重大項目課題標書集錦——醫學重大項目(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 在腫瘤發生過程中的變化與作用機理進行研究，這樣將有利于產生高水平的研究成果。 5. 項目推薦首席科學家趙世民教授具有多年跨國生物醫藥企業研發經驗，回國后 5年內主持自然科學 基金重點項目，參與 973和 863等多個項目。尤其在完成國家 863 項目《蛋白質翻譯后修飾的蛋白組學研究》（ 2021AA02A308）的過程中，與多位合作者合作取得 4年發表 SCI論文 16篇、其中影響因子大于 20的 5篇，近兩年論文他引 238次的突出成績，成果為國際廣泛關注。其項目組織協調能力以及轉化醫學研究實力都得到充分驗證。 課題設置 課題 1 ： 代謝相關的蛋白質的修飾譜及其在腫瘤發生發展過程中的變化規律 預期目標： 利用修飾 /比較蛋白組學方法研究代謝相關翻譯后修飾的底物 ,以及這些修飾在腫瘤發生過程中 的變化規律。 主要研究內容： 1. 建立全細胞蛋白質修飾鑒定的技術方法與平臺，并應用這一平臺進行如下研 究： 2. 系統地研究腫瘤發生過程中代謝酶乙酰化 \磷酸化修飾的變化規律； 3. 系統鑒定受代謝中間物調控的下游蛋白修飾（羥基化、甲基化20 等）底物蛋白譜及網絡； 4. 系統地研究腫瘤發生過程中受代謝中間物調控的下游蛋白修飾的變化規律。 經費比例： 23% 承擔單位： 中國科學院大連化學物理研究所、復旦大學 課題負責人： 葉明亮 學術骨干： 管坤良、 Daniel Figeys、張宇、蘇志熙 課題 2 ： 代謝相關的蛋白質的修飾的調控網絡及其對代謝的作用 預期目標： 采用遺傳與代謝組學方法研究代謝相關蛋白修飾失調對相關蛋白功能、代謝調控通路、代謝產物及整體生化網絡的系統影響；同時通過綜合使用各類高通量信息提取和多元化分析技術，分析生化網絡在常態和病態下的結構組成和動態變化。 主要研究內容： 1． 系統鑒定參與代謝過程中特定蛋白質修飾的上游調控酶（如乙酰化中的 HAT與 Sirt等），研究其功能及調控的上下游機制； 2． 用代謝組的方法系統研究各修飾調控酶對于代謝組的影響； 3． 研究腫瘤發生過程中代謝相關蛋 白修飾上游調控酶及對應代謝組的變化規律。 經費比例： 23% 承擔單位： 上海交通大學 課題負責人： 萬春玲 學術骨干： 童雪梅、糜軍、王曉艷、左勇 課題 3 ： 代謝相關蛋白質修飾的分子調控機理及其在腫瘤發生中的作用與機制 預期目標： 在培養細胞系中初步建立乙酰化等翻譯后修飾調控代謝的信號網絡；建立代謝物調控細胞表觀遺傳及下游蛋白的信號網絡；建立乙酰化等翻譯后修飾調控腫瘤發生的動物模型；通過臨床研究認代謝相關翻譯后修飾在腫瘤發生過程中的變化規律。 主要研究內容： 1． 研究蛋白質修飾（乙酰化、磷 酸化）對代謝酶功能調控的分子機制； 2． 系統研究代謝中間物（如 ?KG等）影響各種修飾酶（脯氨酸羥21 基化酶、組蛋白去甲基化酶及 DNA去甲基化酶等雙加氧酶等）功能的分子生化機理及其導致的下游信號通路改變，建立代謝相關的蛋白質翻譯后修飾調控網絡； 3． 研究蛋白質修飾在腫瘤代謝中的作用與機制，以一或幾種腫瘤為對象，研究在其發生發展過程中代謝的改變與蛋白質修飾的關系，蛋白質修飾及調控機制對腫瘤發生發展的影響等。 經費比例： 31% 承擔單位： 復旦大學、濟南軍區總醫院 課題負責人： 趙世民 學術骨干： 徐人爾 、喬彬、段文元、方彩云 課題 4 ： 代謝相關蛋白修飾上游修飾酶的結構，尋找調控蛋白修飾的小分子腫瘤抑制化合物的研究 預期目標： 系統研究蛋白修飾酶 HAT、 SIRT和雙加氧酶的結構，以及修飾酶與代謝中間物和修飾酶底物組成的復合體的分子結構，利用結構信息，結合生物化學，生物物理學及細胞生物學的方法，通過改變相關蛋白質以及它的整個復合體在此的作用位點的結構來驗證其生物學功能，為治療修飾酶相關疾病提供小分子藥物設計和優化的結構模板，為修飾酶相關的癌癥等疾病的治療提供新的途徑。 主要研究內容： 1． 研究蛋白質修飾 酶功能活性及特異性調控的結構基礎。 2． 