國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃研究課件

國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃研究

“基礎(chǔ)科學(xué)問題專題組”提出的

重大專項(xiàng)計(jì)劃之一

蛋白質(zhì)研究計(jì)劃

（2006-2020）國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃研究課件1重大科學(xué)研究計(jì)劃

根據(jù)世界科學(xué)發(fā)展趨勢(shì)和我國(guó)重大戰(zhàn)略需求，選擇能引領(lǐng)未來發(fā)展，對(duì)科學(xué)和技術(shù)發(fā)展有很強(qiáng)帶動(dòng)作用，可促進(jìn)我國(guó)持續(xù)創(chuàng)新能力迅速提高，同時(shí)具有優(yōu)秀創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的研究方向，重點(diǎn)部署四項(xiàng)重大科學(xué)研究計(jì)劃。這些方向的突破，可顯著提升我國(guó)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，大力促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)跨越。重大科學(xué)研究計(jì)劃

根據(jù)世界科學(xué)發(fā)展趨勢(shì)和我2(1)蛋白質(zhì)研究

蛋白質(zhì)是最主要的生命活動(dòng)載體和功能執(zhí)行者。對(duì)蛋白質(zhì)復(fù)雜多樣的結(jié)構(gòu)功能、相互作用和動(dòng)態(tài)變化的深入研究，將在分子、細(xì)胞和生物體等多個(gè)層次上全面揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)，是后基因組時(shí)代的主要任務(wù)。同時(shí)，蛋白質(zhì)科學(xué)研究成果將催生一系列新的生物技術(shù)，帶動(dòng)醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和綠色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，引領(lǐng)未來生物經(jīng)濟(jì)。因此，蛋白質(zhì)科學(xué)是目前發(fā)達(dá)國(guó)家激烈爭(zhēng)奪的生命科學(xué)制高點(diǎn)。(1)蛋白質(zhì)研究

蛋白質(zhì)是最主要的生命3重點(diǎn)研究重要生物體系的轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、蛋白質(zhì)生物學(xué)功能及其相互作用、蛋白質(zhì)相關(guān)的計(jì)算生物學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)，蛋白質(zhì)研究的方法學(xué)，相關(guān)應(yīng)用基礎(chǔ)研究等。重點(diǎn)研究重要生物體系的轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)4(2)量子調(diào)控研究

以微電子為基礎(chǔ)的信息技術(shù)將達(dá)到物理極限，對(duì)信息科技發(fā)展提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，人類必須尋求新出路，而以量子效應(yīng)為基礎(chǔ)的新的信息手段初露端倪，并正在成為發(fā)達(dá)國(guó)家激烈競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。量子調(diào)控就是探索新的量子現(xiàn)象，發(fā)展量子信息學(xué)、關(guān)聯(lián)電子學(xué)、量子通信、受限小量子體系及人工帶隙系統(tǒng)，構(gòu)建未來信息技術(shù)理論基礎(chǔ)，具有明顯的前瞻性，有可能在20~30年后對(duì)人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生難以估量的影響。(2)量子調(diào)控研究

以微電子為基礎(chǔ)的信5

重點(diǎn)研究量子通信的載體和調(diào)控原理及方法，量子計(jì)算，電荷－自旋－相位－軌道等關(guān)聯(lián)規(guī)律以及新的量子調(diào)控方法，受限小量子體系的新量子效應(yīng)，人工帶隙材料的宏觀量子效應(yīng)，量子調(diào)控表征和測(cè)量的新原理和新技術(shù)基礎(chǔ)等。重點(diǎn)研究量子通信的載體和調(diào)控原理及方法，量子計(jì)6(3)納米研究

物質(zhì)在納米尺度下表現(xiàn)出的奇異現(xiàn)象和規(guī)律將改變相關(guān)理論的現(xiàn)有框架，使人們對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)進(jìn)入到嶄新的階段，孕育著新的技術(shù)革命，給材料、信息、綠色制造、生物和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域帶來極大的發(fā)展空間。納米科技已成為許多國(guó)家提升核心競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略選擇，也是我國(guó)有望實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的領(lǐng)域之一。

(3)納米研究

物質(zhì)在納米尺度下表現(xiàn)出7重點(diǎn)研究納米材料的可控制備、自組裝和功能化，納米材料的結(jié)構(gòu)、優(yōu)異特性及其調(diào)控機(jī)制，納加工與集成原理，概念性和原理性納器件，納電子學(xué)，納米生物學(xué)和納米醫(yī)學(xué)，分子聚集體和生物分子的光、電、磁學(xué)性質(zhì)及信息傳遞，單分子行為與操縱，分子機(jī)器的設(shè)計(jì)組裝與調(diào)控，納米尺度表征與度量學(xué)，納米材料和納米技術(shù)在能源、環(huán)境、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用。重點(diǎn)研究納米材料的可控制備、自組裝和功能8(4)發(fā)育與生殖研究

動(dòng)物克隆、干細(xì)胞等一系列舉世矚目的成就為生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)的未來發(fā)展帶來了重大的機(jī)遇。然而這些成果大多還不能直接造福于人類，主要原因是對(duì)生殖與發(fā)育過程及其機(jī)理缺乏系統(tǒng)深入的認(rèn)識(shí)。我國(guó)人口增長(zhǎng)量大，出生缺陷多，移植器官嚴(yán)重短缺，老齡化高峰即將到來，迫切需要生殖與發(fā)育科學(xué)理論的突破和技術(shù)創(chuàng)新。(4)發(fā)育與生殖研究

動(dòng)物克隆、干細(xì)胞等9重點(diǎn)研究干細(xì)胞增殖、分化和調(diào)控，生殖細(xì)胞發(fā)生、成熟與受精，胚胎發(fā)育的調(diào)控機(jī)制，體細(xì)胞去分化和動(dòng)物克隆機(jī)理，人體生殖功能的衰退與退行性病變的機(jī)制，輔助生殖與干細(xì)胞技術(shù)的安全和倫理等。重點(diǎn)研究干細(xì)胞增殖、分化和調(diào)控，生殖細(xì)胞發(fā)生、成熟10蛋白質(zhì)研究計(jì)劃蛋白質(zhì)研究計(jì)劃11摘要蛋白質(zhì)是一切生命活動(dòng)的功能執(zhí)行者,是生物技術(shù)研發(fā)的主體?！叭祟惢蚪M計(jì)劃”的完成宣告生命科學(xué)與技術(shù)的研究進(jìn)入了“后基因組時(shí)代”。自此，蛋白質(zhì)研究成為科學(xué)界關(guān)注的核心之一。在國(guó)際學(xué)術(shù)界提出“人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃”后,及時(shí)實(shí)施我國(guó)蛋白質(zhì)研究計(jì)劃,符合提高我國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的需要、符合解決國(guó)家重大戰(zhàn)略問題的需要、符合推動(dòng)現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要和促進(jìn)科學(xué)技術(shù)自身發(fā)展的需要。摘要蛋白質(zhì)是一切生命活動(dòng)的功能執(zhí)行者,是生物技12

蛋白質(zhì)研究計(jì)劃將圍繞：蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能、蛋白質(zhì)功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、蛋白質(zhì)的相互作用網(wǎng)絡(luò)、細(xì)胞中蛋白種類的時(shí)空差異、體內(nèi)外蛋白質(zhì)的單分子行為等重大科學(xué)問題。蛋白質(zhì)研究計(jì)劃將圍繞：13重點(diǎn)研究的內(nèi)容：

1、選擇具有重要功能或病理意義的人類組織或器官，重要經(jīng)濟(jì)生物為研究對(duì)象，開展蛋白質(zhì)組及其調(diào)控規(guī)律的研究；

2、選擇具有重要功能的蛋白質(zhì)分子、蛋白質(zhì)分子間或蛋白質(zhì)與非蛋白質(zhì)分子間的復(fù)合體、代謝/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路等進(jìn)行規(guī)?；慕Y(jié)構(gòu)，功能、功能網(wǎng)絡(luò)和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)的研究。重點(diǎn)研究的內(nèi)容：14

