研究内容
本课题组主要研究生物大分子结构动态、变化过程及功能。发展计算模拟和人工智能方法进行生物大分子动态结构的精准、高效检测；融合固体核磁共振及生物化学等技术，发挥学科交叉优势，研究膜蛋白动态结构调控、动态-功能关联等；探索结构及动态在重大疾病中的作用，并基于此进行靶向药物的设计和开发。近几年，课题组围绕生物分子结构动态问题，研究揭示了纳秒级集体运动对水通道蛋白功能的关键贡献，首次证明蛋白质的快速运动具有功能意义；提出了高动态蛋白结合过程的柔性选择（flexible selection）模型，解释了高动态蛋白兼具选择性和亲和力的原因；开发出靶向蛋白动态结构的前列腺癌抑制剂。近五年在Sci. Adv., JACS, Nat. Commun., Adv. Sci., JACS Au等国际权威期刊上发表论文20余篇。
研究方向一：多学科交叉研究跨膜运输蛋白结构动态与功能
跨膜运输蛋白负责细胞内外物质的高效交换与信息传递，在维持细胞稳态、介导跨膜物质运输及调控细胞凋亡中具有至关重要的作用。跨膜运输蛋白结构变化与动态是决定其运输功能的关键因素。课题组充分发挥多学科交叉优势，发展新型计算化学模拟方法，结合固体核磁共振技术、膜片钳及其它生物化学手段，研究跨膜通道及跨膜转运蛋白运输功能的动态结构基础。为相关疾病的致病机理认识及治疗奠定基础。
研究方向二：用于蛋白质设计和模拟的人工智能新算法开发
蛋白质设计打破自然进化限制，能按需求创造全新蛋白质，为解析蛋白质结构与功能关系提供关键工具。伴随人工智能技术的进步，蛋白质设计得到了飞速的发展和革命性突破。课题组聚焦于开发基于物理过程的蛋白质设计和结构模拟人工智能方法，设计具有结构变化能力的膜通道及转运蛋白，为蛋白功能的深入理解及优化提供基础。
研究方向三：高动态蛋白结构系综及其靶向药物设计
生物大分子结构动态是其固有性质，也是其行使功能的必要基础。50%以上的人类神经退行性疾病及70%以上的癌症都与结构高度动态的蛋白质相关联，研究结构动态对于重大疾病致病机理及新药研发等人类生命健康问题具有重要意义。课题组发展高效采样方法，获得蛋白质动态结构系综及药物分子结合过程。基于此进行动态结构靶向药物开发，开发神经退行性疾病和肿瘤新型药物。
课题组成员
PI：段谟杰
博士研究生：梁宽、陈建文
硕士研究生：倪连捷、段金羽、罗志毅、祁梦源、夏洋、王家欣、李文博
已毕业学生
付亮，硕士（2026届），中国科学院精密测量与科学研究院
代表性论文
1. Yan Zhang, Weijing Zhao, Mojie Duan*, Yang Shen, Huayong Xie, Qiong Tong, Yongxiang Zhao, Jun Yang*. Diverse regulations of functional dimerization of a sugar transporter by different interfacial lipids. Nat. Commun., 2026. 17,3062.
2. Liang Fu, Beifeier Li, Kuan Liang, Zirui Zhao, Lianjie Ni, Jinyu Duan, Zhiyi Luo, Zheng Zheng, Mojie Duan*. Multisite phosphorylation regulates the structure and auto-inhibitory function of the intrinsically disordered N-terminal domain of p53. JACS Au, 2026, 6,1573-1584.
3. Huayong Xie, Yuefang Gan, Weijing Zhao, Mojie Duan*, Yang Shen, Huan Tan, Yan Zhang, Qiong Tong, Yongxiang Zhao, Jun Yang*. Dynamic structures of a membrane transporter in native cellular membranes. Sci. Adv., 2025, 11, eadv4583.
4. Kuan Liang, Lydia Mathew, Liang Fu, Aswin Srivatsav, Jinyu Duan, Lianjie Ni, Zhiyu Luo, Shobhna Kapoor*, Mojie Duan*. Development of force field parameters for the atomic simulations of Mycobacterial membranes. Commun. Chem., 2025, 8, 345.
5. Huan Tan, Mojie Duan*, Huayong Xie, Yongxiang Zhao, Hui Liu, Minghui Yang, Maili Liu, Jun Yang.* Fast collective motions of backbone in transmembrane α helices are critical to water transfer of aquaporin. Sci. Adv., 2024, 10, eade9520.
6. Huan Tan, Weijing Zhao, Mojie Duan*，Yongxiang Zhao, Yan Zhang*, Huayong Xie, Qiong Tong, Jun Yang*. Native Cellular Membrane Facillitate Channel Activity of MscL by Enhancing Slow Collective Motions of Its Transmembrane Helices. J. Am. Chem. Soc., 2024, 146:31472-31485.
7. Haiyi Chen, Yuxin Zhou, Xinyue Wang, Xin Chai, Zhe Wang, Ercheng Wang, Lei Xu, Tingjun Hou*, Dan Li*, Mojie Duan.* Discovery of Novel Anti-Resistance AR Antagonists Guided by Funnel Metadynamics Simulation. Adv. Sci., 2024, 2309261.
8. Huiying Yang, Daihong Zhou, Zhangyi Zhou, Mojie Duan*, Hao Yu.* Mechanistic Insight into the Mechanical Unfolding of the Integral Membrane Diacylglycerol Kinase. JACS Au, 2024, 4,1422-1435.
9. Yanqi Liu, Lydia Mathew, Chaofan Yu, Liang Fu, Zhengyu Shu*, Shobhna Kapoor*, Mojie Duan*. The Molecular Mechanism of Fluorescence Lifetime of Fluorescent Probes in Cell Membrane. J. Phys. Chem. Letter, 2024, 15, 12293-12300.
10. Na Liu#, Yue Guo#, Shangbo Ning, Mojie Duan*. Phosphorylation regulates the binding of intrinsically disordered proteins via a flexible conformation selection mechanism. Comms. Chem., 2020, 3:123.
