“蛋白质机器与生命过程调控”重点专项2016年度项目申报指南.doc

附件 4 “蛋白质机器与生命过程调控”重点专项 2016 年度项目申报指南 蛋白质机器， 是指由大量蛋白质和生物分子形成的高维度的、 复杂的超级功能复合体（如核糖体、剪切体等） ，此外也包括蛋白 质与蛋白质或其他分子形成的低维度复合物，以及具有特定生物 学功能的蛋白质分子（如酶、抗体、受体、动力蛋白等） 。对蛋白 质机器复杂的结构和功能、调控网络、以及动态变化规律的深入 认识，是揭示生命现象本质、了解自然和人类自身的核心基础生 物学问题之一，也是涉及国家生物安全、粮食安全、公共卫生、 医药、农业和绿色产业发展等的重大战略需求。 为提升我国蛋白质研究水平并推动应用转化，按照《国家中 长期科技发展规划纲要（2006—2020 年） 》的部署，根据《国务 院关于深化中央财政科技计划（专项、基金等）管理改革的方 案》 ，科技部、教育部、中国科学院等部门组织专家编制了“蛋白 质机器与生命过程调控”重点专项实施方案。专项围绕我国经济 与社会发展的重大战略需求和重大科技问题，结合国际蛋白质研 究的前沿发展趋势，发挥蛋白质科学研究设施等国家大科学装置 的支撑优势，以重大基础科学问题为导向，以重大技术方法创新 — 1 — 为支撑，以重大应用基础研究为出口，开展战略性、基础性、前 瞻性研究，增强我国蛋白质机器研究的核心竞争力，产出一批国 际领先、具有长远影响的标志性工作，实现重点领域对国际前沿 的引领，在原创性基础和理论研究中取得突破，为人口健康、医 药与生物技术、现代农业、环境生态与能源、国家安全等领域中 重大科学问题的解决和关键技术的发展，提供基础理论引导和技 术方法支撑， 形成我国经济转型过程中的特色突破点和优势方向。 “蛋白质机器与生命过程调控”重点专项将在重大基础科学 问题研究、重大技术方法研究和重大应用基础研究 3 个层次进行 部署。 根据专项实施方案和“十二五”期间有关部署，2016 年优先 支持 19 个研究方向。申报单位针对重要支持方向，面向解决重 大科学问题和突破关键技术进行一体化设计，组织申报项目。鼓 励围绕一个重大科学问题或重要应用目标，从基础研究到应用研 究全链条组织项目。鼓励依托国家实验室、国家重点实验室等重 要科研基地组织项目。 项目执行期一般为 5 年。为保证研究队伍有效合作、提高效 率，项目下设课题数原则上不超过 4 个，每个项目所含单位数控 制在 4 个以内。标*的重要支持方向受理青年科学家项目申请。 1. 重大基础科学问题研究 1.1 细胞生命活动相关的蛋白质机器* —2 — 研究内容：重要细胞器及生物膜相关蛋白质机器的动态变化、 结构与功能。 考核指标：发现 5—10 种在重要细胞器中发挥核心功能的新 型蛋白质机器，揭示相关蛋白质机器的动态变化、结构与功能机 制；发现 5—10 种调控生物膜结构和动态的新型蛋白质机器，揭 示相关蛋白质机器的结构与功能机制，阐明其在胞内物质运输、 分泌、代谢和降解等生命过程中的作用。 1.2 肿瘤微环境对蛋白质机器的影响和调控* 研究内容：肿瘤微环境对蛋白质机器的影响和调控机制。 考核指标：发现与肿瘤发生、发展、转移相关的新型蛋白质 机器，重点关注蛋白免疫因子参与的蛋白质机器，阐明相关蛋白 质机器的组成、功能和结构，揭示其与肿瘤发生、发展、转移的 关系，以及蛋白质机器间的协同作用机制，为新型肿瘤诊疗手段 的发展提供基础。 1.3 蛋白质膜转运的分子机制* 研究内容：物质和能量跨膜转运的分子机制。 考核指标：针对 10 种左右与电子、 离子等重要物质、 以及 ATP 等能量分子转运相关的膜蛋白， 解析其三维结构和动态变化机制， 阐明其在亚细胞和细胞的定位以及在膜上的折叠组装的动态机 制，揭示细胞生命活动中能量和物质运输的分子机制。 1.4 植物特有蛋白质机器的分子机制* — 3 — 研究内容：植物特有生命过程相关的蛋白质机器。 