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2011年科研进展
2012-04-25 20:20:28   浏览次数:0  文字大小:【】【】【
蛋白质表达谱-钱小红
年度进展
1. 在糖蛋白核心岩藻糖修饰的定量研究方面,确认了不同类型质谱中糖肽碎片强度的分布;建立了基于MRM的定量研究策略;实现了血清中肽段糖基化水平的定量检测;发现巨球蛋白和血清铜蓝蛋白在肝癌血清中的糖基化修饰变化。成果发表于Anal Chem;2. 采用三种互补的研究策略,鉴定了鼠疫菌91001菌株的1926个蛋白质,占基因组编码蛋白质数量的46.5%;结果显示整体蛋白质分离有助于发现蛋白质异构体;该研究结果表明鼠疫菌在入侵宿主前已表达了大量的致病因子。成果发表于J Proteomics;3. 发展了一系列蛋白质组分离、修饰与鉴定的新技术新方法,包括:a) 基于质谱智能选择反应监测(SRM)技术的蛋白质绝对定量中母子离子对确证方法;b) 反相高效液相色谱双梯度洗脱分离结合质谱鉴定的肽混合物分析方法;c) 蛋白质质谱分析中微波辅助快速胍基化的新方法;d) 多层开管毛细管柱酶反应器和一种聚甲基丙烯酸月桂酯开管毛细管反相色谱柱等。
五年规划
继续开展蛋白质组新技术、新方法及其应用研究。重点发展高灵敏、高通量、和高精度的蛋白质组学定量和糖基化修饰研究的新技术、新方法、新材料和新仪器,力争在疾病相关重要功能蛋白质和诊断标志物的研究中获得突破,在国际蛋白质组学技术领域形成自己的优势和特色。力争实现以下突破点:
1.   建立蛋白质/肽新型标记结合质谱的蛋白质绝对和相对定量方法,使标记定量方法的误差小于10%,目标蛋白质的定量覆盖率达到85%以上;
2.   发展和制备新概念材料和新仪器装置,建立基于新材料和新装置的蛋白质富集、酶解、衍生化/同位素标记一体化策略,提高富集、酶解和衍生化/标记效率,同时大幅降低样品处理过程损失,提高蛋白质鉴定和定量的准确度和灵敏度;
3.   建立糖蛋白和糖基化位点富集鉴定的技术体系,构建重要生理体系或病理过程相关的糖蛋白/核心岩藻糖化糖蛋白数据库,发现并确认与肝病发生发展和转移密切相关的重要糖蛋白,探索和初步揭示差异调控蛋白质糖基化修饰的生物学机制。
 
功能蛋白质组-姜颖
年度进展
课题组围绕着肝脏功能蛋白质组开展研究,进展如下:1、进一步构建了人肝脏蛋白质表达谱v2.0数据集即人肝脏细胞器蛋白质表达谱。通过KNN模块分析策略,确定了肝脏蛋白质的亚细胞定位;发现了4966个肝脏蛋白质的新定位,选取72个蛋白质进行了荧光定位实验验证,结果与预测结果一致率达65%。用各细胞器的蛋白质功能模块的方法对细胞器蛋白质的新功能进行了挖掘,赋予了肝脏中151个新蛋白或已知蛋白潜在的新功能,发现其中一个假想蛋白分析可能属于呼吸链复合体Ⅰ的新成员,并进行了进一步的功能验证。2、完善小鼠肝脏不同细胞类型的原代分选技术,建立了从同一肝脏样本中制备肝细胞、肝窦肝窦内皮细胞、枯否细胞和星型细胞的分离纯化操作流程,可用于后续蛋白质表达谱3.0版本的构建。3、对非酒精性脂肪性肝病的代谢诊断标志物组合进行了代谢组学的研究,筛选出4种血清代谢物,将它们进行组合作为潜在的非损伤性NAFLD诊断标志物,并对各个发病时期概率进行预测。4、对6例HCC病人的肿瘤-非肿瘤肝脏TIF进行了差异蛋白质组比较分析(DIGE和iTRAQ及差减分析),共得到1276种差异蛋白。其中8个蛋白已得到WB验证,4个蛋白已得到ELISA验证结果,目前正在进行蛋白质靶向绝对定量验证技术的条件优化和进一步验证工作。相关成果发表于J Proteome Res、Proteomics、Mol Cell Proteomics等,申请国家发明专利2项,授权1项。