該計(jì)劃的實(shí)施必將促進(jìn)多學(xué)科（如生命科學(xué)、技術(shù)科學(xué)、信息科學(xué)、數(shù)理科學(xué)、分析科學(xué)、材料科學(xué)等）的廣泛交叉與融合，必將推動(dòng)我國(guó)跨學(xué)科、跨行業(yè)、跨部門、跨地域的大科學(xué)協(xié)作，必將實(shí)現(xiàn)我國(guó)蛋白質(zhì)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的跨越式發(fā)展，從而帶動(dòng)生命科學(xué)與生物技術(shù)的快速突破，為醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、資源環(huán)境與能源、國(guó)防等行業(yè)/產(chǎn)業(yè)改造和換代提供強(qiáng)大的科技原動(dòng)力和戰(zhàn)略性支撐。

該計(jì)劃的實(shí)施必將促進(jìn)多學(xué)科（如生命科學(xué)、15

“人類基因組計(jì)劃”與“曼哈頓原子彈研制計(jì)劃”、“阿波羅登月計(jì)劃”一道被譽(yù)為二十世紀(jì)三大科技工程，其完成宣告人類從此進(jìn)入“后基因組時(shí)代”,自此，蛋白質(zhì)研究成為科學(xué)界關(guān)注的核心。正如恩格斯所言，“生命是蛋白體的存在形式”。蛋白質(zhì)是一切生命活動(dòng)的功能執(zhí)行體，是生物技術(shù)研發(fā)的主體。蛋白質(zhì)由于其結(jié)構(gòu)、功能的多樣性和廣泛的相互作用，演繹出生命的復(fù)雜性與生物界的多樣性。圍繞著蛋白質(zhì)研究，學(xué)術(shù)界提出了又一個(gè)大科學(xué)工程：“人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃”?！叭祟惢蚪M計(jì)劃”與16

在此國(guó)際大背景下，我們擬提出我國(guó)的“蛋白質(zhì)研究計(jì)劃”。該計(jì)劃的整體思路是：瞄準(zhǔn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略需求，針對(duì)蛋白質(zhì)這一類生命活動(dòng)的關(guān)鍵物質(zhì)開展理論和應(yīng)用研究。

在此國(guó)際大背景下，我們擬提出我國(guó)的“蛋白質(zhì)研究計(jì)劃17一、實(shí)施該計(jì)劃的重大意義和必要性1、帶動(dòng)我國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)科發(fā)展的需要

自上世紀(jì)中旬以來，以揭示生命奧秘為目標(biāo)的生命科學(xué)已經(jīng)日益成為了基礎(chǔ)科學(xué)各學(xué)科中最為活躍的（或領(lǐng)頭）學(xué)科之一。與經(jīng)典生物學(xué)不同的是，當(dāng)代生命科學(xué)已變得日益定量化和精確化。生命科學(xué)一方面在數(shù)、理、化等學(xué)科的推動(dòng)下得到了迅猛發(fā)展，它同時(shí)也為這些基礎(chǔ)學(xué)科提出了大量新的命題，從而為后者的進(jìn)一步發(fā)展提供著動(dòng)力和素材。一、實(shí)施該計(jì)劃的重大意義和必要性1、帶動(dòng)我國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)科發(fā)展18

其實(shí)施不僅會(huì)大大提升我國(guó)生命科學(xué)在世界科學(xué)界的地位，同時(shí)也必將戰(zhàn)略性地帶動(dòng)我國(guó)數(shù)、理、化等學(xué)科的發(fā)展，進(jìn)而提升我國(guó)總體的基礎(chǔ)科學(xué)創(chuàng)新能力。其實(shí)施不僅會(huì)大大提升我國(guó)生命科學(xué)在世192、提高我國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的需要蛋白質(zhì)科學(xué)與技術(shù)已逐步成為本世紀(jì)生命科學(xué)領(lǐng)域中爭(zhēng)奪最激烈的前沿陣地。以發(fā)達(dá)國(guó)家為主導(dǎo)已經(jīng)提出了“人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃”，并紛紛投入巨資和人力，為的是要搶占這一重要而又有限的生物戰(zhàn)略資源，搶占發(fā)展的先機(jī)。2、提高我國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的需要蛋白質(zhì)科學(xué)20許多跨國(guó)公司和企業(yè)也大量投資此領(lǐng)域，以搶占商機(jī)。在我國(guó),重點(diǎn)組織蛋白質(zhì)研究就是要打破發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷國(guó)際重大戰(zhàn)略研究計(jì)劃的局面，繼續(xù)在這一領(lǐng)域開創(chuàng)和擴(kuò)大中國(guó)領(lǐng)銜重大國(guó)際合作項(xiàng)目的范圍，主動(dòng)把握生物經(jīng)濟(jì)時(shí)代發(fā)展的主脈，大幅度提高我國(guó)生命科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的原始創(chuàng)新能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。許多跨國(guó)公司和企業(yè)也大量投資此領(lǐng)域，213、解決國(guó)家重大戰(zhàn)略問題的需要

我國(guó)存在著若干嚴(yán)重影響我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略問題。人口與健康問題、農(nóng)業(yè)問題、能源和環(huán)境問題、生物安全問題等對(duì)我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)所形成的壓力的緩解和消除，無不與生命科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。蛋白質(zhì)處于生命活動(dòng)的中心，是所有生命活動(dòng)的載體和功能執(zhí)行者，上述重大戰(zhàn)略問題的產(chǎn)生或解決，只要與生物體、生命活動(dòng)和生物功能有關(guān)，必然直接或間接地與蛋白質(zhì)有關(guān)。3、解決國(guó)家重大戰(zhàn)略問題的需要我國(guó)存在著224、推動(dòng)現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要蛋白質(zhì)科學(xué)與技術(shù)涉及眾多的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)。蛋白質(zhì)的研究必然催生更多的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展必將發(fā)揮巨大的推動(dòng)作用。通過人或動(dòng)物功能蛋白質(zhì)的研究，將會(huì)促進(jìn)基于蛋白質(zhì)的原創(chuàng)性新藥的研究與開發(fā)，加快制藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。人體健康與否，與存在于其體內(nèi)的幾萬種蛋白息息相關(guān)；很多人類疾?。òㄟz傳病、癌癥等）的出現(xiàn)其實(shí)都可歸因于體內(nèi)蛋白質(zhì)作用異常的結(jié)果。因此對(duì)蛋白質(zhì)的研究必然大大促進(jìn)醫(yī)學(xué)和醫(yī)學(xué)生物技術(shù)的發(fā)展。4、推動(dòng)現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要蛋白質(zhì)科學(xué)與技23通過植物功能蛋白質(zhì)的研究，將揭示農(nóng)作物重要農(nóng)藝性狀的調(diào)控機(jī)理，鑒定和利用相應(yīng)的基因，加快農(nóng)作物的遺傳改良。另外，蛋白質(zhì)為主體的生物技術(shù)在化工、能源、環(huán)境等方面都有重大的應(yīng)用前景和潛力。總之，對(duì)蛋白質(zhì)研究計(jì)劃的實(shí)施，不僅會(huì)促進(jìn)人類對(duì)生命本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，它同時(shí)也將有助于我們?nèi)祟惤鉀Q所面臨的眾多生存問題。通過植物功能蛋白質(zhì)的研究，將揭示農(nóng)作物重要農(nóng)藝性24二、蛋白質(zhì)研究計(jì)劃的主要方面

就蛋白質(zhì)而言，科學(xué)家最為關(guān)注的是它們?cè)谒猩袡C(jī)體內(nèi)所發(fā)揮的形形色色的生物學(xué)功能：從成千上萬種生物化學(xué)反應(yīng)的催化到生物對(duì)各種有害環(huán)境的抵御，從形成生物個(gè)體形態(tài)的機(jī)械支持到生命有機(jī)體所產(chǎn)生的各種微觀和宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，從將太陽能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能的光合作用到遺傳信息的復(fù)制、表達(dá)和修復(fù)等。二、蛋白質(zhì)研究計(jì)劃的主要方面就蛋白質(zhì)25盡管科學(xué)家已經(jīng)對(duì)大量蛋白開展過不同程度的研究，但從基因組DNA測(cè)序所獲得的信息來看，科學(xué)家對(duì)生物體內(nèi)還有大約一半的蛋白質(zhì)分子還從未有過任何了解。在“后基因組時(shí)代”，我們必須回答他們?cè)谏矬w內(nèi)發(fā)揮何種功能。盡管科學(xué)家已經(jīng)對(duì)大量蛋白開展過不同程度261、蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能

