性构象有利于底物和辅因子结合，从而增强MLL的甲基转移酶活性。研究为深入了解MLL家族组蛋白甲基转移酶在复合物中的正确组装、活性精确调控等，提供了坚实的结构基础。
上海设施五线六站、核磁共振分析系统、质谱分析系统、规模化蛋白质制备系统等，为其提供了技术支持。
10.3.2.4 肿瘤免疫治疗的新方法
2016年3月17日，中科院上海生科院生化细胞研究所分子生物学国家重点实验室／国家蛋白质科学研究（上海）设施许琛琦研究组和分子生物学国家重点实验室李伯良研究组在Nature上发表了他们的合作研究成果（图10-7）[4]。
图10-7 肿瘤免疫治疗的新方法图示（彩图见图版第58页）
图片引自[4]。
T细胞介导的肿瘤免疫治疗，是治疗肿瘤的重要武器，在临床上已取得了巨大的成功。但是，现有的基于信号转导调控的肿瘤免疫治疗手段，只对部分病人有效，因此亟须发展新的方法，让更多的病人受益。该项工作从代谢调控这一全新的角度，去研究T细胞肿瘤免疫反应。鉴定了胆固醇酯化酶ACAT1是调控肿瘤免疫应答的代谢检查点，抑制其活性可以增强CD8+T细胞的肿瘤杀伤能力。同时发现ACAT1抑制剂avasimibe（辉瑞公司开发的用于治疗动脉粥样硬化的药物，进行了Ⅲ期临床试验）具有很好的抗肿瘤效应，并且能与现有的临床药物PD-1抗体进行联合治疗。该项研究发现ACAT1这一药物靶点及其小分子抑制剂具有应用前景，发展了新的肿瘤免疫治疗方法。
科研人员通过上海设施复合激光显微镜系统获取信息，发现通过调控T细胞的“代谢检查点”可改变其代谢状态，使之获得更强的抗肿瘤效应功能。该成果入选“2016年度中国科学十大进展”。
10.3.2.5 揭示CRISPR-Cpf1识别crRNA以及剪切前体crRNA的机制
2016年4月21日，哈尔滨工业大学生命学院黄志伟团队在Nature上发表了他们的研究成果（图10-8）[5]。该研究揭示了CRISPR-Cpf1识别CRISPR RNA（crRNA）以及Cpf1剪切前体crRNA的成熟的分子机制。研究解析了结合crRNA的Cpf1复合物的晶体结构，确定Cpf1是一个呈三角形的单体，位于该结构中间的是一个带有正电荷的凹槽。结构观察发现一个紧密结合crRNA的六水合Mg2+对稳定crRNA的构象和激活Cpf1的催化活性起非常关键的作用。通过比较Cpf1和Cas9复合物的结构发现，LHD区域推测可能是双链DNA底物结合的PAM区域[1]。该研究发现，Cpf1在没有crRNA结合的状态下，处于松散的构象；crRNA的结合，引起Cpf1发生显著的构象变化。
图10-8 CRISPR-Cpf1结合crRNA的复合物晶体结构（彩图见图版第59页）
Helical：螺旋。（图片引自[5]）
该研究对认识细菌如何通过CRISPR系统抵御病毒入侵的分子机理，具有十分重要的科学意义；而且为成功地改造Cpf1系统，使之成为特异和高效的全新基因编辑系统，提供了结构基础；让人们可以更加高效地对目标基因进行“关闭”“恢复”和“切换”等精准“手术”，使得战胜癌症和艾滋病等疾病成为可能。
该研究利用上海设施的BL19U1线站，收集并解析了Se-LbCpf1-crRNA＿1复合物（PDB 5id6）[2]的晶体结构。(www.xing528.com)
10.3.2.6 揭示线粒体Ca2+单向转运蛋白的结构机制
2016年5月3日，中科院上海生科院生化细胞研究所／国家蛋白质科学研究（上海）设施周界文研究组及哈佛医学院V.Mootha研究团队在Nature上发表了他们的合作研究成果（图10-9）[6]。
图10-9 MCU的通道结构（详见下载图10-9，下载网址见31页脚注）
（a）单颗粒重组获得的负染电镜图；（b）Ca2+转运通道的示意图；（c）MCU五聚体的核磁结构示意图；（d）MCU单体的结构组成。（图片引自[6]）
MCU[3]作为近年来科学界的重要发现，国内外顶尖科研团队纷纷对其分子基础展开了研究，而MCU体系的复杂性给这一问题的解决带来了巨大挑战。在周界文的指导下，董颖利用上海设施的电镜分析系统，通过负染电镜的方法获得了MCU蛋白的整体形貌，发现MCU形成一个“花瓶形”的同源五聚体，然而有关MCU的精确结构信息仍然缺乏。为了攻克这样一个整体分子量达到90 kDa以上、非常具有挑战性的蛋白质结构，周界文带领核磁技术主管刘志军，依托Bruker 900 MHz（B900）核磁谱仪，研发了一整套高效的膜蛋白核磁技术，为该结构的解析提供了强有力的技术支撑。该结构是截至该成果发表时世界上使用核磁共振技术解析出的最大的离子通道结构。
10.3.2.7 光合作用超级复合物的结构研究获重大进展
2016年5月18日，中科院生物物理研究所柳振峰研究组、章新政研究组与常文瑞、李梅研究组在Nature上发表了合作研究成果（图10-10）[7]。该研究通过单颗粒冷冻电子显微镜技术，首次揭示了菠菜PSⅡ-LHCⅡ超级复合物的总体结构特征和各亚基的排布规律。研究结果解析了菠菜PSⅡ核心复合物与其外周的主要捕光复合物LHCⅡ三聚体、次要捕光复合物CP29和CP26之间相互装配和识别的机制与位点。并且，在对菠菜PSⅡ-LHCⅡ超级复合物内部高度复杂的色素网络进行深入分析的基础上，发现了LHCⅡ、CP29以及CP26向核心天线复合物CP43或CP47传递能量的途径。同时，对于在光保护过程中发挥作用的潜在能量淬灭位点也进行了定位。研究结果对于进一步在分子水平理解PSⅡ-LHCⅡ超级复合物中的能量传递时间动力学和光保护机理具有重要意义。
