学术名人堂之Ehud Gazit教授：至繁归于至简

Ehud Gazit 

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著名生物化学家、生物物理学家、生物纳米技术学家

以色列特拉维夫大学Blavatnik药物研发中心主任，Laura Schwratz-Kipp生物技术研究所主任，神经衰退性疾病生物技术研究中心主任，特拉维夫大学生命科学系、材料科学与工程系教授

课题组官网：

http://gazit-lab.tau.ac.il/home

基本情况介绍

犹太人被誉为世界上最聪明的人群，其科研能力可从在诺贝尔奖获得者中所占的比例窥见一斑。作为当今犹太科学家的典型代表， Gazit教授的科研思路独特、另辟蹊径，在基础生物学、生物医学和纳米材料与技术等领域颇有建树，开创和引领了多个研究方向。

Gazit教授长期致力于研究生物有机材料的自组装过程，探索其可控制备方法，揭示成分、结构及性质间的构效关系；尤其以多肽纳米技术、肽核酸技术和生物代谢底物为基础，开发智能生物材料在各个领域的应用。可以肯定地说，研究多肽自组装的科研人员都绕不开Gazit教授的文章。其研究领域主要集中于分子组装和纳米结构体系的构建，尤其是基于生物有机小分子的仿生体系组装与物理化学机理、性能和应用的研究。具体研究方向包括：淀粉样蛋白聚集与神经系统疾病；多肽分子的纳米组装与应用；蛋白质折叠与稳定；以及基于生物分子水平上构建具有特殊功能的自组装体等。截至目前，Gazit教授发表SCI论文400余篇，多篇论文被选为国际主流学术刊物的封面文章，并应邀在各类顶级综述性期刊多次撰写文章和评论；获得了118项研究专利，其中美国专利40项。其课题组在生物有机材料自组装以及功能应用领域处于国际领先水平。

由于其在多肽自组装与神经衰退性疾病领域里的巨大成就，Gazit教授获得了无数奖项与荣誉，包括Dan David奖， Teva研究奖、Hestrin杰出青年科学家奖、Kadar杰出研究奖、英国皇家化学会会士，意大利皇家骑士爵位等；并出任了一系列科研领导职务，包括特拉维夫大学副校长（负责研发方面的工作）、以色列科技部首席科学家、以色列国家研究与发展委员会委员、欧洲分子生物学组织成员、国际生物化学与分子生物学联合会提名委员会委员等。今天，就让我们快速浏览一下Gazit教授的主要学术贡献。

研究内容分类介绍

综述性文章：Acc. Chem. Res. 2018, 51, 2187–2197; Chem. Soc. Rev. 2018, 47, 3406-3420; J. Nanopart. Res. 2018, 20, 125; Science 2017, 358, eaam9756; Chem. Soc. Rev. 2016, 45, 3935-3953; Chem. Soc. Rev. 2014, 43,6881-6893; Chem. Soc. Rev. 2007, 36, 1263–1269; FEBS J. 2007, 274, 317–322; FASEB J. 2002, 16, 77–83.

1. 多肽纳米技术

芳香短肽自组装的研究是Gazit教授的代表性成果。其率先报道的关于淀粉样蛋白聚集的最小组装单元（苯丙氨酸二肽）的文章（Science 2003, 300, 625-627）是多肽自组装领域里的经典和奠基性文章之一；并基于此拓展到其他短肽分子体系。截至目前，全世界多达百余课题组在研究芳香短肽自组装体系，包括中国分布于各大科研院所的十几个课题组。

具体研究贡献有：

（1）开创并引领以苯丙氨酸二肽为代表的超短肽基智能生物材料研究领域。该系列超分子材料形貌多样可控，物化性能广泛，比如具有优良的成胶性能、接近于钢强度的机械性能、可与传统无机材料媲美的压电、热释电和铁电性能，以及具有可见光区的发光性能等。可以说芳香族超短肽自组装体革新了人类对生物有机材料的传统认识，大大拓展了生物基智能材料的应用领域。

代表性成果：Adv. Mater. 2017, 1704551; Nature Comm. 2017, 8, 1365; Nature Comm. 2016, 7, 13190; Nature Comm. 2016, 7, 13482; Nature Phys. 2016, 12,926-930; Sci. Adv. 2016, 2, e1500827; Nature Commun. 2015, 6, 8615; Nature Commun.2014, 5, 5219; J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 963-969; Angew. Chem. Int. Ed.2010, 49, 3018-3021; Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 9939-9942; ACS Nano, 2010,4, 610-614; Adv. Mater. 2007, 19, 1485-1488; Adv. Mater. 2006, 18, 1365-1370;Nano Lett. 2006, 6, 1594-1597; Nano Lett. 2004, 4, 581-585; Science 2003, 300,625-627.

图片来源：Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 6881-6893

（2）首次将气相沉积技术引入到生物分子自组装体系，并制备出多肽基二维阵列结构。尤其指出的是，该类型阵列的形貌、厚度以及光电性能可被精确调控，从而达到具有极高的比表面积、超疏水、极高的压电系数和快速充放电等多种性能，可用做电极修饰、自清洁表面、高灵敏度传感器、柔性电子器件和超级电容等多个领域。

代表性成果：J. Nanosci. Nanotechnol. 2011, 11, 9282-9286; Small 2010, 6, 825–831; J. Mater. Sci. 2010, 45, 6374-6378; Nature Nanotechnol. 2009,4, 849-854; Nano Lett. 2009, 9, 3111-3115; Nature Nanotechnol. 2006, 1,195-200.