對(duì)于生命科學(xué)家而言，可能最為關(guān)心的是每一種蛋白質(zhì)在生物有機(jī)體內(nèi)究竟完成什么樣的生物學(xué)功能?；蚪MDNA測(cè)序的主要結(jié)果是揭示了每一種模式生物的遺傳信息所編碼的總蛋白的大概數(shù)目和每一種蛋白質(zhì)的可能氨基酸序列。根據(jù)對(duì)不同生物的基因組測(cè)序所預(yù)測(cè)出的編碼蛋白質(zhì)分子中，我們對(duì)其中大約一半的蛋白質(zhì)分子還未曾有過任何接觸，在“后基因組時(shí)代”我們測(cè)定它們的結(jié)構(gòu)并認(rèn)識(shí)它們的生物學(xué)功能。1、蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能 對(duì)于生命科學(xué)家27

對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的了解終究是服務(wù)于對(duì)其功能的認(rèn)識(shí)。在認(rèn)識(shí)某一正常（如細(xì)胞的分裂、分化，個(gè)體的發(fā)育，思維和記憶的分子基礎(chǔ)等）或異常（像細(xì)胞的癌變等機(jī)體病變）的生命現(xiàn)象時(shí)，我們都首先需要了解的是參與有關(guān)過程的蛋白質(zhì)分子種類和它們各自所發(fā)揮的生物學(xué)功能。對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的了解終究是服務(wù)于對(duì)其功28

而要認(rèn)識(shí)某種蛋白質(zhì)在生命有機(jī)體內(nèi)的功能還仍舊缺乏普遍適用的方法。因此與測(cè)定蛋白質(zhì)的靜態(tài)三維結(jié)構(gòu)相比，認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)功能的工作更為艱巨和更富挑戰(zhàn)性。也使得認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能成為未來一個(gè)從理論到方法都極需創(chuàng)新的領(lǐng)域。而要認(rèn)識(shí)某種蛋白質(zhì)在生命有機(jī)體內(nèi)的292、蛋白質(zhì)發(fā)揮功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)盡管對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究在上個(gè)世紀(jì)的中期就已經(jīng)開始了，但其工作還遠(yuǎn)未結(jié)束。目前的物理學(xué)手段（比較重要是X-射線晶體衍射方法）在測(cè)定蛋白質(zhì)靜態(tài)三維空間結(jié)構(gòu)方面已經(jīng)相當(dāng)有效。但對(duì)于很多無法形成晶體的蛋白質(zhì)而言，目前還沒有有效的物理方法能夠用于測(cè)定它們的空間結(jié)構(gòu)（但通過核磁共振和電子顯微學(xué)方法測(cè)定這類蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法學(xué)正在發(fā)展之中）。2、蛋白質(zhì)發(fā)揮功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)盡管對(duì)蛋30而且，對(duì)于蛋白質(zhì)發(fā)揮生物學(xué)功能而言，更為重要的是在原子和分子水平測(cè)定其發(fā)揮作用過程中其非共價(jià)結(jié)構(gòu)的快速動(dòng)態(tài)變化。在后一方面的研究理論和研究手段方面都幾乎還是空白，迫切需要物理學(xué)家、化學(xué)家和數(shù)學(xué)家等的參與。

而且，對(duì)于蛋白質(zhì)發(fā)揮生物學(xué)功能而言，更為313、蛋白質(zhì)分子之間以及蛋白質(zhì)分子與其它生物分子之間的相互作用生物體的基本結(jié)構(gòu)單位是細(xì)胞。近年的研究使得人們?nèi)找嬲J(rèn)識(shí)到，在細(xì)胞內(nèi)成千上萬種蛋白質(zhì)分子之間并不是孤立地發(fā)揮其生物學(xué)功能的，它們需要在特異相互識(shí)別基礎(chǔ)上進(jìn)行可逆的“弱”相互作用，而形成不同的蛋白質(zhì)“機(jī)器”，進(jìn)而完成不同的生物學(xué)功能。3、蛋白質(zhì)分子之間以及蛋白質(zhì)分子與其它生物分子之間的相互作用32同時(shí)，蛋白質(zhì)生物學(xué)功能的發(fā)揮也依賴于蛋白分子與非蛋白質(zhì)分子（如核酸、糖、脂類和各種小分子）之間特異的、可逆的、動(dòng)態(tài)的和可調(diào)節(jié)的相互作用而實(shí)現(xiàn).同時(shí)，蛋白質(zhì)生物學(xué)功能的發(fā)揮也依賴于蛋白33

理解和分析這些強(qiáng)度不一的特異“弱”相互作用、這種相互作用所形成的網(wǎng)絡(luò)以及通過這種相互作用所實(shí)現(xiàn)的信息的傳遞和功能的協(xié)調(diào)是認(rèn)識(shí)很多生命過程的基礎(chǔ)。認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)分子之間這種“弱”相互作用的本質(zhì)和規(guī)律自然離不開物理學(xué)家、化學(xué)家、數(shù)學(xué)家等提供思考的理論和探索的方法。理解和分析這些強(qiáng)度不一的特異“弱”344、細(xì)胞中蛋白種類的時(shí)間和空間差異

像動(dòng)物和植物這樣的多細(xì)胞生物發(fā)育過程的關(guān)鍵是細(xì)胞的分化（即從一個(gè)細(xì)胞分裂形成的后代細(xì)胞不斷出現(xiàn)差異的過程），即從一個(gè)單一的受精卵細(xì)胞開始，通過不斷的細(xì)胞的分裂和分化而形成不同的組織和器官。4、細(xì)胞中蛋白種類的時(shí)間和空間差異35與早期推測(cè)完全不同的是，分子生物學(xué)的研究成果表明，在組成這樣的多細(xì)胞生物體的每一類細(xì)胞中的基因組的組成（即細(xì)胞核中的DNA分子序列）是完全相同的。與早期推測(cè)完全不同的是，分子生物學(xué)的研36

細(xì)胞類型的差異在于由基因組編碼的蛋白質(zhì)在特定細(xì)胞中被表達(dá)的種類各不相同、蛋白質(zhì)的修飾和蛋白質(zhì)的相互作用的網(wǎng)絡(luò)也不相同。細(xì)胞的分化過程被認(rèn)為是這種存在于不同細(xì)胞中的蛋白的差異所致。細(xì)胞類型的差異在于由基因組編碼的蛋白37

近年發(fā)展起來的蛋白質(zhì)組學(xué)方法，旨在分析存在于特定細(xì)胞或組織中的全部（幾千甚至幾萬種）的蛋白質(zhì)種類以及同一細(xì)胞處于不同環(huán)境條件下的蛋白的差異。但因?yàn)楹芏嗟鞍踪|(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的存在量極微或存在的時(shí)間極短，目前還難以有真正有效地去捕捉這些蛋白質(zhì)分子。近年發(fā)展起來的蛋白質(zhì)組學(xué)方法，旨在分38

同時(shí)，如何利用這樣得到的不同細(xì)胞的蛋白種類差異譜去認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能也還需要從理論和方法學(xué)上進(jìn)行突破。而這個(gè)方面的研究也同樣離不開數(shù)、理、化等學(xué)科科學(xué)家的參與。同時(shí)，如何利用這樣得到的不同細(xì)胞的蛋白395、蛋白質(zhì)的單分子行為

傳統(tǒng)的對(duì)蛋白質(zhì)分子行為的研究都是基于對(duì)單種蛋白質(zhì)分子的統(tǒng)計(jì)行為的觀察。人們期望能夠?qū)蝹€(gè)蛋白質(zhì)分子（包括由多個(gè)蛋白質(zhì)分子相互作用形成的復(fù)合體）在發(fā)揮生物學(xué)功能時(shí)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全程觀察：比如，一個(gè)酶蛋白分子是如何完成一個(gè)完整催化過程的；一個(gè)“馬達(dá)蛋白”分子是如何將儲(chǔ)存于ATP（生物體內(nèi)的能量貨幣）中的化學(xué)能高效地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的。5、蛋白質(zhì)的單分子行為傳統(tǒng)的對(duì)蛋白質(zhì)分40

近年來，一些物理學(xué)家出身的生命科學(xué)家已經(jīng)開始了這樣的所謂蛋白質(zhì)的單分子研究。建立這種單分子研究系統(tǒng)的挑戰(zhàn)主要在于方法的靈敏性（單個(gè)蛋白分子能夠發(fā)出的檢測(cè)信號(hào)是極其微弱的）和快速性（完成某一過程的時(shí)間可以在皮秒范圍甚至更快?。Ｍ瑯拥?，這樣的極富挑戰(zhàn)性的研究獲得成功的關(guān)鍵在于學(xué)科的高度交叉。近年來，一些物理學(xué)家出身的生命科學(xué)家已41

