谷研試劑-生命科學(xué)大設(shè)施提升蛋白質(zhì)科學(xué)研究創(chuàng)新能力

 蛋白質(zhì)組學(xué)是一門新興但發(fā)展迅速的學(xué)科，2001年人類蛋白質(zhì)組組織成立之后，蛋白質(zhì)組研究更是進(jìn)展迅速并取得了一系列突破性的進(jìn)展。根據(jù)世界生命科學(xué)的發(fā)展趨勢和國家的戰(zhàn)略需求，針對我國的蛋白質(zhì)科學(xué)研究現(xiàn)狀和需求以及目前的研究技術(shù)條件，國家決定建設(shè)一個(gè)以*的科學(xué)裝置和大型設(shè)備為基礎(chǔ)，以創(chuàng)新技術(shù)集成為中心，具備大規(guī)模、復(fù)合型研究能力的*蛋白質(zhì)科學(xué)研究設(shè)施。2008年底，國家*員會(huì)批復(fù)同意分別在北京和上海兩地同時(shí)建設(shè)國家蛋白質(zhì)科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施。出席10月12日~13日在北京舉行的以“蛋白質(zhì)組學(xué)：前沿和挑戰(zhàn)”為主題的第381次香山科學(xué)會(huì)議的專家介紹了國家蛋白質(zhì)科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施的有關(guān)情況。
 
    北京：鳳凰工程

    國家蛋白質(zhì)科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施北京基地以蛋白質(zhì)組學(xué)為主，項(xiàng)目法人是軍事醫(yī)學(xué)*，共建單位是清華大學(xué)等。北京設(shè)施（簡稱PHOENIX，鳳凰工程）主要對蛋白質(zhì)組組成及其變化、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)功能等進(jìn)行研究；同時(shí)對以生物信息學(xué)、蛋白質(zhì)/抗體制備為核心的支撐體系進(jìn)行研究，以有效提高蛋白質(zhì)研究水平，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源、分析資源與計(jì)算資源的系統(tǒng)整合和無縫共享。 
    軍事醫(yī)學(xué)*賀福初院士介紹，鳳凰工程將主要圍繞蛋白質(zhì)科學(xué)研究三個(gè)層次來設(shè)計(jì)，即國家蛋白質(zhì)科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施和其分屬的系統(tǒng)：包括蛋白質(zhì)組分析系統(tǒng)、功能蛋白質(zhì)組研究系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組解析系統(tǒng)、蛋白質(zhì)組研究核心支撐系統(tǒng)、設(shè)施集成管理與控制系統(tǒng)以及各種分系統(tǒng)共三個(gè)層次。在具體的工程實(shí)施上可細(xì)分為“系統(tǒng)—分系統(tǒng)（子系統(tǒng)）—工作線（功能模塊）—設(shè)備”。每一個(gè)分系統(tǒng)由若干工作線組成，工作線由各種生物儀器設(shè)備或設(shè)備群功能模塊，以及數(shù)字化集成與控制裝備有機(jī)集成，建立通量化、集成化、自動(dòng)化/半自動(dòng)、信息化的科學(xué)儀器群和工作線。 
    其中蛋白質(zhì)組研究系統(tǒng)主要包括四個(gè)分系統(tǒng)：蛋白質(zhì)組表達(dá)譜分析分系統(tǒng)；蛋白質(zhì)組修飾譜分析分系統(tǒng)；蛋白質(zhì)組連鎖圖分析分系統(tǒng)；蛋白質(zhì)組定位圖分析分系統(tǒng)。重點(diǎn)建立完善多維、多模式、通量化、集成化的蛋白質(zhì)定性定量分析體系、規(guī)?；嗷プ饔眉捌涔δ苎芯矿w系和、立體式的動(dòng)態(tài)蛋白質(zhì)定位技術(shù)體系，揭示人體、動(dòng)物、植物、微生物在組織（器官）、細(xì)胞（亞細(xì)胞）和體液（血液、尿液、唾液、腦脊液等）蛋白質(zhì)組表達(dá)，及其翻譯后修飾的時(shí)空變化和相互作用，系統(tǒng)揭示生物體重要生理功能調(diào)控規(guī)律和疾病發(fā)生發(fā)展分子機(jī)制，篩選和驗(yàn)證疾病相關(guān)的蛋白質(zhì)標(biāo)志物、藥物靶標(biāo)和蛋白質(zhì)藥物。 
    賀福初表示，通過鳳凰工程的建設(shè)和運(yùn)行，將進(jìn)一步提升我國蛋白質(zhì)組學(xué)的定性定量分析能力；、多層次大幅提升蛋白質(zhì)功能研究能力；有效提升全尺度、高精度的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析能力；整體提升數(shù)據(jù)處理分析能力；促進(jìn)我國蛋白質(zhì)研究持續(xù)創(chuàng)新能力迅速提高，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)跨越。