图片来源：Nature Nanotechnol. 2009, 4, 849-854

（3）率先提出多肽自组装半导体的概念，并在该领域做出开创性的工作。利用芳香短肽分子自组装成寡聚量子点，然后基于寡聚量子点进一步组装成超分子半导体结构。该工作一经报道就引起广泛关注，并在Nature杂志作专题报道（Nature 2010, 468, 516–517）。在此基础上进一步通过改变氨基酸手性、金属离子掺杂、分子氧化或者更换溶剂等多种调控手段，实现了对生物有机超分子半导体的形貌以及光电性能的精确调控。更多细节介绍，请参考https://go.nature.com/2MgoxSF。

代表性成果：Nature Commun. 2018, 9, 3217; Science 2017, 358,eaam9756; Nature Nanotechnol. 2016, 11, 309-310; J. Am. Chem. Soc. 2010, 132,15632-15636; Adv. Mater. 2010, 22, 2311-2315; Nano Lett. 2009, 9, 3111-3115; Appl.Phys. Lett. 2009, 94, 261907.

图片来源：Science 2017, 358, eaam9756

2. 功能代谢底物组装技术

Gazit教授另一个代表性的工作是：拓展了amyloid的定义，使其从传统的淀粉样蛋白延伸至更广泛的能自组装成”cross-β”结构的生物代谢分子，并开创了简单生物代谢底物自组装的研究领域。率先发现单个氨基酸、核苷酸和其他生物小分子可以自组装成具有淀粉样蛋白纳米纤维特性的组装体结构，让人类对先天性代谢紊乱有了新的认识，同时为神经衰退性疾病，比如苯丙酮尿症（PKU），的病因学研究提供了新的思路。开创了通过利用代谢底物小分子抑制或解组装amyloid蛋白聚集体，从而减轻甚至治疗神经系统衰退性疾病的新思路。由此开发出的基于α-氨基异丁酸的抑制淀粉样蛋白聚集的药物目前处于临床二期试验阶段，并被选为2008年AUTM高校科研转化100项创新成就之一。

（1）在国际上首次提出代谢淀粉样蛋白这一新概念（metabolite amyloid），并将其拓展至非多肽生物基功能分子体系，包括单个氨基酸、核苷酸和多种新陈代谢小分子等。系统、详细地考察了各种功能代谢小分子的自组装形貌、光电性能以及在生物体内的潜在应用。

代表性成果：J. Nanopart. Res.2018, 20, 125; Isr. J. Chem. 2017, 57,729-737; Adv. Mater. 2016, 28,2195-2200; Sci. Adv. 2015, 1, e1500137; Nature Chem. Bio. 2012, 8, 701-706.

图片来源：Adv. Mater. 2016, 28, 2195-2200

（2）利用双分子荧光互补技术，在国际上首次示踪观察了淀粉样蛋白分子聚集过程中形成的二聚体结构，并近一步利用该技术筛选出对淀粉样蛋白多肽聚集具有显著抑制作用的小分子抑制剂。在此基础上，进一步利用功能代谢底物组装体的自身荧光，实现了对代谢淀粉样蛋白聚集动力学的体内、原位、实时示踪与监测。该系列成果为阐释生物有机分子聚集体固有的光电性能与新陈代谢活动之间的关系提供了快速、简单、有效的研究方法，进而为调控新陈代谢活动提供了可能。

代表性成果：Angew. Chem. Int. Ed. 2018,10.1002/anie.201806565; Chem. Commun. 2017, 53, 7294-729; Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 2062-2067.

图片来源：Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 2062-2067

3. 肽核酸技术

作为生物有机材料自组装领域的集大成者，Gazit教授开创了将多肽纳米技术和DNA纳米技术相结合的研究领域，首创出新的生物光电功能材料——肽核酸自组装体，其结构融合了多肽骨架氢键和DNA碱基互补配对作用。这种1+1>2的整合促使该类型超分子材料具有多种独特的性能，如发光范围囊括整个可见光区域的光学性能、电致发光的光电转换性能、具有极大的反射率从而可用于人工模拟夜视眼的光子晶体性能等。相关文章作为《Nature Nanotechnology》当期的封面报道，并在创刊十周年时被选为领先技术之一。

代表性成果：Peptide Sci. 2017, 108, e22930; Adv. Mater. 2016,28, 2195-2200; Nature Nanotechnol. 2015, 10, 353-360.

图片来源：Nature Nanotechnol. 2015, 10, 353-360

总之，在软材料自组装领域，Gazit教授毋庸置疑是首屈一指的大家，其成果引领和带动了多个学术方向。作为抛砖引玉，本文简单介绍了Gazit教授具有代表性的几个研究方向，并列出其近几年的学术成果。更详细的成果介绍，请查看Gazit教授的课题组网站（http://gazit-lab.tau.ac.il/home）。近些年，Gazit教授频繁往返于中国与以色列，为两国政府科研合作出谋划策，并先后与国内多家科研院所建立了良好的合作关系，对国内科研帮助巨大。在此，衷心感谢Gazit教授对中国科研的提携，并祝愿Gazit教授取得更大成就.

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