從不同層次（單分子，蛋白質(zhì)復(fù)合物，體外，細(xì)胞水平和整體水平）研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能和作用機(jī)制出發(fā)，蛋白質(zhì)研究必須必然經(jīng)歷一個(gè)從體外到體內(nèi)的過程。研究蛋白質(zhì)在體內(nèi)（即細(xì)胞和整體水平）的行為盡管還很難進(jìn)行，但這是未來蛋白質(zhì)研究的必經(jīng)之路。從不同層次（單分子，蛋白質(zhì)復(fù)合物，體42蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的高度有組織性、結(jié)構(gòu)和功能的高度多樣化、結(jié)構(gòu)和功能的高度對(duì)應(yīng)性、以及完成功能時(shí)的快速性和可調(diào)節(jié)性等特性，使得我們可以將蛋白質(zhì)分子看作是一個(gè)高度復(fù)雜的“系統(tǒng)”，同時(shí)其大小也使其成為納米科學(xué)研究的理想對(duì)象之一。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的高度有組織性、結(jié)構(gòu)和功能的高43作為生命活動(dòng)的執(zhí)行者，蛋白質(zhì)中也許蘊(yùn)涵著還未曾被人類發(fā)現(xiàn)的新的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。通過非共價(jià)相互作用而形成的靈活可變的蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)蘊(yùn)涵著許多生命的奧秘。作為生命活動(dòng)的執(zhí)行者，蛋白質(zhì)中也許蘊(yùn)涵44所以在驚嘆通過蛋白質(zhì)而實(shí)現(xiàn)的高度靈活的生命過程的同時(shí)，我們迫切需要物理學(xué)家、化學(xué)家和數(shù)學(xué)家對(duì)這樣的復(fù)雜系統(tǒng)開展研究，在發(fā)現(xiàn)新的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的同時(shí)，能夠用物理的、化學(xué)的和數(shù)學(xué)的語言和手段來精確描述和研究生命現(xiàn)象，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)生命過程這樣一個(gè)非線性過程的定性和定量的描述。所以在驚嘆通過蛋白質(zhì)而實(shí)現(xiàn)的高度靈活456、發(fā)展新的蛋白質(zhì)研究方法論和新的技術(shù)

研究蛋白質(zhì)的理論需要?jiǎng)?chuàng)新，但理論創(chuàng)新離不開新的更為精密和高效的技術(shù)手段的出現(xiàn)。技術(shù)在推動(dòng)科學(xué)發(fā)展的過程經(jīng)常起著舉足輕重的作用，尤其當(dāng)研究進(jìn)入微觀層次之后。從上面的描述中，我們已經(jīng)看到，研究蛋白質(zhì)還存在很多方法手段上的障礙。6、發(fā)展新的蛋白質(zhì)研究方法論和新的技術(shù)46

用何種方法我們才能真正完全打開蛋白質(zhì)這個(gè)“神秘王國(guó)”的大門呢？這將是對(duì)21世紀(jì)科學(xué)家們的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。蛋白質(zhì)研究新方法的建立可能更多的需要依賴于非生物學(xué)家們的努力。用何種方法我們才能真正完全打開蛋白477、蛋白質(zhì)的應(yīng)用基礎(chǔ)

蛋白質(zhì)生物功能的多樣性決定了它在未來生物技術(shù)發(fā)展中的主角地位。只有當(dāng)我們對(duì)生命有機(jī)體中那成千上萬種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能有了充分了解之后，生物技術(shù)的無窮威力才可能得以真正發(fā)揮、生物技術(shù)才會(huì)成為一個(gè)成熟的產(chǎn)業(yè)：除了在醫(yī)療和農(nóng)業(yè)上的直接的應(yīng)用之外，對(duì)發(fā)揮不同生物學(xué)功能的蛋白質(zhì)機(jī)器的深入了解將改變我們的工業(yè)模式。7、蛋白質(zhì)的應(yīng)用基礎(chǔ) 蛋白質(zhì)生物功能的多樣性決定了48近期應(yīng)用前景

蛋白質(zhì)除了可以直接作為臨床藥物之外（如胰島素、生長(zhǎng)激素、干擾素、白細(xì)胞介素等等），也是很多小分子藥物和中藥的作用靶點(diǎn)。比如阿斯匹林就是通過抑制一種催化前列腺素合成的關(guān)鍵酶蛋白而發(fā)揮其效應(yīng)的；很多抗菌素是通過抑制細(xì)菌細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成過程而發(fā)揮作用的等。因此對(duì)不同生物體內(nèi)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的深入研究將會(huì)大大改變新藥研發(fā)的方式和效率。近期應(yīng)用前景 蛋白質(zhì)除了可以直接作為臨床49遠(yuǎn)期應(yīng)用前景

催化生物有機(jī)體內(nèi)各種各樣化學(xué)轉(zhuǎn)化過程的是被稱為酶的一大類蛋白質(zhì)。對(duì)這些蛋白的功能和作用機(jī)制的深入研究，將會(huì)大大促進(jìn)它們?cè)诨瘜W(xué)工業(yè)和環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用。遠(yuǎn)期應(yīng)用前景 催化生物有機(jī)體內(nèi)各種各樣化學(xué)50

對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的深入研究不僅會(huì)大大促進(jìn)我們對(duì)天然存在的蛋白質(zhì)在人類生活的各個(gè)方面的應(yīng)用，同時(shí)我們還可以設(shè)計(jì)出具有新的活性的人工蛋白質(zhì)來完成我們所期望的工作。對(duì)蛋白質(zhì)的深入研究毫無疑問將會(huì)大大擴(kuò)展人類對(duì)蛋白質(zhì)的直接和間接應(yīng)用的范圍。對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的深入研究不僅會(huì)51三、實(shí)施蛋白質(zhì)研究計(jì)劃的可行性

在我國(guó)實(shí)施該計(jì)劃，除了具有重大意義和必要性外，也具有廣泛和牢靠的基礎(chǔ)。

1、已得到科學(xué)界的共識(shí)和支持

蛋白質(zhì)的研究是人類認(rèn)識(shí)生命現(xiàn)象的關(guān)鍵之一。當(dāng)今，全面深刻認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)又絕非傳統(tǒng)生物學(xué)所能，它注定需要多學(xué)科的交叉，并正在引起越來越多的物理學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等科學(xué)家的興趣和關(guān)注，有一些有影響的科學(xué)家已涉足其中，并取得成績(jī)。三、實(shí)施蛋白質(zhì)研究計(jì)劃的可行性在我國(guó)實(shí)522、已有較好的研究積累、條件和進(jìn)展

蛋白質(zhì)的研究在我國(guó)是有傳統(tǒng)的，并取得過世界領(lǐng)先的研究成果，如人工全化學(xué)合成牛胰島素及其三維晶體結(jié)果測(cè)定。近年來，在多個(gè)國(guó)家計(jì)劃的支持下，已建立了一些蛋白質(zhì)研究的高水平技術(shù)平臺(tái)和基地，在國(guó)際一流的學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表了有國(guó)際影響的研究成果，為今后的研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2、已有較好的研究積累、條件和進(jìn)展 蛋白質(zhì)的研533、已形成一支必要的研究隊(duì)伍

通過幾十年的努力，特別是近二十年來，已經(jīng)形成一支由數(shù)十位院士領(lǐng)銜，上百位中青年學(xué)術(shù)帶頭人承擔(dān)，以生物學(xué)家，物理學(xué)家、化學(xué)家和數(shù)學(xué)家為主的蛋白質(zhì)科學(xué)研究的交叉人才隊(duì)伍。這些國(guó)際國(guó)內(nèi)的條件為我們?cè)谥袊?guó)成功實(shí)施“蛋白質(zhì)研究計(jì)劃”奠定了良好的基礎(chǔ)。3、已形成一支必要的研究隊(duì)伍 通過幾十年的努力54四、蛋白質(zhì)研究計(jì)劃實(shí)施

的原則方案基礎(chǔ)科學(xué)重大專項(xiàng)的最終目的是在理論和技術(shù)源頭上獲得創(chuàng)新的成果。其實(shí)施的原則和組織體系與工程類重大專項(xiàng)的實(shí)施原則和體系會(huì)有所不同。四、蛋白質(zhì)研究計(jì)劃實(shí)施

