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出版者:Springer Verlag

作者:Gulizia, Michele M. (EDT)

出品人:

页数:448

译者:

出版时间:

价格:159

装帧:HRD

isbn号码:9788847006355

丛书系列:

图书标签:

• 心脏病学
• 心血管疾病
• 最新进展
• 临床心脏病学
• 心脏健康
• 医学教育
• 医学研究
• 病例研究
• 心脏介入
• 心电生理学

结构生物学前沿进展：从分子机制到疾病治疗的综合视角 图书简介 本书旨在为结构生物学、生物物理学、生物化学以及相关生命科学领域的研究人员、研究生和资深本科生提供一个全面而深入的视角，聚焦于当前该领域最前沿的研究方向、核心技术突破以及它们在理解生命过程和开发新型疗法中的应用。我们避免探讨心脏病学领域的特定研究，而是将重点完全放在结构生物学领域内，涵盖从基础理论到实际应用的广阔范围。 第一部分：结构生物学的基石与技术革新 本部分系统回顾了现代结构生物学赖以发展的基础，并详细阐述了近年来驱动该领域飞速发展的关键技术进步。 第一章：高分辨率结构的解析策略 本章深入剖析了当前用于解析生物大分子三维结构的主要方法。 X射线晶体学的新纪元： 重点介绍新型同步辐射光源（如 XFELs）的应用，如何克服传统晶体学在解析膜蛋白和瞬态结构方面的局限性。探讨相位确定技术（如分子置换、重原子替换和硫醇交换）的最新优化，以及在极低温（Cryo-EM 时代之前）结构解析中的应用策略。 冷冻电子显微镜（Cryo-EM）的革命性进展： 详细阐述单颗粒分析（SPA）和微晶体电子衍射（MicroED）的技术细节。涵盖从样本制备（玻璃化、冷冻干燥）到数据采集、三维重建、分辨率提升和原子模型拟合的全流程。特别关注对柔性蛋白、异构体混合体和细胞器内复合物的解析能力。 核磁共振波谱（NMR）在动态结构研究中的地位： 讨论固体和溶液NMR在研究大分子间相互作用、膜蛋白和低丰度蛋白结构方面的优势。聚焦于先进的脉冲序列设计，如何获取高时间分辨率的构象变化信息和分子动力学数据。 整合结构生物学： 介绍如何将来自不同技术平台（如 Cryo-EM、X射线、NMR、小角度散射 SAXS/SANS）的数据进行融合，以构建更完整、更具生理相关性的模型。讨论计算方法在整合不同尺度信息中的作用。 第二章：先进的计算方法与人工智能赋能 结构生物学的未来越来越依赖于强大的计算工具。本章专注于描述这些新兴的计算范式。 蛋白质结构预测的突破： 详细解析基于深度学习的结构预测算法（如 AlphaFold 和 RoseTTAFold）的工作原理、训练数据集的构建、对预测结果的可靠性评估（如 pLDDT 值分析），以及它们如何改变了结构生物学家的工作流程——从“先做实验再解结构”到“先预测模型再验证实验”。 分子动力学模拟（MD）的尺度扩展： 探讨大规模并行计算（HPC）和增强采样技术（如 Replica Exchange, Metadynamics）如何使模拟时间尺度扩展到微秒甚至毫秒级别。关注如何利用这些模拟来捕捉构象转换、配体结合动力学和膜环境下的蛋白质行为。 结构生物信息学与数据库： 讨论 PDB、EMDB 等核心数据库的最新发展，以及如何利用大规模结构数据进行功能预测、序列-结构比对和生物学意义的挖掘。 第二部分：功能性复合物的结构解析与机制阐明 本部分聚焦于应用上述技术，揭示生命活动中最核心的分子机器的工作机制。 第三章：膜蛋白与信号转导的结构基础 膜蛋白是药物设计的主要靶点，其结构解析难度大，但意义非凡。 G 蛋白偶联受体（GPCRs）的构象景观： 阐述 GPCRs 如何通过配体结合实现活性、非活性和中间状态的转换。