考核指标：发现植物对非生物逆境响应和共生固氮，以及植 物生殖器官发育和双受精等特殊过程的新型蛋白质机器，解析参 与以上生命活动的蛋白质机器的组成、功能和结构，揭示特殊蛋 白质机器调控植物特有生命过程的分子机制，为重要作物改良提 供基础。 （项目可在以上所述生命过程中选择两个重点方向开展 研究） 。 1.5 蛋白质翻译机器的调控* 研究内容：蛋白质翻译机器的调控因子。 考核指标：发现 3—5 种蛋白质翻译机器的新调控因子，揭 示蛋白质翻译机器调控因子的组成、功能和三维结构，阐明调控 蛋白质翻译过程的新型分子机制，揭示核糖体装配与活性调节的 核心分子机制，比较真核生物与原核生物核糖体的装配及调控机 制，为设计与改造靶向细菌核糖体的抗生素提供理论基础。 1.6 神经干细胞发育与细胞命运决定中的蛋白质机器* 研究内容：神经干细胞发育或其它细胞命运决定过程关键的 蛋白质机器。 考核指标：发现 5—10 种在胚胎及成年神经干细胞产生、发 育、分化及神经网络形成过程中有重要意义的新型蛋白质机器， 阐明相关蛋白质机器的组成、结构和动态变化规律；以 1—2 种 其它重要的细胞命运决定过程（重点关注表观遗传过程）为研究 —4 — 对象，针对 5—10 种新型关键蛋白质机器，阐明相关生命过程中 重要蛋白质机器的组成、结构、功能和调控机制。 1.7 RNA—蛋白质复合机器与生命过程的调控* 研究内容：RNA 及非编码 RNA 的功能机制 考核指标：发现 3—5 种 RNA—蛋白质相互作用形成的新型 复合蛋白质机器，解析 RNA—蛋白质复合机器的组成、结构、功 能和调控网络，揭示 RNA 与蛋白质相互作用的规律；阐明非编 码 RNA 参与形成的蛋白质机器的结构与功能调控的分子机制。 1.8 控制重要组织器官的系统发育与重塑的蛋白质机器* 研究内容：生殖与神经系统发育过程相关的蛋白质机器 考核指标：发现 3—5 种调节生殖细胞形成与分化的关键蛋 白质因子，阐明其调控生殖细胞发育的功能机制；发现 3—5 种 与神经系统信号传递、神经系统发育、精神紊乱疾病、神经退行 性疾病相关的新型蛋白质机器，阐明其组成、结构、调控机制及 相互作用网络。 2. 重大技术方法研究 2.1 高分辨率冷冻电镜在结构生物学中应用 研究内容：高分辨率冷冻电镜的新技术和新方法。 考核指标：发展高分辨率电镜在样品制备和处理、成像和图 像分析计算等原创性技术；依托蛋白质研究领域的国家重点实验 室和蛋白质科学研究设施，建立具有包括样品制备、数据收集、 — 5 — 图像处理等在内的完整技术链条的高分辨率电镜研究技术平台， 实现对现有冷冻电镜样品制备技术的自动化程度、可控性、可重 复性等指标提高 10%—20%，实现数据收集和数据处理速度的成 倍增长，并普遍实现原子分辨率水平的结构解析。 2.2 磁共振技术在结构生物学中的应用 研究内容：磁共振技术及在蛋白质机器动态结构及瞬态相互 作用研究中的应用。 考核指标：利用磁共振技术观测蛋白质结构的精细动态变化、 生物大分子激发态、生物大分子瞬态相互作用的结构信息，发展 适合于研究高时空分辨的蛋白质动态结构的核磁共振新技术和 新方法，并应用于蛋白质的动态构像变化及瞬态相互作用机制的 研究。 2.3 依托同步辐射光源的结构生物学新技术和新方法 研究内容：依托同步辐射光源的结构生物学新技术和新方法。 考核指标：依托蛋白质科学研究设施，构建综合性、前沿性 结构生物学新技术和新方法研究平台；发展 5—10 种与第三代同 步辐射光源、 自由电子激光等相关的结构生物学新技术和新方法。 2.4 新一代蛋白质组学分析技术研究 研究内容：新一代蛋白质组学分析技术研究。 考核指标：建立肽段碎裂规律、质谱谱图解析规律，实现标 准肽段质谱数据集；开发下一代蛋白质鉴定搜索引擎，建立自主 —6 — 知识产权的蛋白质高精度鉴定技术体系；发展微量、痕量样品的 蛋白质组和翻译后修饰的快速、实时和原位检测技术；发展蛋白 质复合物的规模化整体高效分离、组成精准鉴定和相互作用位点 鉴定的新方法；发展具有交互作用的修饰蛋白质组的动态变化及 其交互作用网络分析技术。 