谷研試劑-生命科學大設施提升蛋白質科學研究創新能力

【資料簡介】

谷研試劑-生命科學大設施提升蛋白質科學研究創新能力

 蛋白質組學是一門新興但發展迅速的學科，2001年人類蛋白質組組織成立之后，蛋白質組研究更是進展迅速并取得了一系列突破性的進展。根據世界生命科學的發展趨勢和國家的戰略需求，針對我國的蛋白質科學研究現狀和需求以及目前的研究技術條件，國家決定建設一個以*的科學裝置和大型設備為基礎，以創新技術集成為中心，具備大規模、復合型研究能力的*蛋白質科學研究設施。2008年底，國家*員會批復同意分別在北京和上海兩地同時建設國家蛋白質科學基礎設施。出席10月12日~13日在北京舉行的以“蛋白質組學：前沿和挑戰”為主題的第381次香山科學會議的專家介紹了國家蛋白質科學基礎設施的有關情況。
 
    北京：鳳凰工程

    國家蛋白質科學基礎設施北京基地以蛋白質組學為主，項目法人是軍事醫學*，共建單位是清華大學等。北京設施（簡稱PHOENIX，鳳凰工程）主要對蛋白質組組成及其變化、蛋白質結構、蛋白質功能等進行研究；同時對以生物信息學、蛋白質/抗體制備為核心的支撐體系進行研究，以有效提高蛋白質研究水平，實現數據資源、分析資源與計算資源的系統整合和無縫共享。 
    軍事醫學*賀福初院士介紹，鳳凰工程將主要圍繞蛋白質科學研究三個層次來設計，即國家蛋白質科學基礎設施和其分屬的系統：包括蛋白質組分析系統、功能蛋白質組研究系統、結構蛋白質組解析系統、蛋白質組研究核心支撐系統、設施集成管理與控制系統以及各種分系統共三個層次。在具體的工程實施上可細分為“系統—分系統（子系統）—工作線（功能模塊）—設備”。每一個分系統由若干工作線組成，工作線由各種生物儀器設備或設備群功能模塊，以及數字化集成與控制裝備有機集成，建立通量化、集成化、自動化/半自動、信息化的科學儀器群和工作線。 
    其中蛋白質組研究系統主要包括四個分系統：蛋白質組表達譜分析分系統；蛋白質組修飾譜分析分系統；蛋白質組連鎖圖分析分系統；蛋白質組定位圖分析分系統。重點建立完善多維、多模式、通量化、集成化的蛋白質定性定量分析體系、規?；嗷プ饔眉捌涔δ苎芯矿w系和、立體式的動態蛋白質定位技術體系，揭示人體、動物、植物、微生物在組織（器官）、細胞（亞細胞）和體液（血液、尿液、唾液、腦脊液等）蛋白質組表達，及其翻譯后修飾的時空變化和相互作用，系統揭示生物體重要生理功能調控規律和疾病發生發展分子機制，篩選和驗證疾病相關的蛋白質標志物、藥物靶標和蛋白質藥物。 
    賀福初表示，通過鳳凰工程的建設和運行，將進一步提升我國蛋白質組學的定性定量分析能力；、多層次大幅提升蛋白質功能研究能力；有效提升全尺度、高精度的蛋白質結構解析能力；整體提升數據處理分析能力；促進我國蛋白質研究持續創新能力迅速提高，實現重點跨越。