五年规划
继续围绕肝脏重要生理病理过程相关的蛋白质组领域进行研究,重点关注“肝脏蛋白质表达谱的构建”和“重大肝病的比较蛋白质组研究”两个方向。力争成为国内外肝脏蛋白质组研究的知名研究小组,在肝脏病及蛋白质组领域顶级期刊发表多篇研究论文,开发肝病诊断试剂盒1-2个。具体工作目标:
1、肝脏细胞水平功能蛋白质组研究。蛋白质组学研究的新方向是以细胞为单元的研究。今后5年的工作目标之一是构建肝脏不同细胞类型的蛋白质表达参比图谱,具有高精度、高覆盖、精确定量的特点,同时实现蛋白质的大规模鉴定和定量比较,鉴定这些不同细胞类型特异性的蛋白质分子和代谢、信号途径,以解释肝脏特异功能的细胞和蛋白质组学基础。同时开展肝脏疾病相关的不同细胞类型的功能蛋白质组研究:肝早期纤维化发生发展的蛋白质组基础-肝窦毛细血管化及肝窦内皮细胞去窗口化比较蛋白质组研究;肝纤维化及其逆转过程的蛋白质组基础-肝星型细胞活化和去活化过程的比较蛋白质组研究;非酒精性脂肪性肝炎发生的蛋白质组基础-非酒精性脂肪性肝炎过程中肝枯否细胞活化的比较蛋白质组研究。
2、肝脏疾病诊断标志物发现与验证。将蛋白质组筛选的候选疾病诊断标志物进行临床诊断试剂盒开发,开发多指标联合诊断试剂盒,并在临床大样本量人群中得到验证。
3、肝脏疾病相关蛋白质致病机制的研究。将筛选到的鱼肝脏疾病相关的蛋白质,进行深入的功能验证和候选药物研发。
 
蛋白质相互作用组-杨晓明
年度进展
蛋白质组学研究:构建了线粒体膜间隙蛋白质相互作用网络(IMSPN),并对重要的线粒体蛋白质如HPO205、IMMT、MCFP等的相互作用进行了深入研究;构建了HSC特性调控的转录因子调控网络,并从网络中发现了EDAG/GATA-1/HSP70及EDAG/GATA-1/CBP等多个蛋白质复合体,并初步探讨了复合体的功能;NF-κB信号通路新调控分子的鉴定与功能研究:深入研究了可调控NF-KB信号通路的分子如CK8,Keap1,YOPE,HPD等分子的功能,揭示了其新的生物学功,丰富了对NF-KB信号通路的认识。新基因功能研究:造血调控新基因EDAG的系统研究:慢病毒感染人脐带血CD34+细胞,发现EDAG可促进红系分化,对HSC增殖与存活至关重要,其作用机制与EDAG调控GATA-1及NPM活性有关;新的p53调节因子KIAA0157的研究:发现新基因KIAA0157可增强p53蛋白质的稳定性,进而上调p53下游靶基因的表达,同时,发现KIAA0157是以p53依赖的方式抑制细胞增殖。对其分子机制进行研究发现KIAA0157可通过与p53、MDM2及USP7发生相互作用,抑制MDM2对p53的泛素化,进而增强p53的蛋白质稳定性;揭示了新基因THAP11在调控红系分化中的作用。新药类研究:新型辐射防护药物CBLB502的研制:研发了具有显著抗辐射活性的药物CBLB502,明确了CBLB502在救治急性放射病中的活性,完成了其临床前研究。急性肝衰竭救治药物HPS: 完成主要药效学研究,揭示其作用机制,并证实其受体存在。获得国家重大新药创制课题滚动支持。基于抗氧化信号通路的辐射防护药物的临床前研究:获得1种可增强细胞抗氧化能力的辐射防护候选药物,完成了候选药物的主要药效学、作用机制研究,获得军队特需药品保密专项滚动支持。抗肿瘤药物筛选:明确了新的抗肿瘤转移活性化合物W014及其衍生物L029的体内抗肿瘤活性,作用机制与其特异抑制c-Met活性进而抑制其下游信号通路有关。
五年规划
围绕重点实验室的总体发展目标,以人类肝脏、血液为主要研究对象,探索细胞基本生命活动过程的蛋白质功能网络和特征。发掘新的重要功能蛋白质,并阐明重要功能蛋白质及其相互作用的生物学功能和分子机制;对具有前期研究基础的功能蛋白质进行深入的功能研究,利用多种细胞模型、动物模型、疾病模型研究蛋白质生理及病理功能。
