蔡华清 / 博士 研究员 博士生导师
国家“杰出青年科学基金”获得者 中国科学院生物物理研究所，生物大分子全国重点实验室，研究组长
简历
1997 - 2001 北京大学，学士
2001 - 2007 耶鲁大学，博士
2007 - 2013 约翰霍普金斯大学，博士后
2013 - 2015 约翰霍普金斯大学，Research Associate
2016 - 至今 中国科学院生物物理研究所，研究员
获奖及荣誉
2025 中国细胞生物学学会 蔡司女科学家基金
2024 国家杰出青年科学基金
2022 International Dictyostelium Society Junior Faculty Award
2014 Daniel Nathans Young Investigator Award, JHU
2009 Helen Hay Whitney Postdoctoral Fellowship
社会任职
2025 - 2029 中国生物物理学会理事
2025 - 2029 中国生物物理学会膜生物物理分会副会长
2024 - 2026 中国细胞生物学学会女科学家工作委员会委员
2022 - 2025 中国生物物理学会亚细胞器结构与功能分会委员
期刊任职
2019 – 2022 Journal of Cell Biology, Early Career Advisory Board
2022 – 至今 Front Cell Dev Biol, Review Editor
承担项目情况
细胞的内吞-溶酶体系统是一个高度动态的内膜网络，负责物质的摄取、运输、分选与降解。该系统不仅承担物质降解与循环利用的核心功能，也是细胞中信号感知与应答的重要平台，在维持细胞稳态及多种生命活动过程中发挥关键作用。
1．巨胞饮作用的调控机制与病生理功能
巨胞饮是一种大规模、非选择性摄取胞外液体的内吞方式，依赖细胞骨架驱动的质膜重塑，以不依赖包被蛋白和物理模板的模式，形成直径可达数微米的大型内吞囊泡。该过程在不同类型细胞中具有多样化功能：既可帮助阿米巴等原生生物获取营养，也参与免疫细胞（如巨噬细胞、树突细胞）对抗原的摄取与处理。同时，巨胞饮还与多种疾病密切相关，例如被病原体利用入侵宿主细胞，或被肿瘤细胞用于摄取蛋白质等营养物质，从而在肿瘤微环境中获得生长优势。
我们的研究聚焦巨胞饮的发生机制及巨胞饮-溶酶体通路的功能调控。通过建立模式细胞研究体系，结合基于信号分子动态变化的生化筛选方法和高内涵成像的正向遗传筛选策略，我们鉴定了一系列新的巨胞饮调控因子，解析了其在结构起始、形成及成熟过程中的作用机制（J Cell Biol 2021, 2023, 2024; Front Cell Dev Biol 2022; Nat Commun 2022）。此外，我们的研究揭示了细胞应对营养胁迫条件调整巨胞饮水平的适应性机制，并发现甲羟戊酸代谢途径在巨胞饮介导的肿瘤细胞营养摄取中的重要作用（Dev Cell 2024, J Cell Sci 2022, PNAS 2020）。未来工作将进一步解析不同病生理条件下巨胞饮-溶酶体通路活性及其适应性变化的精确调控机制。
2．溶酶体稳态调控机制与病生理功能
溶酶体是细胞内主要的降解性细胞器，负责降解经内吞或自噬途径递送的内外源底物；同时也是重要的信号整合中心，能够感知并整合来自溶酶体腔内、膜上及胞质的代谢信息，从而协调合成与分解代谢的平衡。溶酶体稳态失调可导致底物积累、膜稳定性下降及信号功能受损，甚至引发内容物外泄，进而造成细胞功能障碍、炎症反应及细胞死亡，是溶酶体贮积症、炎症性疾病以及阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病发生发展的重要驱动因素。
为维持稳态，细胞需对溶酶体的数量、形态、亚细胞定位、酸化水平及降解能力进行动态调控，并确保其与内吞、自噬等相关通路的高效协同。我们的研究重点关注溶酶体再生与膜损伤修复两个关键过程：前者通过回收组分实现溶酶体库的更新与补充，后者通过维持膜完整性保障溶酶体功能。二者共同维持细胞内功能性溶酶体的数量与质量。我们将结合遗传筛选、细胞生物学与生化分析手段，解析溶酶体再生与膜损伤修复的动态调控机制，并阐明其异常驱动疾病进程的分子基础。
代表论著 (#corresponding)
1. Chao X*, Yang Y*, Gong W, Zou S, Tu H, Li D, Feng W, Cai H#. (2024) Leep2A and Leep2B function as a RasGAP complex to regulate macropinosome formation. Journal of Cell Biology. 223(9):e202401110.
