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X-Laboratory for Ion-Channel Engineering

(离子-通道工程研究组)

Beijing Advanced Innovation Center for Biomedical Engineering

Beihang University, School of Biological Science and Engineering


From Scientific Discovery of Ion Channels to Engineering Design of Bioacuators and Biosensors


Principle Investigator: Xiaodong LIU, Ph.D. (刘晓冬)




Welcome to the X-Lab!


LAB DESCRIPTION



离子通道作为“生命系统中的三极管”,通过调控离子时空动态等方式密切参与生命活动。本实验室主要关注离子通道及离子信号,尤其是钙离子通道(电压门控型CaV和瞬时受体电位型TRP)以及钙离子信号,深入理解 CaV1及TRPP门控-结构-信号(Structure-Gating-Signaling)间的机制关联。

践行“分子生物医学工程”这一重要学科发展方向和趋势,本实验室秉承(生物医学)工程的理念和方法致力于研究离子通道的阈下行为等重要过程,主要研究兴趣在于:利用生物-工程原理将生物元件、外源因子与兴奋性细胞膜相结合以重建离子通道复合体的功能及病生理。上述的生物原件包括通道亚基、调制因子、信号蛋白和电解质等;常用的外源因子为小分子化合物、材料/力场、光电器件和计算机/单元等。

离子通道能够感知跨膜电压、离子信号、机械力及电磁辐射等多种模态外源性激励,这些非凡能力令人称奇,然而离子通道又是怎样在亚分子、分子及细胞水平上传感、转换及编码这些激励的能量和信息呢?综合运用电生理、生化、分子生物学及光学成像,以及生物物理建模、工程设计及分析等多种方法,我们以发现离子通道与离子信号的新机制、新现象和重要病生理为己任,同时基于离子通道开拓生物工程创新和物质世界新认知。

当前的具体研究方向包括在分子和细胞水平上的信息处理:感觉信号及神经振荡;另一主要方向是兴奋性细胞的可塑性:兴奋-转录偶联及钙通道/钙信号。同时,基于这些研究的前沿突破,本实验室着力开发离子-通道相关的新工具、新方法和新仪器,催生新的发现,推动新的应用。



Our research has been in the field of ion channels and ionic signaling, mainly about calcium channels (voltage-gated calcium channels CaV and transient receptor potential channels TRP) and calcium signaling. Major interests are on in-depth gating mechanisms in relation with cell signaling (Structure-Gating-Signaling) for CaV1 and TRPP channels. We are particularly attracted by the amazing capabilities of the ion-channel system, curious about how exactly the stimuli (i.e., energy/information) are transduced or encoded at atomic (e.g., ions), molecular (e.g., proteins) and cellular (e.g., neurons) levels? The methodologies span from electrophysiology, optical imaging, molecular & structural biology to biophysical modeling and engineering design & analysis. We are also interested in developing de novo tools/methods based on our scientific discoveries.












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Improved calcium sensor GCaMP-X overcomes the calcium channel perturbations induced by the calmodulin in GCaMP



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GCaMP-X相关质粒全球索取情况 (不完全统计,2020.2更新)


Global requests of GCaMP-X plasmids (incomplete summary,updated 2020.2)
























左佳琪同学在X-Lab完成的本科毕设工作评为北航生医学院2020优秀毕业论文 2020.6


X-LAB获得北京市自然科学基金资助: 重点(医学 刘晓冬)及 青年(生物科学 杨亚雄)各一项 2020.1


X-LAB获得国家自然科学基金资助:面上(医学部,刘晓冬)及 青年(数理学部,杨亚雄)各一项 2019.8


X-LAB博士生获得国际离子通道大会(7th IICC, Hangzhou China) excellent poster award 2019.6


黎文祥同学在X-Lab完成的本科毕设工作评为北航生医学院2019优秀毕业论文 2019.6


X-LAB博士后杨亚雄获得中国博士后基金第64批面上资助 2018.11 公示名单


X-LAB博士生获国际钙信号与细胞功能(12th SCSC)会议 Best poster award 2018.7


X-LAB获清华大学优秀博士学位论文奖 2018.7


X-LAB博士生杨亚雄顺利通过博士论文答辩,并入选“中国博士后创新人才支持计划”,祝贺! 2018.5 2018博新计划公示名单


X-LAB杨亚雄、刘楠、何元源合作完成的工作在线发表于《Nature Communications》2018.4 Improved calcium sensor GCaMP-X overcomes the calcium channel perturbations induced by the calmodulin in GCaMP Tsinghua Med News


X-LAB与清华大学结构生物学中心研究人员合作完成的工作在线发表于《Nature Communications》2018.3 Cryo-EM structure of the polycystic kidneydisease-like channel PKD2L1 Tsinghua Med News


X-LAB博士生刘楠顺利通过博士论文答辩,并即将赴云南大学生命学院任教,祝贺! 2017.6


X-LAB博士生刘楠、杨亚雄、葛琳合作完成的工作在线发表于《eLife》2017.1 Cooperative and acute inhibition by multiple C-terminal motifs of L-type Ca2+ channels Tsinghua NEWS