的原則方案基55

1、組織一個(gè)該重大專項(xiàng)實(shí)施的總體部，建議設(shè)在國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)，便于整個(gè)項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)和協(xié)調(diào)；在北京和上海分設(shè)兩個(gè)分部，便于地區(qū)性的協(xié)調(diào)；組織有基礎(chǔ)的高等學(xué)校、研究院所、專門實(shí)驗(yàn)室參與；成立獨(dú)立的、有權(quán)威性的學(xué)術(shù)和評(píng)價(jià)委員會(huì)。

56

2、建立若干個(gè)公共的、集群式的研究基地和技術(shù)平臺(tái)，集中在一個(gè)相對(duì)小的地區(qū)，如北京，上海和合肥等已具備良好蛋白質(zhì)研究的地區(qū),其它地區(qū)視發(fā)展情況再定。要配置最先進(jìn)的研究設(shè)備和發(fā)展最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，要注意與已有的和計(jì)劃中的大科學(xué)裝置的結(jié)合，為學(xué)科交叉研究創(chuàng)造最好的研究條件。2、建立若干個(gè)公共的、集群式的研究基57

3、采取“導(dǎo)向性研究”與“自由探索研究”相結(jié)合的方式。在“導(dǎo)向性研究”為主的前提下，留有一定的“自由探索研究”空間，支持少部分科學(xué)家進(jìn)行蛋白質(zhì)研究領(lǐng)域的必要的自由探索研究，以期獲得難以預(yù)料的成果或突破。3、采取“導(dǎo)向性研究”與“自由探索研究58

4、項(xiàng)目要設(shè)立專門的專利管理部門，及時(shí)進(jìn)行成果專利化的分析和申報(bào)。委托有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)、誠(chéng)信度高的社會(huì)中介機(jī)構(gòu)，對(duì)成果及時(shí)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)估和幫助進(jìn)行轉(zhuǎn)化。4、項(xiàng)目要設(shè)立專門的專利管理部門，及時(shí)進(jìn)59

5、基礎(chǔ)科學(xué)研究比較適合開展國(guó)際合作。應(yīng)該在充分強(qiáng)調(diào)自主的前提下，加強(qiáng)國(guó)際合作。5、基礎(chǔ)科學(xué)研究比較適合開展國(guó)際合作。應(yīng)60總之，通過該計(jì)劃的實(shí)施，我國(guó)要在蛋白質(zhì)科學(xué)與技術(shù)的重要戰(zhàn)略方向產(chǎn)生一系列重大的科學(xué)與技術(shù)研究成果，建立國(guó)際領(lǐng)先的研究、開發(fā)和成果轉(zhuǎn)化體系。總之，通過該計(jì)劃的實(shí)施，我國(guó)要在蛋白質(zhì)61附：上?；A(chǔ)科學(xué)戰(zhàn)略研究

生物與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)@上海的人口與健康，以應(yīng)用為導(dǎo)向，將“重要疾病發(fā)生機(jī)理與防治”、“營(yíng)養(yǎng)、代謝和衰老”、“城市人口和生活質(zhì)量”作為發(fā)展重點(diǎn)。并將基因組學(xué)、蛋白質(zhì)科學(xué)、代謝組學(xué)、細(xì)胞活動(dòng)的分子機(jī)制、腦與認(rèn)知的正常和異常的生物學(xué)基礎(chǔ)、重大疾病發(fā)病機(jī)制及相關(guān)的防治措施作為重要研究方向。附：上?；A(chǔ)科學(xué)戰(zhàn)略研究生物與醫(yī)學(xué)領(lǐng)62演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！63國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃研究

“基礎(chǔ)科學(xué)問題專題組”提出的

重大專項(xiàng)計(jì)劃之一

蛋白質(zhì)研究計(jì)劃

（2006-2020）國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃研究課件64重大科學(xué)研究計(jì)劃

根據(jù)世界科學(xué)發(fā)展趨勢(shì)和我國(guó)重大戰(zhàn)略需求，選擇能引領(lǐng)未來發(fā)展，對(duì)科學(xué)和技術(shù)發(fā)展有很強(qiáng)帶動(dòng)作用，可促進(jìn)我國(guó)持續(xù)創(chuàng)新能力迅速提高，同時(shí)具有優(yōu)秀創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的研究方向，重點(diǎn)部署四項(xiàng)重大科學(xué)研究計(jì)劃。這些方向的突破，可顯著提升我國(guó)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，大力促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)跨越。重大科學(xué)研究計(jì)劃

根據(jù)世界科學(xué)發(fā)展趨勢(shì)和我65(1)蛋白質(zhì)研究

蛋白質(zhì)是最主要的生命活動(dòng)載體和功能執(zhí)行者。對(duì)蛋白質(zhì)復(fù)雜多樣的結(jié)構(gòu)功能、相互作用和動(dòng)態(tài)變化的深入研究，將在分子、細(xì)胞和生物體等多個(gè)層次上全面揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)，是后基因組時(shí)代的主要任務(wù)。同時(shí)，蛋白質(zhì)科學(xué)研究成果將催生一系列新的生物技術(shù)，帶動(dòng)醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和綠色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，引領(lǐng)未來生物經(jīng)濟(jì)。因此，蛋白質(zhì)科學(xué)是目前發(fā)達(dá)國(guó)家激烈爭(zhēng)奪的生命科學(xué)制高點(diǎn)。(1)蛋白質(zhì)研究

蛋白質(zhì)是最主要的生命66重點(diǎn)研究重要生物體系的轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、蛋白質(zhì)生物學(xué)功能及其相互作用、蛋白質(zhì)相關(guān)的計(jì)算生物學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)，蛋白質(zhì)研究的方法學(xué)，相關(guān)應(yīng)用基礎(chǔ)研究等。重點(diǎn)研究重要生物體系的轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)67(2)量子調(diào)控研究

以微電子為基礎(chǔ)的信息技術(shù)將達(dá)到物理極限，對(duì)信息科技發(fā)展提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，人類必須尋求新出路，而以量子效應(yīng)為基礎(chǔ)的新的信息手段初露端倪，并正在成為發(fā)達(dá)國(guó)家激烈競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。量子調(diào)控就是探索新的量子現(xiàn)象，發(fā)展量子信息學(xué)、關(guān)聯(lián)電子學(xué)、量子通信、受限小量子體系及人工帶隙系統(tǒng)，構(gòu)建未來信息技術(shù)理論基礎(chǔ)，具有明顯的前瞻性，有可能在20~30年后對(duì)人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生難以估量的影響。(2)量子調(diào)控研究

以微電子為基礎(chǔ)的信68

重點(diǎn)研究量子通信的載體和調(diào)控原理及方法，量子計(jì)算，電荷－自旋－相位－軌道等關(guān)聯(lián)規(guī)律以及新的量子調(diào)控方法，受限小量子體系的新量子效應(yīng)，人工帶隙材料的宏觀量子效應(yīng)，量子調(diào)控表征和測(cè)量的新原理和新技術(shù)基礎(chǔ)等。重點(diǎn)研究量子通信的載體和調(diào)控原理及方法，量子計(jì)69(3)納米研究

物質(zhì)在納米尺度下表現(xiàn)出的奇異現(xiàn)象和規(guī)律將改變相關(guān)理論的現(xiàn)有框架，使人們對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)進(jìn)入到嶄新的階段，孕育著新的技術(shù)革命，給材料、信息、綠色制造、生物和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域帶來極大的發(fā)展空間。納米科技已成為許多國(guó)家提升核心競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略選擇，也是我國(guó)有望實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的領(lǐng)域之一。

(3)納米研究

物質(zhì)在納米尺度下表現(xiàn)出70重點(diǎn)研究納米材料的可控制備、自組裝和功能化，納米材料的結(jié)構(gòu)、優(yōu)異特性及其調(diào)控機(jī)制，納加工與集成原理，概念性和原理性納器件，納電子學(xué)，納米生物學(xué)和納米醫(yī)學(xué)，分子聚集體和生物分子的光、電、磁學(xué)性質(zhì)及信息傳遞，單分子行為與操縱，分子機(jī)器的設(shè)計(jì)組裝與調(diào)控，納米尺度表征與度量學(xué)，納米材料和納米技術(shù)在能源、環(huán)境、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用。重點(diǎn)研究納米材料的可控制備、自組裝和功能71(4)發(fā)育與生殖研究

