劉雷（中科院上海生命科學研究院研究員）

個人信息

所系名稱 系統(tǒng)生物學實驗室

性別 男

專業(yè)名稱生物信息學

行政職務 研究組長

個人簡介

1988年北京大學生物系獲得學士學位，1991年在中國科學院發(fā)育生物學研究所獲得碩士學位，1994年獲得美國康涅狄格大學分子與細胞生物學系碩士學位，1997年獲得美國康涅狄格大學分子與細胞生物學系博士學位。1997年--1999年在美國康涅狄格大學計算機系做博士后研究，1999年始任美國伊利諾伊大學香檳分校（UIUC）生物技術中心生物信息學實驗室主任，2000年任美國伊利諾伊大學香檳分校動物學系兼職助理教授，2002年任美國伊利諾伊大學香檳分校、國家超級計算中心(NCSA) 兼職研究員，2003年-2006年3月任上海生物信息技術研究中心客座研究員，2006年4月任上海生物信息技術研究中心研究員。2007年6月到中科院上海生科院系統(tǒng)生物學重點實驗室任"百人計劃"研究員，并共同負責生物信息學平臺。是國際計算生物學學會會員，Genome Letter雜志編委成員，獲得美國國家科學基金(NSF)物基因組研究獎，美國國家衛(wèi)生研究所(NIH) 皮膚病研究中心獎和NCSA教師獎。在國際權威科學雜志上發(fā)表科學論文30多篇。

研究方向

生物網(wǎng)絡，計算系統(tǒng)生物學，系統(tǒng)建模，生物醫(yī)學信息學，醫(yī)學數(shù)據(jù)挖掘

研究工作

計算系統(tǒng)生物學

細胞是一個復雜的系統(tǒng)，包含了成千上萬的成份和相互作用。傳統(tǒng)的分子生物學主要研究個別的成份和反應。系統(tǒng)生物學從整個細胞體出發(fā)，研究整個系統(tǒng)或子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，功能，與特性。自上世紀九十年代以來，高通量生物技術為系統(tǒng)生物學研究提供了海量數(shù)據(jù)。許多物種的基因組，特別是大量微生物的基因組，被完全破解。表達組，蛋白質(zhì)組和代謝組的數(shù)據(jù)也在飛速增加。如何對這些海量數(shù)據(jù)進行分析，從而找到系統(tǒng)水平上的規(guī)律是當代生物學面臨的巨大挑戰(zhàn)。計算系統(tǒng)生物學就是利用各種計算和數(shù)據(jù)挖掘的手段，通過數(shù)據(jù)整合建立海量數(shù)據(jù)的分析方法及數(shù)學模型，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能特性。計算系統(tǒng)生物學中的一個基本方法是生物網(wǎng)絡。生物網(wǎng)絡是把復雜的細胞內(nèi)系統(tǒng)抽象成由點線組成的，在數(shù)學圖論意義上的網(wǎng)絡。點表示系統(tǒng)中的成分，連接點的線表示相互作用，線是可以有方向的。本人從事的研究是基于生物網(wǎng)絡，研究其拓譜結(jié)構(gòu)特性和動態(tài)特征，以及生物網(wǎng)絡的比較與進化。生物網(wǎng)絡研究可分為拓譜結(jié)構(gòu)和動態(tài)系統(tǒng)模型兩大方向。拓譜結(jié)構(gòu)分析研究網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)特征，如連接度，模塊化結(jié)構(gòu)，無尺度結(jié)構(gòu)等。網(wǎng)絡的拓譜結(jié)構(gòu)是靜態(tài)的，不能描述系統(tǒng)的變化。而個種生物功能大多表現(xiàn)在生物網(wǎng)絡的動態(tài)上。動態(tài)系統(tǒng)模型在拓譜結(jié)構(gòu)的基礎上構(gòu)建數(shù)學模型描述系統(tǒng)的動態(tài)過程，模擬和預測系統(tǒng)的變化。最近的一個項目比較了葉綠體和藍藻的代謝網(wǎng)絡拓譜結(jié)構(gòu)。葉綠體在進化上是從藍藻通過內(nèi)共生轉(zhuǎn)變而來。通過代謝網(wǎng)絡拓譜結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)了共性和不同，為進一步的網(wǎng)絡進化研究打下了基礎。同時建立了一系列網(wǎng)絡模塊化分析與比較的方法。