图10-10 菠菜PSⅡ-LHCⅡ复合物的整体结构（侧面观）（彩图见图版第60页）
图片引自[7]。
在该项研究中，上海设施电镜分析系统为其提供了充足的机时支持和技术支撑。由于PSⅡ-LHCⅡ样品的制备难度大，难以重复，而且其中一个朝向的颗粒衬度差，需要做大量的前期样品筛选工作。电镜分析系统在样品筛选和前期数据收集的过程中，起到重要作用。该研究团队在设施的电镜上筛选了约20个PSⅡ-LHCⅡ样品，并且收集到了约3 500张电镜照片，为优化样品和提高分辨率增强了信心，为进一步的突破奠定了基础。该成果入选“2016年中国十大科技进展新闻”。
10.3.2.8 N6腺嘌呤甲基转移酶复合物的晶体结构研究取得新进展
2016年5月25日，华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室殷平带领其课题组成员，在国际权威学术期刊Nature上发表了有关N6腺嘌呤甲基转移酶METTL3-METTL14蛋白质复合物晶体结构的最新科研进展[8]。有关该成果的介绍请见172页“4.1.7.1 同步辐射生物X射线小角散射在生物大分子复合物结构生物学领域的应用研究”。
10.3.2.9 揭示细胞焦亡的分子机理
2016年6月9日，北京生命科学研究所邵峰及其合作者中科院生物物理研究所王大成研究组与国家蛋白质科学研究（上海）设施的五线六站（BL18U1／BL19U1）密切合作，在Nature上在线发表长文，揭示了GSDMD蛋白以及其他gasdermin家族蛋白质介导细胞焦亡（pyroptosis）和在天然免疫中发挥功能的分子机理（图10-11）[9]。
图10-11 GSDMA3的晶体结构以及gasdermin家族蛋白质分子内自抑制的结构基础（详见下载图10-11，下载网址见31页脚注）
图片引自[9]。
该研究证明了GSDMD是炎性细胞焦亡蛋白酶诱导细胞焦亡的直接执行者，首次揭示了gasdermin家族蛋白质的N端结构域具有在膜上打孔，进而破坏细胞质膜的功能。这不仅清晰阐明了炎性细胞焦亡蛋白酶通过GSDMD诱导细胞焦亡的分子基础，也使细胞焦亡的概念得以重新定义为由gasdermin介导的细胞程序性坏死。研究结果不仅为针对GSDMD开发自身炎性疾病和败血症的治疗药物，奠定了坚实理论基础，也为后续研究其他gasdermin蛋白在程序性细胞坏死和天然免疫中可能的生理功能，开辟了道路。
10.3.2.10 HIV-1病毒包膜刺突蛋白质的跨膜区结构研究取得进展
2016年6月24日，中科院上海生科院生化细胞研究所／国家蛋白质科学研究（上海）设施周界文研究组与哈佛医学院B.Chen研究团队在Science上发表了合作研究成果（图10-12）[10]。
图10-12 HIV包膜刺突、跨膜区域的三维结构研究（彩图见图版第60页）
（a）利用液体核磁共振的顺磁探针Gd-DOTA[4]，测量4个精氨酸残基在细胞质膜内的不同包埋深度；（b）（c）HIV-1包膜刺突gp41跨膜区三聚体的核磁结构示意图。（图片引自[10]）
该研究采用液体核磁共振技术，首次揭示了HIV病毒包膜刺突（HIV-1 envelope spike）跨膜区域的精细三维结构，首次在原子水平上展示了跨膜结构区域如何锚定、稳定和调控HIV病毒包膜刺突三聚体的分子机理。为针对艾滋病病毒的疫苗设计，提供了新的思路。该研究中部分关键的核磁共振实验，依托上海设施核磁系统Bruker 900 MHz（B900）高场核磁共振谱仪来完成，核磁技术主管刘志军有针对性地优化了脉冲序列，采集了一整套高质量的核磁共振数据，为此项研究提供了强有力的专业技术服务。
10.3.2.11 揭示神经系统突触蛋白质组织的新机制
2016年8月26日，香港科技大学生命科学部张明杰及其团队在Cell杂志上发表了其研究成果（见图10-13）[11]。该研究首先对PSD-95和Syn GAP进行了生物化学和结构生物学的分析，并解析出了PSD-95和Syn GAP的复合物结构，发现PSD-95通过C端延伸的PDZ结构域，特异性地识别Syn GAP。该研究还在SynGAP的C端鉴定出一个卷曲螺旋结构域。通过这个结构域，SynGAP形成同源三聚体，并能结合多个PSD-95分子。研究发现了一类点突变，会影响SynGAP在突触后致密区的定位、富集以及对神经活动的响应，并因此改变神经细胞突触的兴奋性。
图10-13 SynGAP三聚体卷曲螺旋结构域（详见下载图10-13，下载网址见31页脚注）
图片引自[11]。
该研究发现了一种突触蛋白质组织的新机制，将有助于理解为什么这些突触蛋白质上的遗传缺陷，会导致一系列严重且常见的中枢神经系统疾病，为此类疾病治疗方法的研发，注入了新的灵感。
国家蛋白质科学研究（上海）设施BL19U1线站提供的数据，支持了该研究的大量晶体测试与优化工作。
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