動(dòng)物克隆、干細(xì)胞等一系列舉世矚目的成就為生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)的未來發(fā)展帶來了重大的機(jī)遇。然而這些成果大多還不能直接造福于人類，主要原因是對(duì)生殖與發(fā)育過程及其機(jī)理缺乏系統(tǒng)深入的認(rèn)識(shí)。我國(guó)人口增長(zhǎng)量大，出生缺陷多，移植器官嚴(yán)重短缺，老齡化高峰即將到來，迫切需要生殖與發(fā)育科學(xué)理論的突破和技術(shù)創(chuàng)新。(4)發(fā)育與生殖研究

動(dòng)物克隆、干細(xì)胞等72重點(diǎn)研究干細(xì)胞增殖、分化和調(diào)控，生殖細(xì)胞發(fā)生、成熟與受精，胚胎發(fā)育的調(diào)控機(jī)制，體細(xì)胞去分化和動(dòng)物克隆機(jī)理，人體生殖功能的衰退與退行性病變的機(jī)制，輔助生殖與干細(xì)胞技術(shù)的安全和倫理等。重點(diǎn)研究干細(xì)胞增殖、分化和調(diào)控，生殖細(xì)胞發(fā)生、成熟73蛋白質(zhì)研究計(jì)劃蛋白質(zhì)研究計(jì)劃74摘要蛋白質(zhì)是一切生命活動(dòng)的功能執(zhí)行者,是生物技術(shù)研發(fā)的主體。“人類基因組計(jì)劃”的完成宣告生命科學(xué)與技術(shù)的研究進(jìn)入了“后基因組時(shí)代”。自此，蛋白質(zhì)研究成為科學(xué)界關(guān)注的核心之一。在國(guó)際學(xué)術(shù)界提出“人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃”后,及時(shí)實(shí)施我國(guó)蛋白質(zhì)研究計(jì)劃,符合提高我國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的需要、符合解決國(guó)家重大戰(zhàn)略問題的需要、符合推動(dòng)現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要和促進(jìn)科學(xué)技術(shù)自身發(fā)展的需要。摘要蛋白質(zhì)是一切生命活動(dòng)的功能執(zhí)行者,是生物技75

蛋白質(zhì)研究計(jì)劃將圍繞：蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能、蛋白質(zhì)功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、蛋白質(zhì)的相互作用網(wǎng)絡(luò)、細(xì)胞中蛋白種類的時(shí)空差異、體內(nèi)外蛋白質(zhì)的單分子行為等重大科學(xué)問題。蛋白質(zhì)研究計(jì)劃將圍繞：76重點(diǎn)研究的內(nèi)容：

1、選擇具有重要功能或病理意義的人類組織或器官，重要經(jīng)濟(jì)生物為研究對(duì)象，開展蛋白質(zhì)組及其調(diào)控規(guī)律的研究；

2、選擇具有重要功能的蛋白質(zhì)分子、蛋白質(zhì)分子間或蛋白質(zhì)與非蛋白質(zhì)分子間的復(fù)合體、代謝/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路等進(jìn)行規(guī)?；慕Y(jié)構(gòu)，功能、功能網(wǎng)絡(luò)和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)的研究。重點(diǎn)研究的內(nèi)容：77

該計(jì)劃的實(shí)施必將促進(jìn)多學(xué)科（如生命科學(xué)、技術(shù)科學(xué)、信息科學(xué)、數(shù)理科學(xué)、分析科學(xué)、材料科學(xué)等）的廣泛交叉與融合，必將推動(dòng)我國(guó)跨學(xué)科、跨行業(yè)、跨部門、跨地域的大科學(xué)協(xié)作，必將實(shí)現(xiàn)我國(guó)蛋白質(zhì)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的跨越式發(fā)展，從而帶動(dòng)生命科學(xué)與生物技術(shù)的快速突破，為醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、資源環(huán)境與能源、國(guó)防等行業(yè)/產(chǎn)業(yè)改造和換代提供強(qiáng)大的科技原動(dòng)力和戰(zhàn)略性支撐。

該計(jì)劃的實(shí)施必將促進(jìn)多學(xué)科（如生命科學(xué)、78

“人類基因組計(jì)劃”與“曼哈頓原子彈研制計(jì)劃”、“阿波羅登月計(jì)劃”一道被譽(yù)為二十世紀(jì)三大科技工程，其完成宣告人類從此進(jìn)入“后基因組時(shí)代”,自此，蛋白質(zhì)研究成為科學(xué)界關(guān)注的核心。正如恩格斯所言，“生命是蛋白體的存在形式”。蛋白質(zhì)是一切生命活動(dòng)的功能執(zhí)行體，是生物技術(shù)研發(fā)的主體。蛋白質(zhì)由于其結(jié)構(gòu)、功能的多樣性和廣泛的相互作用，演繹出生命的復(fù)雜性與生物界的多樣性。圍繞著蛋白質(zhì)研究，學(xué)術(shù)界提出了又一個(gè)大科學(xué)工程：“人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃”?！叭祟惢蚪M計(jì)劃”與79

在此國(guó)際大背景下，我們擬提出我國(guó)的“蛋白質(zhì)研究計(jì)劃”。該計(jì)劃的整體思路是：瞄準(zhǔn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略需求，針對(duì)蛋白質(zhì)這一類生命活動(dòng)的關(guān)鍵物質(zhì)開展理論和應(yīng)用研究。

在此國(guó)際大背景下，我們擬提出我國(guó)的“蛋白質(zhì)研究計(jì)劃80一、實(shí)施該計(jì)劃的重大意義和必要性1、帶動(dòng)我國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)科發(fā)展的需要

自上世紀(jì)中旬以來，以揭示生命奧秘為目標(biāo)的生命科學(xué)已經(jīng)日益成為了基礎(chǔ)科學(xué)各學(xué)科中最為活躍的（或領(lǐng)頭）學(xué)科之一。與經(jīng)典生物學(xué)不同的是，當(dāng)代生命科學(xué)已變得日益定量化和精確化。生命科學(xué)一方面在數(shù)、理、化等學(xué)科的推動(dòng)下得到了迅猛發(fā)展，它同時(shí)也為這些基礎(chǔ)學(xué)科提出了大量新的命題，從而為后者的進(jìn)一步發(fā)展提供著動(dòng)力和素材。一、實(shí)施該計(jì)劃的重大意義和必要性1、帶動(dòng)我國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)科發(fā)展81

其實(shí)施不僅會(huì)大大提升我國(guó)生命科學(xué)在世界科學(xué)界的地位，同時(shí)也必將戰(zhàn)略性地帶動(dòng)我國(guó)數(shù)、理、化等學(xué)科的發(fā)展，進(jìn)而提升我國(guó)總體的基礎(chǔ)科學(xué)創(chuàng)新能力。其實(shí)施不僅會(huì)大大提升我國(guó)生命科學(xué)在世822、提高我國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的需要蛋白質(zhì)科學(xué)與技術(shù)已逐步成為本世紀(jì)生命科學(xué)領(lǐng)域中爭(zhēng)奪最激烈的前沿陣地。以發(fā)達(dá)國(guó)家為主導(dǎo)已經(jīng)提出了“人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃”，并紛紛投入巨資和人力，為的是要搶占這一重要而又有限的生物戰(zhàn)略資源，搶占發(fā)展的先機(jī)。2、提高我國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的需要蛋白質(zhì)科學(xué)83許多跨國(guó)公司和企業(yè)也大量投資此領(lǐng)域，以搶占商機(jī)。在我國(guó),重點(diǎn)組織蛋白質(zhì)研究就是要打破發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷國(guó)際重大戰(zhàn)略研究計(jì)劃的局面，繼續(xù)在這一領(lǐng)域開創(chuàng)和擴(kuò)大中國(guó)領(lǐng)銜重大國(guó)際合作項(xiàng)目的范圍，主動(dòng)把握生物經(jīng)濟(jì)時(shí)代發(fā)展的主脈，大幅度提高我國(guó)生命科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的原始創(chuàng)新能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。許多跨國(guó)公司和企業(yè)也大量投資此領(lǐng)域，843、解決國(guó)家重大戰(zhàn)略問題的需要