研究蛋白質修飾酶全酶或多個結構域的活性調節的分子機制。 3． 研究蛋白修飾酶與核受體轉錄因子相互調控的結構及調控機制。 4． 驗證小分子與相關酶的構效關系，提供先導小分子化合物的優化設計模板。 經費比例： 23% 承擔單位： 廈門大學、復旦大學、中國科學技術大學 課題負責人： 李勇 學術骨干： 張華鳳、劉懿、金利華 課題間關系 22 根據總體設計方案，本項目將以代謝相關的蛋白質乙酰化、甲基化、磷酸化、羥基化等修飾為核心，以乙酰化、磷酸化對代謝酶和代謝組的調控，代謝物 對下游蛋白羥基化、甲基化的調控為突破點，發展和完善相關修飾蛋白組學和代謝組學研究平臺，鑒定蛋白質修飾酶和底物，通過深入的機理研究建立代謝相關的蛋白質翻譯后修飾調控網絡，最后采用結構生物學方法實現向轉化醫學研究提高的思路，將項目分解為各有側重，但又互相聯系，互相促進的四個課題。其中，課題一著重建立修飾蛋白組相關技術，系統地鑒定代謝相關蛋白質修飾酶和底物，比較這些修飾在腫瘤發生過程中的變化；課題二通過遺傳及代謝組學方法，系統鑒定上游修飾酶及這些修飾酶對于代謝組的調控；課題三則通過選擇一些關鍵蛋白修飾酶和靶蛋白， 剖析蛋白質修飾的功能和調控機制，建立代謝相關蛋白修飾調控網絡；課題四在上述研究課題的基礎上，利用結構生物學研究技術平臺，篩選能干預蛋白質修飾的活性小分子化合物。 23 四、年度計劃 年度 研究內容 預期目標 第 一 年 ? 樣本的采集、文獻檢索、部分儀器設備的購臵、分析方法的建立。 ? 開展乙酰化調節代謝機理的研究，重點研究乙酰化調節腫瘤相關的糖酵解和三羧酸循壞分子機理。 ? 進行代謝物影響羥基化及甲基化的機理研究 。 ? 建立蛋白質羥基化和甲基化修飾組學分析平臺 。 ? 選定乙酰化、去乙酰化、甲基化、羥基化等目標蛋白， 開始構建表達載體 。 ? 建立代謝物及代謝組學分析的方法。 ? 開始收集肝癌、胃腸腫瘤以及神經膠質瘤樣本，完成項目所需儀器購臵 ； ? 部分闡明 23 個代謝酶的乙酰化調控機理，找出其修飾酶 ； ? 開始闡明代謝物調節蛋白羥基化與甲基化的機理 ； ? 制備可以用于親和富集方法的抗甲基化可抗羥基化抗體 、建立分析方法平臺。 ? 獲得 35 個可以表達修飾酶的載體，表達 23 個酶并力爭獲得蛋白晶體 ； ? 建立內源性小分子的分析方法： 包括分析樣品的制備方法、 LCMS/MS 方法、NMR 方法。 第 二 年 ? 繼續開展乙酰化調節代謝機理的研究，重點研 究乙酰化調節腫瘤相關的糖酵解和三羧酸循壞分子機理的研究。 ? 繼續進行代謝物影響羥基化及甲基化的機理研究 。 ? 繼續建立蛋白質羥基化和甲基化修飾組學分析平臺 。 ? 繼續乙酰化、去乙酰化、甲基化、羥基化等目標蛋白的表達及結晶，并開始利用獲得的數據設計并合成可影響酶活的小分子化合物 。 ? 開始代謝物及代謝組學分析。 ? 闡明 23 個代謝酶的乙酰化調控機理，找出其修飾酶 ； ? 繼續闡明代謝物調節蛋白羥基化的機理，完成 23 個代謝酶乙酰化調控機理的研究并發表研究論文 ； ? 利用可以用于親和富集方法的抗甲基化可抗羥基化抗體 、建立分析方法平臺。 ? 獲得 12 個修飾酶的初步結構獲得數個可以表達修飾酶的載體，表達 23 個酶并力爭獲得蛋白晶體 ； ? 利用建立的代謝物和代謝組分析方法，開始分析乙酰化改變對代謝物和代謝組的改變 。 第 三 年 ? 繼續開展乙酰化調節代謝機理的研究，重點轉向研究乙酰化如何協同調節腫瘤相關的糖酵解和三羧酸循。 ? 繼續進行代謝物影響羥基化及甲基化的機理研究，闡明代謝物如何影響細胞? 初步闡明乙酰化修飾改變對糖酵解和三羧酸循環相對代謝流的調控作用，并探明此類改變在癌癥發生發展中的意義 ； ? 繼續闡明代謝物調節蛋白羥基化的機24 年度 研究內容 預期目標 信號通路，尤其是代謝物改變如何促進腫瘤干細胞的生成 。 ? 繼續建立蛋白質羥基化和甲基化修飾組學分析平臺 。 ? 繼續乙酰化、去乙酰化、甲基化、羥基化等目標蛋白的表達及結晶 ，并開始利用獲得的數據設計并合成可影響酶活的小分子化合物 。 ? 開始代謝物及代謝組學分析。 理，完成 13 個代謝酶乙酰化調控機理的研究并發表研究論文 ； ? 