介绍利用 Cryo-EM 解析处于不同激活状态（如激动剂结合、拮抗剂结合、与 G 蛋白或 $eta$-arrestin 耦合）的 GPCR 复合体的具体案例和挑战。 离子通道与转运体： 聚焦于跨膜离子通道（如电压门控通道）如何通过快速的构象变化实现对离子的选择性通透。分析结构研究如何揭示其门控机制、失活机制以及与调节蛋白的相互作用界面。 膜蛋白的稳定化与纯化策略： 深入探讨使用纳米盘、脂质立方体和聚合物嵌段共聚物等技术，如何有效地从天然膜环境中提取并稳定膜蛋白，以进行高分辨率结构解析。 第四章：核酸-蛋白相互作用与基因调控 本章关注生命信息传递核心的分子机器。 核糖体与转录机器的组装与调控： 探讨核糖体、RNA 聚合酶和剪接体等巨型分子机器的动态组装过程的结构解析。关注调控因子如何通过结合特定的结构域来启动或抑制这些过程。 染色质结构与表观遗传调控： 介绍组蛋白修饰酶、阅读器和写入器复合物的结构解析。分析如何通过结构信息来理解组蛋白的化学修饰如何影响局部染色质的可及性，从而调控基因表达。 CRISPR-Cas 系统的分子机制： 详细阐述 Cas 蛋白（如 Cas9、Cas12）如何通过引导 RNA 识别靶 DNA/RNA，以及如何利用结构生物学原理指导下一代基因编辑工具的设计。 第五章：分子机器的动态机制与自组装 生命活动本质上是动态的过程，本章探讨如何捕捉和解析这些运动。 酶促反应的“快门效应”： 结合 MD 模拟和时间分辨技术，解析酶催化循环中的关键过渡态结构。重点分析底物结合、催化和产物释放各个步骤中的构象柔性。 细胞骨架蛋白的聚合与解聚： 探讨肌动蛋白、微管蛋白等纤维状蛋白如何通过精确的、可逆的自组装过程，形成和解构细胞的结构支架。结构生物学如何解释这些过程对细胞运动和形态发生的影响。 分子伴侣与质量控制系统： 分析如 Hsp70/Hsp90 等分子伴侣如何识别、折叠或降解错误折叠的蛋白质。结构研究揭示了 ATP 水解驱动的构象变化如何调控其底物结合和释放的效率。 第三部分：结构生物学的转化应用 本部分将视角从基础研究转向实际应用，特别是药物发现和疾病机制的结构基础研究。 第六章：基于结构的药物设计（SBDD）的最新范式 结构信息是理性药物设计的核心驱动力。 靶点验证与先导化合物的优化： 介绍如何利用高分辨率结构快速识别结合口袋、评估结合亲和力。重点讨论如何利用蛋白质-配体复合物结构指导片段基础药物设计（FBDD）和共价抑制剂的设计。 蛋白质-蛋白质相互作用（PPIs）的抑制剂设计： 阐述传统小分子药物难以解决的大表面积 PPIs 靶点。介绍利用结构信息设计肽类模拟物、环肽或小分子分子胶的策略，以干扰关键的疾病相关相互作用。 抗体工程与结构生物学： 讨论如何利用抗体-抗原复合物的结构来优化抗体的结合特异性、亲和力，并指导双特异性抗体或抗体偶联药物（ADCs）的工程化设计。 第七章：疾病相关复合物的结构解析 本章选取数个具有代表性的、非心血管相关的疾病领域，展示结构生物学的强大解释力。 神经退行性疾病的聚集体结构： 详细分析阿尔茨海默病中的淀粉样蛋白、帕金森病中的 $alpha$-突触核蛋白等纤维的 Cryo-EM 结构。探讨这些纤维结构如何解释不同疾病之间的分子异质性，并指导针对纤维核心的抑制剂开发。 病毒入侵与免疫逃逸机制： 聚焦于当前重要的病毒（如流感病毒、新型冠状病毒）的表面蛋白（如血凝素、刺突蛋白）与宿主受体的复合物结构。分析这些结构如何揭示病毒入侵途径和疫苗设计的靶点。 癌症中的激酶抑制剂抵抗机制： 利用结构和动力学方法，解析耐药突变如何改变激酶活性位点的几何形状，从而导致已有抑制剂失效。介绍如何据此设计出能够克服常见耐药突变的第二代或第三代抑制剂。 本书通过整合跨学科的技术和理论，为读者描绘了一幅宏大且精细的结构生物学全景图，强调从高分辨率图像到生理功能再到疾病干预的完整科学链条。读者将获得理解复杂生命现象所需的结构工具箱和思维框架。