我國(guó)存在著若干嚴(yán)重影響我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略問題。人口與健康問題、農(nóng)業(yè)問題、能源和環(huán)境問題、生物安全問題等對(duì)我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)所形成的壓力的緩解和消除，無不與生命科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。蛋白質(zhì)處于生命活動(dòng)的中心，是所有生命活動(dòng)的載體和功能執(zhí)行者，上述重大戰(zhàn)略問題的產(chǎn)生或解決，只要與生物體、生命活動(dòng)和生物功能有關(guān)，必然直接或間接地與蛋白質(zhì)有關(guān)。3、解決國(guó)家重大戰(zhàn)略問題的需要我國(guó)存在著854、推動(dòng)現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要蛋白質(zhì)科學(xué)與技術(shù)涉及眾多的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)。蛋白質(zhì)的研究必然催生更多的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展必將發(fā)揮巨大的推動(dòng)作用。通過人或動(dòng)物功能蛋白質(zhì)的研究，將會(huì)促進(jìn)基于蛋白質(zhì)的原創(chuàng)性新藥的研究與開發(fā)，加快制藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。人體健康與否，與存在于其體內(nèi)的幾萬種蛋白息息相關(guān)；很多人類疾?。òㄟz傳病、癌癥等）的出現(xiàn)其實(shí)都可歸因于體內(nèi)蛋白質(zhì)作用異常的結(jié)果。因此對(duì)蛋白質(zhì)的研究必然大大促進(jìn)醫(yī)學(xué)和醫(yī)學(xué)生物技術(shù)的發(fā)展。4、推動(dòng)現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要蛋白質(zhì)科學(xué)與技86通過植物功能蛋白質(zhì)的研究，將揭示農(nóng)作物重要農(nóng)藝性狀的調(diào)控機(jī)理，鑒定和利用相應(yīng)的基因，加快農(nóng)作物的遺傳改良。另外，蛋白質(zhì)為主體的生物技術(shù)在化工、能源、環(huán)境等方面都有重大的應(yīng)用前景和潛力。總之，對(duì)蛋白質(zhì)研究計(jì)劃的實(shí)施，不僅會(huì)促進(jìn)人類對(duì)生命本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，它同時(shí)也將有助于我們?nèi)祟惤鉀Q所面臨的眾多生存問題。通過植物功能蛋白質(zhì)的研究，將揭示農(nóng)作物重要農(nóng)藝性87二、蛋白質(zhì)研究計(jì)劃的主要方面

就蛋白質(zhì)而言，科學(xué)家最為關(guān)注的是它們?cè)谒猩袡C(jī)體內(nèi)所發(fā)揮的形形色色的生物學(xué)功能：從成千上萬種生物化學(xué)反應(yīng)的催化到生物對(duì)各種有害環(huán)境的抵御，從形成生物個(gè)體形態(tài)的機(jī)械支持到生命有機(jī)體所產(chǎn)生的各種微觀和宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，從將太陽能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能的光合作用到遺傳信息的復(fù)制、表達(dá)和修復(fù)等。二、蛋白質(zhì)研究計(jì)劃的主要方面就蛋白質(zhì)88盡管科學(xué)家已經(jīng)對(duì)大量蛋白開展過不同程度的研究，但從基因組DNA測(cè)序所獲得的信息來看，科學(xué)家對(duì)生物體內(nèi)還有大約一半的蛋白質(zhì)分子還從未有過任何了解。在“后基因組時(shí)代”，我們必須回答他們?cè)谏矬w內(nèi)發(fā)揮何種功能。盡管科學(xué)家已經(jīng)對(duì)大量蛋白開展過不同程度891、蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能

對(duì)于生命科學(xué)家而言，可能最為關(guān)心的是每一種蛋白質(zhì)在生物有機(jī)體內(nèi)究竟完成什么樣的生物學(xué)功能。基因組DNA測(cè)序的主要結(jié)果是揭示了每一種模式生物的遺傳信息所編碼的總蛋白的大概數(shù)目和每一種蛋白質(zhì)的可能氨基酸序列。根據(jù)對(duì)不同生物的基因組測(cè)序所預(yù)測(cè)出的編碼蛋白質(zhì)分子中，我們對(duì)其中大約一半的蛋白質(zhì)分子還未曾有過任何接觸，在“后基因組時(shí)代”我們測(cè)定它們的結(jié)構(gòu)并認(rèn)識(shí)它們的生物學(xué)功能。1、蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能 對(duì)于生命科學(xué)家90

對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的了解終究是服務(wù)于對(duì)其功能的認(rèn)識(shí)。在認(rèn)識(shí)某一正常（如細(xì)胞的分裂、分化，個(gè)體的發(fā)育，思維和記憶的分子基礎(chǔ)等）或異常（像細(xì)胞的癌變等機(jī)體病變）的生命現(xiàn)象時(shí)，我們都首先需要了解的是參與有關(guān)過程的蛋白質(zhì)分子種類和它們各自所發(fā)揮的生物學(xué)功能。對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的了解終究是服務(wù)于對(duì)其功91

而要認(rèn)識(shí)某種蛋白質(zhì)在生命有機(jī)體內(nèi)的功能還仍舊缺乏普遍適用的方法。因此與測(cè)定蛋白質(zhì)的靜態(tài)三維結(jié)構(gòu)相比，認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)功能的工作更為艱巨和更富挑戰(zhàn)性。也使得認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能成為未來一個(gè)從理論到方法都極需創(chuàng)新的領(lǐng)域。而要認(rèn)識(shí)某種蛋白質(zhì)在生命有機(jī)體內(nèi)的922、蛋白質(zhì)發(fā)揮功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)盡管對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究在上個(gè)世紀(jì)的中期就已經(jīng)開始了，但其工作還遠(yuǎn)未結(jié)束。目前的物理學(xué)手段（比較重要是X-射線晶體衍射方法）在測(cè)定蛋白質(zhì)靜態(tài)三維空間結(jié)構(gòu)方面已經(jīng)相當(dāng)有效。但對(duì)于很多無法形成晶體的蛋白質(zhì)而言，目前還沒有有效的物理方法能夠用于測(cè)定它們的空間結(jié)構(gòu)（但通過核磁共振和電子顯微學(xué)方法測(cè)定這類蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法學(xué)正在發(fā)展之中）。2、蛋白質(zhì)發(fā)揮功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)盡管對(duì)蛋93而且，對(duì)于蛋白質(zhì)發(fā)揮生物學(xué)功能而言，更為重要的是在原子和分子水平測(cè)定其發(fā)揮作用過程中其非共價(jià)結(jié)構(gòu)的快速動(dòng)態(tài)變化。在后一方面的研究理論和研究手段方面都幾乎還是空白，迫切需要物理學(xué)家、化學(xué)家和數(shù)學(xué)家等的參與。

而且，對(duì)于蛋白質(zhì)發(fā)揮生物學(xué)功能而言，更為943、蛋白質(zhì)分子之間以及蛋白質(zhì)分子與其它生物分子之間的相互作用生物體的基本結(jié)構(gòu)單位是細(xì)胞。近年的研究使得人們?nèi)找嬲J(rèn)識(shí)到，在細(xì)胞內(nèi)成千上萬種蛋白質(zhì)分子之間并不是孤立地發(fā)揮其生物學(xué)功能的，它們需要在特異相互識(shí)別基礎(chǔ)上進(jìn)行可逆的“弱”相互作用，而形成不同的蛋白質(zhì)“機(jī)器”，進(jìn)而完成不同的生物學(xué)功能。3、蛋白質(zhì)分子之間以及蛋白質(zhì)分子與其它生物分子之間的相互作用95同時(shí)，蛋白質(zhì)生物學(xué)功能的發(fā)揮也依賴于蛋白分子與非蛋白質(zhì)分子（如核酸、糖、脂類和各種小分子）之間特異的、可逆的、動(dòng)態(tài)的和可調(diào)節(jié)的相互作用而實(shí)現(xiàn).同時(shí)，蛋白質(zhì)生物學(xué)功能的發(fā)揮也依賴于蛋白96

理解和分析這些強(qiáng)度不一的特異“弱”相互作用、這種相互作用所形成的網(wǎng)絡(luò)以及通過這種相互作用所實(shí)現(xiàn)的信息的傳遞和功能的協(xié)調(diào)是認(rèn)識(shí)很多生命過程的基礎(chǔ)。認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)分子之間這種“弱”相互作用的本質(zhì)和規(guī)律自然離不開物理學(xué)家、化學(xué)家、數(shù)學(xué)家等提供思考的理論和探索的方法。理解和分析這些強(qiáng)度不一的特異“弱”974、細(xì)胞中蛋白種類的時(shí)間和空間差異