探明代謝物改變促進腫瘤干細胞形成的初步機理； ? 利用可以用于親和富集方法的抗甲基化可抗羥基化抗體 、建立分析方法平臺。 ? 獲得 12 個修飾酶的初步結構獲得數個可以表達修飾酶的載體，表達 23 個酶并力爭獲得蛋白晶體 ； ? 利用建立的代謝物 和代謝組分析方法，開始分析乙酰化改變對代謝物和代謝組的改變 。 第 四 年 ? 闡明乙酰化如何協同調節腫瘤相關的糖酵解和三羧酸循代謝通路，以腫瘤為模型分析腫瘤細胞代謝的乙酰化修飾特質。 ? 繼續進行代謝物影響羥基化及甲基化的機理研究，研究如何通過小分子干預消除代謝中間物失調帶來的促腫瘤效應 。 ? 用親和富集的方法研究蛋白質羥基化和甲基化修飾組 。 ? 用結構生物學及生物化學的的方法驗證可影響酶活的小分子化合物 。 ? 繼續代謝物及代謝組學分析。 ? 根據腫瘤細胞代謝通路乙酰化的特點，定向調節關鍵酶的乙酰化水平以達到調控代謝通路相 對活性的目的，實現對腫瘤生長的抑制，申報 12 項發明專利 ； ? 發現系列可以回復因代謝中間物失調影響到小分子活性化合物，申報專利并發表研究論文 ； ? 獲得全細胞水平蛋白甲基化、羥基化修飾組，為中長期研究奠定基礎 。 ? 獲得 23 個修飾酶的小分子干預化合物 ； ? 闡明乙酰化改變對代謝組的影響以及三羧酸循環中間物改變對細胞代謝組的影響 。 25 年度 研究內容 預期目標 第 五 年 ? 整理、總結乙酰化修飾調控代謝的分子機理 。 ? 總結代謝物失調影響蛋白質甲基化、羥基化的規律 。 ? 完善代謝相關的蛋白質翻譯后修飾數據庫 。 ? 確立數個可用于腫瘤干預的小分子化合物 。 ? 課題 收尾總結：對所得結果分析總結、建立相應代謝物數據庫、撰寫發表論文、申報科研成果。 ? 論文整理，申請專利。 ? 初步建立乙酰化修飾調控代謝的調控網絡，重點建立腫瘤相關糖酵解及三羧酸循環受乙酰化協同調控網絡 ； ? 建立代謝物調控細胞信號通路的網絡體系，重點建立三羧酸循環代謝物對細胞信號通路的調節作用 ； ? 形成較為完整的蛋白質乙酰化、甲基化、羥基化修飾組數據庫 ； ? 全面驗證小分子化合物的調節修飾酶作用及對腫瘤細胞的抑制效果 。 ? 發現相關的腫瘤小分子標志物并進一步進行臨床驗證。 ? 課題總結結題，書寫發表國內外重要期刊論文。 項目名稱： 蛋白質的生成、修飾與質量控制 首席科學家： Sarah Perrett 中國科學院生物物理研究所 起止年限： 依托部門： 中國科學院 26 一、關鍵科學問題及研究內容 關鍵科學問題： 本項目的關鍵科學問題是：細胞如何實現對蛋白質合成、折疊、修復、降解及修飾不同環節的質量控制；在應激條件下蛋白質質量控制體系如何調控；蛋白質異常修飾對質量控制體系的影響及其相關疾病發生發展的機制等關鍵科學問題。重點研究蛋白質合成的精確控制機制；蛋白質折疊尤其是內質網和線粒 體氧化折疊系統中關鍵蛋白的結構與功能及相互作用網絡；分子伴侶在錯誤折疊蛋白的修復與降解中的作用；應激條件下質量控制體系中蛋白質的氧化還原修飾調控；蛋白質異常修飾在細胞及動物水平產生的影響。通過系統研究蛋白質質量控制體系不同環節關鍵蛋白的功能和相互關系，獲得蛋白質質量控制分子機制的全景網絡。 主要研究內容： 本項目深入系統研究蛋白質生物合成的質量控制、蛋白質的氧化折疊與氧化還原修飾、蛋白質錯誤折疊及分子伴侶的作用、蛋白質的異常修飾與疾病的關系。系統開展蛋白質質量控制關鍵蛋白和相互作用網絡研究，分析關鍵蛋 白質或調控因子在蛋白質質量控制過程中的功能及在生理與病理狀態下的動態變化，篩選對氧化折疊和質量控制具有調控功能的小分子化合物。探索環境因素誘導的蛋白質異常修飾與認知障礙之間的關系，開發試用于老年性癡呆癥臨床診斷的生物標記物。 1． 蛋白質翻譯的精確控制機制 研究亮氨酰 tRNA合成酶（ LeuRS）對特異氨基酸及其對應的特異 tRNA之間相互識別匹配的機制；鑒定依賴和非依賴 tRNA的轉移前編校發生的位點； tRNA的氨基酸接受臂（ amino acid acceptor arm）在氨基酰化活性中心和編校活性 中心之間的動態轉位過程