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这本书带给我的阅读体验，更像是一次与行业内顶尖专家的深度对话，而不是枯燥的教科书复述。它巧妙地平衡了理论深度与临床实用性，没有陷入纯粹的实验室数据堆砌，而是将最新的基础研究成果，迅速转化为对日常病患护理的指导意义。比如，关于心衰患者的个体化药物剂量调整那一章，作者引用了多个真实世界的临床观察数据，分析了不同种族和合并症患者的反应差异，这种细腻的观察角度令人耳目一新。我注意到，书中对“人文关怀”的讨论也颇有见地，探讨了如何在追求技术极限的同时，不忽略患者的生活质量和心理支持。这本书的叙事节奏掌控得极好，时而激昂，如介绍突破性手术技术的章节，时而沉静，如反思现有治疗局限性的部分。它成功地营造了一种“我们正在共同探索未知前沿”的氛围，让我感觉自己不仅仅是在阅读，更是在参与这场知识的演进。

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我必须要提一下这本书在系统性和逻辑架构上的出色表现。它并非简单地将最新的研究成果罗列出来，而是构建了一个清晰的知识网络。从基础病理生理学的最新认识，到诊断技术的迭代升级，再到多学科协作模式的探讨，每部分之间的衔接都非常自然流畅。特别是它对现有指南差异的梳理，非常到位，它没有盲目推崇任何一家机构的指南，而是客观地呈现了不同学派的观点交锋，这对于需要做出独立临床决策的读者来说，提供了宝贵的批判性思维基础。书中的插图和流程图设计得极其用心，很多复杂的决策树被简化成了易于理解的视觉模型，大大降低了消化高难度信息的门槛。这本书的价值在于，它不仅告诉你“是什么”，更会引导你思考“为什么是这样”，以及“未来可能如何变化”。它不仅仅是一本年鉴式的更新，更像是一份为未来十年心血管医学发展趋势准备的路线图。

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说实话，当我翻开这本书时，我原本是抱着怀疑态度的，因为“时事”类的医学书籍往往更新速度跟不上实际发展，很容易变成去年的旧闻。但这本书彻底颠覆了我的预期。它对那些刚刚结束大型III期临床试验并有望在未来几个月内获批的新型生物制剂的介绍，其详细程度令人震惊，包含了剂量、副作用的初步分析，甚至对生产工艺的简要介绍。这种前瞻性在同类书籍中是极其罕见的。此外，书中对心血管影像学技术的微小进步也给予了足够的重视，例如，关于AI辅助的冠状动脉CT造影的定量分析，作者不仅展示了技术潜力，还坦诚地指出了其目前的局限性和潜在的误诊风险。这种恰到好处的平衡感，使得整本书读起来既令人兴奋，又保持着高度的审慎态度。它完美地充当了临床医生和科研人员之间的“翻译官”，有效缩短了实验室到病床的距离。

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这本书的文字风格给我留下了极为深刻的印象——它既有科学的精确性，又饱含着一种深沉的专业热情。它处理前沿问题时，没有那种故作高深的晦涩感，相反，作者善于用清晰、有力的语言来阐述复杂概念。例如，在描述新型经导管主动脉瓣置换术（TAVR）的长期随访数据时，作者的措辞充满了对患者耐受性和手术安全性的敬意。阅读体验非常具有沉浸感，就像在听一位经验极其丰富、表达能力极强的导师在为你做一对一的辅导。它提供的不仅仅是信息点，更是一种思考的框架和解决问题的思维模式。这本书的深度和广度，使得它成为我案头常备的参考资料，每次遇到疑难病例或需要回顾最新证据时，总能从中汲取到新的灵感和坚实的理论支撑。它无疑是今年心脏病学领域内，最值得深入研读的重量级文献之一。

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这本书的开篇就给了我一种扑面而来的学术气息，从心血管疾病的最新诊断标准到那些突破性的治疗方案，作者似乎将过去一年全球顶级心脏病学会议的精髓都浓缩在了这几百页之中。我尤其欣赏它对那些罕见病种的深入剖析，比如关于遗传性心肌病的最新基因编辑技术进展，那些复杂的分子生物学通路被描绘得条理清晰，即便是非专科的读者也能大致领会其核心逻辑。书中对介入心脏病学领域的更新也相当及时，等离子体射频消融术的最新指南、新型抗栓药物的临床试验数据对比，都非常详尽。阅读过程中，我经常需要停下来查阅一些背景资料，这说明它不是那种浮光掠影的综述，而是真正需要沉下心去啃的专业读物。装帧和排版也透露着一种严谨，图表清晰，参考文献的引用格式规范到几乎无可挑剔。如果你是一位正在备考专科医师资格的年轻医生，或者希望快速掌握前沿动态的临床研究人员，这本书无疑是一剂强效的“信息催化剂”，能让你在最短的时间内完成知识体系的迭代和升级。

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