    上海：蛋白質結構研究

    *上海生命科學研究院吳家睿研究員介紹，國家蛋白質科學基礎設施上海基地將落戶上海市浦東新區張江高科技園區，并依托上海浦東張江高科技園區的第三代同步輻射裝置——上海光源，圍繞著蛋白質結構研究建立相關的研究系統。 
    上海設施將通過自主研制、購置和系統集成的方式，建立蛋白質結構研究的9個系統：包括規模化蛋白質制備系統，蛋白質晶體結構分析系統，蛋白質核磁分析系統，集成化電鏡分析系統，蛋白質動態分析系統，蛋白質修飾與相互作用分析系統，復合激光顯微鏡系統，分子影像系統和數據庫與計算分析系統。上海設施將通過這些系統之間的結合與互補，形成實現蛋白質科學研究設施的建設目標中所擬定的五種研究能力，即規?；鞍踪|制備能力、多尺度結構分析能力、多層次動態研究能力、整體與定量分析能力和數據庫與計算能力。 
    針對蛋白質修飾和定量化分析要求，上海設施的蛋白質修飾與相互作用分析系統將構建一個以質譜技術為核心的分析操作平臺，主要包括樣本制備模塊；蛋白質高分辨鑒定模塊；蛋白質修飾規?；蛛x和定位模塊；功能蛋白質及其相互作用定量分析模塊等4個模塊。該技術系統的建設思路是，發展各種形式的色譜分離方法，在蛋白質水平、肽段水平和修飾水平形成多種兼容互補的色譜分離平臺。 
    在蛋白質方面，形成以親合色譜，離子交換和分子排阻等方法為主的高選擇性分離模式；在肽段方面，構建基于微升和納升規模的多維色譜系統，用于肽段的分級，從而提高蛋白質鑒定覆蓋率。在進行高保真樣本制備后，首先采用快速的飛行時間質譜儀進行高通量篩選和蛋白質鑒定，再采用串聯質譜儀進行肽段序列分析以及關鍵氨基酸位點的檢測，進一步應用具有電子碰撞解離功能的高分辨串聯質譜儀進行修飾位點的分析和定位。在肽段水平方面，依賴三級四極桿質譜儀平臺，實現肽段的相對定量和定量。在蛋白質水平方面，通過三級四極桿質譜儀和高分辨質譜儀的結合，同時完成蛋白質修飾的規模化鑒定和定量分析。 
    專家表示，國家蛋白質科學基礎設施建成后，將按照“開放合作、資源共享”的原則，面向國內科研單位和高等院校的用戶開放，開展科學研究和國內外交流。將實行開放、流動、擇優的運行機制，努力發展成為一個代表高水平、高度共享、功能強大的面向生物醫學以及其他領域的蛋白質科學支撐技術平臺，zui終建設成為性的蛋白質科學研究基地，成為促進國內外科研合作、新產業開發的發源地。

    蛋白質組學得到廣泛應用

    來自國內外的50多位專家出席第381次香山科學會議，軍事醫學*賀福初研究員、中科院大連化學物理所張玉奎研究員、美國貝勒醫學院秦鈞副教授擔任會議執行主席。 
    與會專家介紹，蛋白質組學的應用日益廣泛。蛋白質組學技術的迅速發展，其學術理念和技術方法廣泛應用于生命科學各個領域，如疾病發生發展的分子機制研究，疾病生物標志物的發現和驗證研究，重大病原體與宿主相互作用機制的研究、藥物靶點和候選藥物規模化篩選和確證研究、重要農作物農藝性狀及其改良措施和生物能源開發等的研究中，蛋白質組學的廣泛應用給蛋白質組學的發展提供了更多的需求和發展方向。 
    專家同時指出，隨著蛋白質組學的快速發展及其在多個領域中的廣泛應用，其技術瓶頸日益凸顯，對蛋白質組學技術的發展提出了更高的要求，其重點發展方向也不同程度地發生轉變，由一維/二維模式向多維模式轉變，由定性研究向定量研究轉變，由靜態研究向動態研究轉變，由體外研究向體內研究轉變，數據產出由數量向質量轉變，由簡單積累向有效整合轉變；同時其他領域的通量化技術也逐步應用到蛋白質組學研究中。 
    專家建議，我國應立足發展前沿，抓住蛋白質組學發展的新契機，加強蛋白質組學新技術新方法的研究，實現我國蛋白質科學與技術領域的跨越式發展，為我國經濟社會的全面、協調、可持續的發展提供強大的科學技術原動力和戰略性基礎性支撐。