    上海：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究

    *上海生命科學(xué)研究院吳家睿研究員介紹，國家蛋白質(zhì)科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施上?；貙⒙鋺羯虾Ｊ衅謻|新區(qū)張江高科技園區(qū)，并依托上海浦東張江高科技園區(qū)的第三代同步輻射裝置——上海光源，圍繞著蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究建立相關(guān)的研究系統(tǒng)。 
    上海設(shè)施將通過自主研制、購置和系統(tǒng)集成的方式，建立蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的9個(gè)系統(tǒng)：包括規(guī)模化蛋白質(zhì)制備系統(tǒng)，蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)，蛋白質(zhì)核磁分析系統(tǒng)，集成化電鏡分析系統(tǒng)，蛋白質(zhì)動(dòng)態(tài)分析系統(tǒng)，蛋白質(zhì)修飾與相互作用分析系統(tǒng)，復(fù)合激光顯微鏡系統(tǒng)，分子影像系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫與計(jì)算分析系統(tǒng)。上海設(shè)施將通過這些系統(tǒng)之間的結(jié)合與互補(bǔ)，形成實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)科學(xué)研究設(shè)施的建設(shè)目標(biāo)中所擬定的五種研究能力，即規(guī)?；鞍踪|(zhì)制備能力、多尺度結(jié)構(gòu)分析能力、多層次動(dòng)態(tài)研究能力、整體與定量分析能力和數(shù)據(jù)庫與計(jì)算能力。 
    針對蛋白質(zhì)修飾和定量化分析要求，上海設(shè)施的蛋白質(zhì)修飾與相互作用分析系統(tǒng)將構(gòu)建一個(gè)以質(zhì)譜技術(shù)為核心的分析操作平臺(tái)，主要包括樣本制備模塊；蛋白質(zhì)高分辨鑒定模塊；蛋白質(zhì)修飾規(guī)?；蛛x和定位模塊；功能蛋白質(zhì)及其相互作用定量分析模塊等4個(gè)模塊。該技術(shù)系統(tǒng)的建設(shè)思路是，發(fā)展各種形式的色譜分離方法，在蛋白質(zhì)水平、肽段水平和修飾水平形成多種兼容互補(bǔ)的色譜分離平臺(tái)。 
    在蛋白質(zhì)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(gòu)建基于微升和納升規(guī)模的多維色譜系統(tǒng)，用于肽段的分級，從而提高蛋白質(zhì)鑒定覆蓋率。在進(jìn)行高保真樣本制備后，首先采用快速的飛行時(shí)間質(zhì)譜儀進(jìn)行高通量篩選和蛋白質(zhì)鑒定，再采用串聯(lián)質(zhì)譜儀進(jìn)行肽段序列分析以及關(guān)鍵氨基酸位點(diǎn)的檢測，進(jìn)一步應(yīng)用具有電子碰撞解離功能的高分辨串聯(lián)質(zhì)譜儀進(jìn)行修飾位點(diǎn)的分析和定位。在肽段水平方面，依賴三級四極桿質(zhì)譜儀平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)肽段的相對定量和定量。在蛋白質(zhì)水平方面，通過三級四極桿質(zhì)譜儀和高分辨質(zhì)譜儀的結(jié)合，同時(shí)完成蛋白質(zhì)修飾的規(guī)?；b定和定量分析。 
    專家表示，國家蛋白質(zhì)科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施建成后，將按照“開放合作、資源共享”的原則，面向國內(nèi)科研單位和高等院校的用戶開放，開展科學(xué)研究和國內(nèi)外交流。將實(shí)行開放、流動(dòng)、擇優(yōu)的運(yùn)行機(jī)制，努力發(fā)展成為一個(gè)代表高水平、高度共享、功能強(qiáng)大的面向生物醫(yī)學(xué)以及其他領(lǐng)域的蛋白質(zhì)科學(xué)支撐技術(shù)平臺(tái)，zui終建設(shè)成為性的蛋白質(zhì)科學(xué)研究基地，成為促進(jìn)國內(nèi)外科研合作、新產(chǎn)業(yè)開發(fā)的發(fā)源地。

    蛋白質(zhì)組學(xué)得到廣泛應(yīng)用

    來自國內(nèi)外的50多位專家出席第381次香山科學(xué)會(huì)議，軍事醫(yī)學(xué)*賀福初研究員、中科院大連化學(xué)物理所張玉奎研究員、美國貝勒醫(yī)學(xué)院秦鈞副教授擔(dān)任會(huì)議執(zhí)行主席。 
    與會(huì)專家介紹，蛋白質(zhì)組學(xué)的應(yīng)用日益廣泛。蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，其學(xué)術(shù)理念和技術(shù)方法廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域，如疾病發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制研究，疾病生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證研究，重大病原體與宿主相互作用機(jī)制的研究、藥物靶點(diǎn)和候選藥物規(guī)?；Y選和確證研究、重要農(nóng)作物農(nóng)藝性狀及其改良措施和生物能源開發(fā)等的研究中，蛋白質(zhì)組學(xué)的廣泛應(yīng)用給蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展提供了更多的需求和發(fā)展方向。 
    專家同時(shí)指出，隨著蛋白質(zhì)組學(xué)的快速發(fā)展及其在多個(gè)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，其技術(shù)瓶頸日益凸顯，對蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的發(fā)展提出了更高的要求，其重點(diǎn)發(fā)展方向也不同程度地發(fā)生轉(zhuǎn)變，由一維/二維模式向多維模式轉(zhuǎn)變，由定性研究向定量研究轉(zhuǎn)變，由靜態(tài)研究向動(dòng)態(tài)研究轉(zhuǎn)變，由體外研究向體內(nèi)研究轉(zhuǎn)變，數(shù)據(jù)產(chǎn)出由數(shù)量向質(zhì)量轉(zhuǎn)變，由簡單積累向有效整合轉(zhuǎn)變；同時(shí)其他領(lǐng)域的通量化技術(shù)也逐步應(yīng)用到蛋白質(zhì)組學(xué)研究中。 
    專家建議，我國應(yīng)立足發(fā)展前沿，抓住蛋白質(zhì)組學(xué)發(fā)展的新契機(jī)，加強(qiáng)蛋白質(zhì)組學(xué)新技術(shù)新方法的研究，實(shí)現(xiàn)我國蛋白質(zhì)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的跨越式發(fā)展，為我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)的發(fā)展提供強(qiáng)大的科學(xué)技術(shù)原動(dòng)力和戰(zhàn)略性基礎(chǔ)性支撐。