1)以造血干细胞为研究对象,以转录因子调控网络为研究重点,揭示转录因子复合体在调控造血干细胞自我更新与定向分化中的动态变化及作用机制,进而阐明HSC命运抉择的关键机制:开展基于全基因组的ChIP-Seq技术研究,鉴定新的转录(调节)因子在全基因组上的结合谱,整合HSC分化过程中的转录调控事件,绘制转录因子调控基因表达及HSC分化的动态模式图;建立原代造血细胞分离、体外病毒感染及体内移植技术,揭示转录因子及复合体体内功能。
2)肝脏重要生理功能蛋白质的应用基础研究:揭示肝再生、肝损伤、急性肝衰竭、肝癌等特定肝生理病理过程中的蛋白质复合体变化及重要蛋白质功能,挖掘新的肝脏特异蛋白质,开发新的肝再生救治药物。
3)注释重要功能蛋白质的新生理功能。建立基于锌指酶技术的基因敲除小鼠模型,研究重要功能蛋白质的生理功能,揭示其在调控细胞周期、细胞凋亡、基因组稳定性等方面的作用,丰富人类对蛋白质功能的认识,从中挖掘、开发具有前景的药物靶点及疾病标志物。
蛋白质相互作用组-王建、李栋
年度进展
课题组在大规模蛋白质相互作用网络和免疫调控分子机制研究中,取得的主要进展如下:1.绘制人类第一个器官(肝脏)蛋白质相互作用网络图:完成的研究论文“Toward an understanding of the protein interaction network of the human liver”,发表于国际系统生物学最高水平杂志《分子系统生物学》。该论文阐释了目前世界上最大的人类器官蛋白质相互作用网络图,标志着我国在人类蛋白质相互作用网络研究领域进入世界领先行列。建立了全国性的合作研究体系和国际先进的高通量、自动化蛋白质相互作用研究平台。筛选了5026种人类肝脏蛋白质相互作用,共获得2582种肝脏蛋白质之间的3484种高可信度相互作用,其中92%的相互作用为人类首次发现。该成果还揭示了肝脏特异表达蛋白质、代谢酶、肝脏疾病蛋白质及重要信号通路分子的相互作用特点。本项研究是中国科学家在国际上率先提出的“人类肝脏蛋白质组计划”的重要研究内容之一,该成果标志着该计划又取得新的重大突破。文章在线发表一周来,迅即成为该杂志、该领域阅读与下载的最大热门。2. 构建鼠疫菌攻击宿主的蛋白质相互作用网络:通过规模化的相互作用研究发现了66种鼠疫菌蛋白和人宿主间的204种蛋白质相互作用。通过分析鼠疫-宿主相互作用网络的拓扑特征,发现鼠疫菌倾向于攻击人的重要网络节点,并且与宿主免疫反应密切关联的粘附、细胞骨架、白细胞跨内皮细胞运动、Toll样受体和MAPK激酶等通路是鼠疫菌攻击的重要靶点。同时,发现病毒如EBV和HCV,与鼠疫菌类似倾向于攻击同样功能的宿主细胞靶点(Infect Immun);3. 揭示炎症信号通路转录因子p65抑制氧化应激信号通路机制:首次发现NF-kB转录因子p65亚基同Nrf2-ARE氧化应激信号通路分子Keap1相互作用。过表达p65抑制了DEM和tBHQ诱导的Nrf2依赖的转录活性。敲低Keap1阻断了p65抑制Nrf2依赖的转录活性。p65减少了Nrf2与其靶基因的结合。我们发现了一种新的NF-kB信号抑制氧化应激信号通路Nrf2-ARE的作用机制(Cell Signal)。4. 磷脂爬行酶PLSCR1介导丙型肝炎病毒对宿主细胞的入侵:HCV病毒入侵宿主细胞的机制仍不是很清楚,我们鉴定了新的调控HCV入侵宿主细胞的因子PLSCR1,并确定其为HCV早期入侵宿主细胞所必需(FEBS Letters)。5. 蛋白质相互作用网络的进化研究:通过对酵母蛋白质相互作用网络中不同年龄蛋白质之间相互作用趋势的分析,发现蛋白质相互作用网络在进化过程中的模块添加现象(BMC Evolutionary Biology).