2. Hao Y*, Yang Y*, Tu H*, Guo Z*, Chen P, Chao X, Yuan Y, Wang Z, Miao X, Zou S, Li D, Yang Y, Wu C, Li B, Li L#, Cai H#. (2024) A transcription factor complex in Dictyostelium enables adaptive changes in macropinocytosis during the growth-to-development transition. Developmental Cell. 59(5):645-660.
3. Li D*, Yang Y*, Lv C, Wang Y, Chao X, Huang J, Singh SP, Yuan Y, Zhang C, Lou J, Gao P, Huang S, Li B, Cai H#. (2023) GxcM-Fbp17/RacC-WASP signaling regulates polarized cortex assembly in migrating cells via Arp2/3. Journal of Cell Biology. 222(6):e202208151.
4. Tu H, Wang Z, Yuan Y, Miao X, Li D, Guo H, Yang Y, Cai H#. (2022) The PripA-TbcrA complex-centered Rab GAP cascade facilitates macropinosome maturation in Dictyostelium. Nature Communications. 13(1):1787.
5. Zhang Y*, Tu H*, Hao Y, Li D, Yang Y, Yuan Y, Guo Z, Li L, Wang H#, Cai H#. (2022) Oligopeptide transporter Slc15A modulates macropinocytosis in Dictyostelium by maintaining intracellular nutrient status. Journal of Cell Science. 135(7):jcs259450. Highlighted in Journal of Cell Science.
6. Li D, Sun F, Yang Y, Tu H, Cai H#. (2022) Gradients of PI(4,5)P2 and PI(3,5)P2 jointly participate in shaping the back state of Dictyostelium cells. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 10:835185.
7. Yang Y*, Li D*, Chao X, Singh SP, Thomason P, Yan Y, Dong M, Li L, Insall RH, Cai H#. (2021) Leep1 interacts with PIP3 and the Scar/WAVE complex to regulate cell migration and macropinocytosis. Journal of Cell Biology. 220(7):e202010096. Highlighted in Journal of Cell Biology.
8. Jiao Z, Cai H#, Long Y, Sirka O, Padmanaban V, Ewarld AJ, Devreotes PN#. (2020) Statin-induced GGPP depletion blocks macropinocytosis and starves cells with oncogenic defects. PNAS. 117(8):4158-4168.
其他论著 (#corresponding)
1. Du Y*, Miao X*, Gao Y, Liang Y, Bai X, Dang S, Wu Z, An Z, Zhang X, Yang Y, Zhang Z, Cai H#, He K#. (2026) Lipid turnover and GEF recruitment collectively determine Rab5 recruitment and activation during the first step of early endosome formation. Nature Communications. doi: 10.1038/s41467-026-70543-8.
2. Yu J, Zhou W, Wang D, Chao X, Wang T, Liu Y, Qu H, Liu B, Li D, Wang W, Wang H, Cai H, Yu L. (2025) Inchworm migration facilitates amoeboid cell adaptation to high-adhesion environments. Developmental Cell. 60(22):3002-3017.
3. Kang C, Chen P, Yi X, Li D, Hu Y, Yang Y, Cai H, Li B, Wu C. (2024) Amoeboid cells undergo durotaxis with soft end polarized NMIIA. Elife. 13:RP96821.
4. Putar D, Čizmar A, Chao X, Šimić M, Šoštar M, Ćutić T, Mijanović L, Smolko A, Tu H, Cosson P, Weber I, Cai H, Filić V. (2024) IqgC is a potent regulator of macropinocytosis in the presence of NF1 and its loading to macropinosomes is dependent on RasG. Open Biol. 14(1):230372.
5. Hadwiger JA*#, Cai H*#, Aranda RG, Fatima S. (2022) An atypical MAPK regulates translocation of a GATA transcription factor in response to chemoattractant stimulation. Journal of Cell Science. 135(16):jcs260148.