像動(dòng)物和植物這樣的多細(xì)胞生物發(fā)育過程的關(guān)鍵是細(xì)胞的分化（即從一個(gè)細(xì)胞分裂形成的后代細(xì)胞不斷出現(xiàn)差異的過程），即從一個(gè)單一的受精卵細(xì)胞開始，通過不斷的細(xì)胞的分裂和分化而形成不同的組織和器官。4、細(xì)胞中蛋白種類的時(shí)間和空間差異98與早期推測(cè)完全不同的是，分子生物學(xué)的研究成果表明，在組成這樣的多細(xì)胞生物體的每一類細(xì)胞中的基因組的組成（即細(xì)胞核中的DNA分子序列）是完全相同的。與早期推測(cè)完全不同的是，分子生物學(xué)的研99

細(xì)胞類型的差異在于由基因組編碼的蛋白質(zhì)在特定細(xì)胞中被表達(dá)的種類各不相同、蛋白質(zhì)的修飾和蛋白質(zhì)的相互作用的網(wǎng)絡(luò)也不相同。細(xì)胞的分化過程被認(rèn)為是這種存在于不同細(xì)胞中的蛋白的差異所致。細(xì)胞類型的差異在于由基因組編碼的蛋白100

近年發(fā)展起來的蛋白質(zhì)組學(xué)方法，旨在分析存在于特定細(xì)胞或組織中的全部（幾千甚至幾萬種）的蛋白質(zhì)種類以及同一細(xì)胞處于不同環(huán)境條件下的蛋白的差異。但因?yàn)楹芏嗟鞍踪|(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的存在量極微或存在的時(shí)間極短，目前還難以有真正有效地去捕捉這些蛋白質(zhì)分子。近年發(fā)展起來的蛋白質(zhì)組學(xué)方法，旨在分101

同時(shí)，如何利用這樣得到的不同細(xì)胞的蛋白種類差異譜去認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能也還需要從理論和方法學(xué)上進(jìn)行突破。而這個(gè)方面的研究也同樣離不開數(shù)、理、化等學(xué)科科學(xué)家的參與。同時(shí)，如何利用這樣得到的不同細(xì)胞的蛋白1025、蛋白質(zhì)的單分子行為

傳統(tǒng)的對(duì)蛋白質(zhì)分子行為的研究都是基于對(duì)單種蛋白質(zhì)分子的統(tǒng)計(jì)行為的觀察。人們期望能夠?qū)蝹€(gè)蛋白質(zhì)分子（包括由多個(gè)蛋白質(zhì)分子相互作用形成的復(fù)合體）在發(fā)揮生物學(xué)功能時(shí)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全程觀察：比如，一個(gè)酶蛋白分子是如何完成一個(gè)完整催化過程的；一個(gè)“馬達(dá)蛋白”分子是如何將儲(chǔ)存于ATP（生物體內(nèi)的能量貨幣）中的化學(xué)能高效地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的。5、蛋白質(zhì)的單分子行為傳統(tǒng)的對(duì)蛋白質(zhì)分103

近年來，一些物理學(xué)家出身的生命科學(xué)家已經(jīng)開始了這樣的所謂蛋白質(zhì)的單分子研究。建立這種單分子研究系統(tǒng)的挑戰(zhàn)主要在于方法的靈敏性（單個(gè)蛋白分子能夠發(fā)出的檢測(cè)信號(hào)是極其微弱的）和快速性（完成某一過程的時(shí)間可以在皮秒范圍甚至更快?。?。同樣地，這樣的極富挑戰(zhàn)性的研究獲得成功的關(guān)鍵在于學(xué)科的高度交叉。近年來，一些物理學(xué)家出身的生命科學(xué)家已104

從不同層次（單分子，蛋白質(zhì)復(fù)合物，體外，細(xì)胞水平和整體水平）研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能和作用機(jī)制出發(fā)，蛋白質(zhì)研究必須必然經(jīng)歷一個(gè)從體外到體內(nèi)的過程。研究蛋白質(zhì)在體內(nèi)（即細(xì)胞和整體水平）的行為盡管還很難進(jìn)行，但這是未來蛋白質(zhì)研究的必經(jīng)之路。從不同層次（單分子，蛋白質(zhì)復(fù)合物，體105蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的高度有組織性、結(jié)構(gòu)和功能的高度多樣化、結(jié)構(gòu)和功能的高度對(duì)應(yīng)性、以及完成功能時(shí)的快速性和可調(diào)節(jié)性等特性，使得我們可以將蛋白質(zhì)分子看作是一個(gè)高度復(fù)雜的“系統(tǒng)”，同時(shí)其大小也使其成為納米科學(xué)研究的理想對(duì)象之一。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的高度有組織性、結(jié)構(gòu)和功能的高106作為生命活動(dòng)的執(zhí)行者，蛋白質(zhì)中也許蘊(yùn)涵著還未曾被人類發(fā)現(xiàn)的新的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。通過非共價(jià)相互作用而形成的靈活可變的蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)蘊(yùn)涵著許多生命的奧秘。作為生命活動(dòng)的執(zhí)行者，蛋白質(zhì)中也許蘊(yùn)涵107所以在驚嘆通過蛋白質(zhì)而實(shí)現(xiàn)的高度靈活的生命過程的同時(shí)，我們迫切需要物理學(xué)家、化學(xué)家和數(shù)學(xué)家對(duì)這樣的復(fù)雜系統(tǒng)開展研究，在發(fā)現(xiàn)新的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的同時(shí)，能夠用物理的、化學(xué)的和數(shù)學(xué)的語言和手段來精確描述和研究生命現(xiàn)象，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)生命過程這樣一個(gè)非線性過程的定性和定量的描述。所以在驚嘆通過蛋白質(zhì)而實(shí)現(xiàn)的高度靈活1086、發(fā)展新的蛋白質(zhì)研究方法論和新的技術(shù)

研究蛋白質(zhì)的理論需要?jiǎng)?chuàng)新，但理論創(chuàng)新離不開新的更為精密和高效的技術(shù)手段的出現(xiàn)。技術(shù)在推動(dòng)科學(xué)發(fā)展的過程經(jīng)常起著舉足輕重的作用，尤其當(dāng)研究進(jìn)入微觀層次之后。從上面的描述中，我們已經(jīng)看到，研究蛋白質(zhì)還存在很多方法手段上的障礙。6、發(fā)展新的蛋白質(zhì)研究方法論和新的技術(shù)109

用何種方法我們才能真正完全打開蛋白質(zhì)這個(gè)“神秘王國(guó)”的大門呢？這將是對(duì)21世紀(jì)科學(xué)家們的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。蛋白質(zhì)研究新方法的建立可能更多的需要依賴于非生物學(xué)家們的努力。用何種方法我們才能真正完全打開蛋白1107、蛋白質(zhì)的應(yīng)用基礎(chǔ)

蛋白質(zhì)生物功能的多樣性決定了它在未來生物技術(shù)發(fā)展中的主角地位。只有當(dāng)我們對(duì)生命有機(jī)體中那成千上萬種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能有了充分了解之后，生物技術(shù)的無窮威力才可能得以真正發(fā)揮、生物技術(shù)才會(huì)成為一個(gè)成熟的產(chǎn)業(yè)：除了在醫(yī)療和農(nóng)業(yè)上的直接的應(yīng)用之外，對(duì)發(fā)揮不同生物學(xué)功能的蛋白質(zhì)機(jī)器的深入了解將改變我們的工業(yè)模式。7、蛋白質(zhì)的應(yīng)用基礎(chǔ) 蛋白質(zhì)生物功能的多樣性決定了111近期應(yīng)用前景

蛋白質(zhì)除了可以直接作為臨床藥物之外（如胰島素、生長(zhǎng)激素、干擾素、白細(xì)胞介素等等），也是很多小分子藥物和中藥的作用靶點(diǎn)。比如阿斯匹林就是通過抑制一種催化前列腺素合成的關(guān)鍵酶蛋白而發(fā)揮其效應(yīng)的；很多抗菌素是通過抑制細(xì)菌細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成過程而發(fā)揮作用的等。因此對(duì)不同生物體內(nèi)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的深入研