2.5 化学生物学在蛋白质机器研究中的应用 研究内容：化学生物学在蛋白质机器标记和功能调控中的应用。 考核指标：针对复杂蛋白质组中的特异性膜蛋白受体、特异 性酶家族，发展 20—30 种新型化学探针，实现对膜蛋白受体、 酶家族的特异性标记和功能调控，阐明其结构和发挥功能的分子 机制；利用新型化学探针，开展蛋白抗性的分子机制研究，实现 抗性精准预测。 2.6 依托大科学装置的新技术和新方法研究 研究内容：依托蛋白质科学研究设施的综合性蛋白质研究平台。 考核指标：依托蛋白质科学研究设施，发展与同步辐射光束 线站、电镜、核磁、质谱、规模化蛋白质制备、生物成像、计算 机系统与数据库等相关的蛋白质机器研究的新技术和新方法，发 展晶体学线站技术、与同步辐射偶联的新一代电子显微镜技术、 以及系统生物学研究的综合性技术，建立涵盖“鉴定—功能分析 —结构剖析”的、完整的链条式蛋白质机器研究的示范性平台。 2.7 计算生物学的新技术、新方法及应用 — 7 — 研究内容：计算生物学在蛋白质机器研究中的应用。 考核指标：发展计算生物学在蛋白质机器研究中的新理论和 新方法，发展对蛋白质机器进行大数据分析、网络理论基础研究、 数学模拟、系统反应动力学研究等的新型计算方法，阐明蛋白质 机器运行和动态变化规律， 构建蛋白质机器及其作用网络的模型， 初步实现蛋白质机器的电子化。 3. 重大应用基础研究 3.1 基于蛋白质机器的肿瘤和免疫类疾病防治 研究内容：肿瘤和免疫类疾病发生、发展过程中蛋白质机器 的功能机制。 考核指标：针对肿瘤和免疫类疾病，发现 5—10 种与疾病发 生、发展密切相关的新型蛋白质机器，阐明相关蛋白质机器的组 成、功能、结构、作用网络和调控机制，重点关注炎—癌转化过 程中免疫微环境功能转化的关键蛋白质机器，发现 20—30 种针 对蛋白质机器的先导化合物， 为开发新型针对肿瘤和免疫类疾病， 特别是炎—癌转化过程的干预手段提供基础。 3.2 基于蛋白质机器的神经退行性疾病防治 研究内容：神经退行性疾病发生、发展过程中蛋白质机器的 功能机制。 考核指标：发现 3—5 种与神经退行性疾病发生、发展密切 相关的新型蛋白质机器，阐明相关蛋白质机器的组成、功能、结 —8 — 构、作用网络和调控机制，发现 20—30 种针对蛋白质机器的先 导化合物，为神经退行性疾病的诊断和治疗提供基础。 3.3 基于蛋白质机器的代谢类疾病防治 研究内容：代谢类疾病发生、发展过程中蛋白质机器的功能 机制 考核指标：发现 3—5 种与代谢类疾病发生、发展密切相关 的新型蛋白质机器，阐明相关蛋白质机器的组成、功能、结构、 作用网络和调控机制，发现 20—30 种针对蛋白质机器的先导化 合物，为发展针对代谢类疾病的新型干预手段提供基础。 3.4 病原体感染与致病过程中蛋白质机器的功能机制 研究内容：重要病毒感染过程相关蛋白质机器的功能和干预 机制。 考核指标：针对黄病毒、布尼亚病毒、疱疹病毒、逆转录病 毒等重要人类病毒，阐明如上病毒感染过程相关蛋白质机器的组 成、功能、结构和调控网络，发现 30 种左右的先导化合物、抗 体等针对病毒感染过程的新型抗病毒手段，为新型重大传染性疾 病防诊治手段的研发提供基础。 3.5 免疫反应过程中蛋白质机器的功能机制 研究内容：免疫过程中蛋白质机器的功能机制。 考核指标：发现 5—10 种参与免疫应答、免疫性疾病与免疫 损伤等过程的新型蛋白质机器，解析其组成、工作机制和协同作 — 9 — 用网络；针对自身免疫性疾病相关的蛋白质机器，研究新型靶点 并发现 10—20 种干预性先导化合物。 3.6 基于蛋白质机器的重大疾病防治技术研究 研究内容：基于蛋白质机器的重大疾病防治技术研究。 考核指标：围绕遗传性疾病等，研发 5—10 种新型人源化动 物模型；发展蛋白质机器三维结构导向的新型药物开发的关键技 术；研发生物治疗、免疫治疗等疾病防治前沿技术及应用，并示 范应用。 — 10 —