6. Yang Y, Hao C, Du J, Xu L, Guo Z, Li D, Cai H, Guo H, Li L. (2022) The carboxy terminal transmembrane domain of SPL7 mediates interaction with RAN1 at the endoplasmic reticulum to regulate ethylene signalling in Arabidopsis. New Phytologist. 236(3):878-892.
7. Zhang H, Guo Z, Zhuang Y, Suo Y, Du J, Gao Z, Pan J, Li L, Wang T, Xiao L, Qin G, Jiao Y, Cai H, Li L. (2021) MicroRNA775 regulates intrinsic leaf size and reduces cell wall pectin levels by targeting a galactosyltransferase gene in Arabidopsis. Plant Cell. 33(3):581-602.
8. Gao Z, Li J, Li L, Yang Y, Li J, Fu C, Zhu D, He H, Cai H, Li L. (2021) Structural and functional analyses of Hub MicroRNAs in an integrated gene regulatory network of Arabidopsis. Genomics Proteomics Bioinformatics. S1672-0229(21)00042-5.
9. Zhuang Y, Zuo D, Tao Y, Cai H#, Li L#. (2020) Laccase3-based extracellular domain provides possible positional information for directing Casparian strip formation in Arabidopsis. PNAS. 117(27):15400-t.
10. Zhan H, Bhattacharya S, Cai H, Iglesias PA, Huang CH, Devreotes PN. (2020) An Excitable Ras/PI3K/ERK Signaling Network Controls Migration and Oncogenic Transformation in Epithelial Cells. Developmental Cell. 54(5):608-623.
11. Edwards M, Cai H, Abubaker-Sharif B, Long Y, Lampert TJ, Devreotes PN. (2018) Insight from the maximal activation of the signal transduction excitable network in Dictyostelium discoideum. PNAS. 115(16):E3722-3730.
12. Miao Y, Bhattacharya S, Edwards M, Cai H, Inoue T, Iglesias PA, Devreotes PN. (2017) Altering the threshold of an excitable signal transduction network changes cell migratory modes. Nature Cell Biology. 19(4):329-340.
13. Senoo H, Cai H, Wang Y, Sesaki H, Iijima M. (2016) The novel RacE binding protein GflB sharpens Ras activity at the leading edge of migrating cells. Molecular Biology of the Cell. 27(10):1596-1605.
14. Hoeller O*, Toettcher J*, Cai H, Sun Y, Huang CH, Freyre M, Zhao M, Devreotes PN, Weiner O. (2016) Gβ regulates coupling between actin oscillators for cell polarity and directional migration. PLoS Biology. 14(2):e1002381.
15. Ding J, Segarra VA, Chen S, Cai H, Lemmon SK, Ferro-Novick S. (2016) Auxilin facilitates membrane traffic in the early secretory pathway. Molecular Biology of the Cell. 27(1), 127-136.
16. Santhanam B, Cai H, Devreotes PN, Shaulsky G, and Katoh-Kurasawa M. (2015) The GATA transcription factor GtaC regulates early developmental gene expression dynamics in Dictyostelium. Nature Communications. 6:7551.
17. Gao R, Zhao S, Sun Y, Zhao S, Gao J, Borleis J, Willard S, Tang M, Cai H, Kamimura Y, Huang Z, Mogilner A, Pan T, Devreotes PN, Zhao M. (2015) A large-scale screen reveals genes that mediate electrotaxis in Dictyostelium discoideum. Science Signaling. 8(378):ra50.
18. Zhang H, Zhao X, Li J, Cai H, Deng X, Li L. (2014) MicroRNA408 is critical for the HY5-SPL7 gene network that mediates the coordinated response to light and copper. Plant Cell. 26(12), 4933-4953.
19. Cai H, Katoh-Kurasawa M, Muramoto T, Santhanam B, Long Y, Li L, Ueda M, Iglesias PA, Shaulsky G, Devreotes PN. (2014) Nucleocytoplasmic shuttling of a GATA transcription factor functions as a development timer. Science. 343(6177): research article 1249531.
20. Cai H, Huang CH, Devreotes PN, Iijima M. (2012) Analysis of chemotaxis in Dictyostelium. Methods in Molecular Biology. 757, 451-468.
21. Chen S, Cai H, Park SK, Menon S, Jackson CL, Ferro-Novick S. (2011) Trs65p, a subunit of the Ypt1p GEF TRAPPII, interacts with the Arf1p exchange factor Gea2p to facilitate COPI-mediated vesicle traffic. Molecular Biology of the Cell. 22(19), 3634-3644.
22. Cai H, Das S, Kamimura Y, Long Y, Parent CA, Devreotes PN. (2010) Ras-mediated activation of the TORC2-PKB pathway is critical for chemotaxis. Journal of Cell Biology. 190(2):233-245.
23. Lynch-Day MA, Bhandari D, Menon S, Huang J, Cai H, Bartholomew CR, Brumell JH, Ferro-Novick S, Klionsky DJ. (2010) Trs85 directs a Ypt1 GEF, TRAPPIII, to the phagophore to promote autophagy. PNAS. 107(17), 7811-7816.
24. Cai Y, Chin HF, Lazarova D, Menon S, Fu C, Cai H, Sclafani A, Rodgers DW, De La Cruz EM, Ferro-Novick S, Reinisch K. (2008) The structure basis for activation of the Rab Ypt1p by the TRAPP membrane tethering complexes. Cell. 133(7), 1202-1213.
25. Cai H, Yu S, Menon S, Cai Y, Lazarova D, Fu C, Reinisch K, Hay JC, Ferro-Novick S. (2007) TRAPPI tethers COPII vesicles by binding the coat subunit Sec23p. Nature. 445(7130):941-944.
26. Cai H, Zhang Y, Pypaert M, Walker L and Ferro-Novick S. (2005) Mutants in trs120 disrupt traffic from the early endosome to the late Golgi. Journal of Cell Biology. 171(5):823-833.
综述 (#corresponding)
1. Tu H*, Wang H*#, Cai H#. (2025) Macropinocytosis: Molecular mechanisms and regulation. Curr Opin Cell Biol. 95:102563.
2. Li D*, Tu H*, Cai H#. (2025) Leading the Way: Molecular Drivers of Single-Cell Migration. Cold Spring Harb Perspect Biol. 17(9):a041748.
3. Sun S*, Zhao G*, Jia M*, Jiang Q*, Li S*, Wang H*, Li W*, Wang Y*, Bian X#, Zhao YG#, Huang X#, Yang G#, Cai H#, Pastor-Pareja JC#, Ge L#, Zhang C#, Hu J#. (2024) Stay in touch with the endoplasmic reticulum. Sci China Life Sci. 67(2):230-257.
4. Cai H and Devreotes PN. (2011) Moving in the right direction: How eukaryotic cells migrate along chemical gradients. Seminars in Cell and Developmental Biology. 22(8), 834-841.
5. Kamimura Y, Cai H, Devreotes PN. (2010) TORC2 and chemotaxis in Dictyostelium discoideum. The Enzymes. 28, 125-142.
6. Cai H, Reinisch K, Ferro-Novick S. (2007) Coats, Tethers, Rabs, and SNAREs work together to mediate the intracellular destination of a transport vesicle. Developmental Cell. 12(5):671-682.
（资料来源：蔡华清研究员，2026-04-30）
团队成员
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杨艺红，博士2010年毕业于河北师范大学，获得博士学位；2010-2013年，生物物理所助理研究员；2013-2017年，清华大学博士后。2017年加入实验室，现为课题组副研究员，专注于细胞迁移及巨胞饮作用中细胞极性建立和维持机制的研究。
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王海彬，博士本科毕业于中国农业大学，2013年在北京生命科学研究所获得博士学位，2015年赴德国莱布尼茨分子药物研究所进行博士后训练。2019年加入实验室，现为课题组副研究员，专注于巨胞饮调控网络和生理功能的研究。
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涂慧，博士本科毕业于南京农业大学。2016年加入实验室，2021年获得博士学位，博士课题研究巨胞饮体的形成和成熟机制。现为课题组助理研究员，聚焦溶酶体功能与稳态调控。
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陈芳，博士本科毕业于山东师范大学；2018年在生物物理所获得博士学位；2019-2022，上海交通大学博士后；2022-2025，中国科学院遗传与发育生物学研究所，助理研究员。2026年加入实验室，现为课题组助理研究员，聚焦膜稳态调控机制。
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林亚静，科研秘书 -
缪茜琳缪茜琳本科毕业于华中科技大学，于2019年加入实验室，对巨饱饮的调控机制感兴趣，正在探究磷脂酰肌醇信号和泛素修饰对巨胞饮过程的调控。
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邹松霖邹松霖本科毕业于北京科技大学，于2020年加入实验室，专注于研究细胞内吞过程中货物回收的分子机制。
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赵鑫赵鑫在中山大学获得硕士学位，于2024年9月加入实验室，正在学习并探索感兴趣的方向。
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杨鹃杨鹃本科毕业于云南大学，于2023年加入实验室，对细胞如何感知营养、如何应对环境变化来调节巨胞饮相关问题感兴趣。
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尹彬彬尹彬彬本科毕业于中国科学院大学，于2023年加入实验室，目前在研究巨胞饮调控的分子机制。
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冯诺冯诺本科毕业于中国科学院大学，2023年在实验室做毕设，于2024年正式加入实验室，目前主要探究内吞过程中溶酶体膜完整性维持机制。
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叶舒丹叶舒丹本科毕业于北京师范大学，于2024年9月加入实验室，目前聚焦溶酶体膜完整性维持机制。
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叶子帆叶子帆本科毕业于北京理工大学，于2024年9月加入实验室，目前主要探究巨胞饮-溶酶体通路功能的调控机制。
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张程程张程程本科毕业于东北林业大学，于2025年9月加入实验室。
研究生
以往成员
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郝亚洲2016-2021 郝亚洲本科毕业于吉林大学，其博士课题主要围绕巨胞饮调控基因的筛选和机制研究。毕业后他进入生物制药公司从事肿瘤治疗相关抗体药物的研发工作。
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李栋2016-2022 李栋本科毕业于兰州理工大学，通过中国科学技术大学与中国科学院生物物理所联合培养项目加入实验室，其博士课题聚焦于细胞迁移过程中极性调控的机制研究。目前在美国约翰霍普金斯大学进行博士后训练。
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张奕玮2017-2021 张奕玮硕士毕业于南开大学，其博士课题围绕细胞巨胞饮和营养摄取的调控机制。毕业后在生物物理研究所从事线粒体DNA编辑和线粒体疾病相关的科研工作。
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王若弃2017-2022 王若弃本科毕业于首都师范大学，其博士工作利用纳米磁颗粒和蛋白邻位标记技术研究参与调控巨胞饮体-内质网接触位点的蛋白质的功能。目前在美国匹兹堡大学进行博士后训练。
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孙飞飞2017-2023 孙飞飞通过中国科学技术大学与中科院生物物理所联合培养项目加入实验室，其博士课题围绕氨基酸转运蛋白在巨胞饮体成熟过程中的调控机制研究。现为郑州市某重点中学生物竞赛教练。
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郭虎2017-2023 郭虎，本科毕业于东北林业大学，其博士工作围绕哺乳动物细胞中巨胞饮作用调控因子的筛选和功能研究。毕业后进入广州国家实验室进行博士后训练。
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晁晓婷2017-2024 晁晓婷，本科毕业于西北大学，其博士期间的工作研究RasGAP复合体在巨胞饮体形成过程中的调控作用。毕业后进入空军军医大学西京医院开启博士后训练。
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陈茜茜，博士在生物物理所获得博士学位，2016-2021年为实验室助理研究员，课题围绕哺乳动物细胞巨胞饮调控机制 。
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袁野2018-2025 袁野，本科毕业于山东大学，其博士期间的工作聚焦溶酶体膜损伤修复机制。毕业后入职中国医学科学院基础医学研究所。
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王志萌2019-2025 王志萌，本科毕业于中国农业大学，其博士工作探究膜蛋白分选复合体在溶酶体再生过程的分子调控机制。现为北京某重点高中教师。
毕业学生
2025 环球影城
2025 Graduation
2024 乌兰布统
2024 Graduation
2023 北京野生动物园
2023 Graduation
2022 十渡
2022 Graduation
2021 Graduation
2020 妙峰山
2019 玉渡山
2019 什刹海
2018 怀柔滑雪
2017 龙庆峡
2016 动物园