五年规划
1. 系统开展人类蛋白质相互作用网络研究,完成人类蛋白质组学和人类肝脏蛋白质组学的研究任务,在蛋白质相互作用组学研究领域上形成自己的研究特色,在规模化蛋白质相互作用网络研究方向上提升国际影响力。
2. 拓展蛋白质组学在军事医学中的应用,开展重要生物战剂的蛋白质相互作用网络和分子机制研究。
3. 在规模化蛋白质相互作用数据产出的基础上,重点攻关新的肿瘤和炎症相关的相互作用分子的基本调控机制、细胞学功能和临床应用。
4. 以生物学网络为中心,构建多种组学数据的资源数据库(基于染色体的人类大百科全书“CAPE”),并研发基于蛋白质网络的数据整合、疾病和药物方面的研究,最终建立一个高通量蛋白质组学数据整合和分析的平台。
5. 构建勇于挑战、科学严谨、健康和谐的研究团队,全方位交流互补,保持团队在生物学网络研究领域的领先地位。
 
网络与信号转导-秦钧
年度进展
课题组在低丰度蛋白大规模富集与鉴定等方面取得实质性进展:1. 采用DNA亲和富集法结合转录因子,通过质谱鉴定,每种细胞可检测到高达300-400种转录因子。结合同位素定量,该方法可以对转录因子的动态变化进行精确检测。2. 通过多维分离手段联合质谱技术,共在小鼠肝脏中鉴定出13,000种蛋白,这是迄今为止对一个器官/细胞最大的蛋白质覆盖数。3. 建立了覆盖1,000种重要的信号转导蛋白同位素标准肽段库,为小鼠肝脏蛋白绝对定量打下基础。4. 在核受体分离鉴定方面,开发了21种含不同核激素反应元件的DNA亲合试剂,用于内源核受体及其复合物的富集分离。通过对这些DNA元件对核受体亲合特性的分析,发展了一种富集分离组织、细胞中内源核受体及其复合物的方法,为研究内源核受体的动态变化提供技术支持。在此基础上,开展了小鼠肝脏核受体表达谱的分析,在蛋白质组水平上揭示了正常小鼠肝脏表达的核受体种类及其相对丰度。5. 在质谱数据定量方面,分别实现了针对Thermo Fisher Orbitrap VelosAB SCIEX 5600质谱仪产出的数据,根据已鉴定肽段的离子流色谱峰确定相应未鉴定的不同标记的肽段的离子流色谱峰,并实现了根据轻/重链搜寻相应的重/轻链肽段并定量,为产出质谱数据的解读和深入挖掘提供了更为准确和直观的方法。在Mol Cell Proteomics、Cell Signal等发表文章4篇。
五年规划
以基于质谱技术的蛋白质定性及定量分析为基础,全面开展包括蛋白质全覆盖及定量、差异蛋白定量分析、翻译后修饰及转录因子/核受体的研究。主要包括全面覆盖绝对定量的哺乳动物肝蛋白质组参照图、肝脏生理及病理选择性内源蛋白复合物组、药物作用机制挖掘分析平台、动物疾病模型基于通路的药物探索及其对人类疾病的提示、肝选择性疾病的功能识别等项目的研究。
具体包括:在发现E3 泛素连接酶底物和全新的含有UBD蛋白的方法和各种支持泛素化研究的蛋白质组学方法研究中,我们将利用qUBA pull down联合质谱技术大规模鉴定泛素化蛋白以及蛋白泛素化位点;改进已有的qConCAT/SILAC技术鉴定和定量技术平台,寻找E3泛素连接酶底物组;建立E3泛素连接酶—底物蛋白组的对应网络。在II型糖尿病脂滴蛋白防诊治靶点筛选与验证研究中,我们将发现和验证与糖尿病发病密切相关的脂滴蛋白,并建立脂滴蛋白单克隆抗体库,并构建完整的由上游蛋白质组学至下游蛋白功能和小鼠模型实验的糖尿病靶点蛋白筛选策略,最终建立针对脂滴蛋白的体外糖尿病药物靶点干预治疗方法等。在MRM定量标准肽段筛选策略和数据库的建立研究中,我们将完成MRM定量标准肽段的筛选方案和两库的建立,并开展MRM定量肽段标记技术的开发和绝对定量平台的建立等工作。
 
炎症与肿瘤-张学敏
年度进展
课题组围绕肿瘤生长和调控等研究方向获得如下进展:1. 发现肿瘤细胞周期调控的关键因子和新机制。研究源于一个十分偶然的线索发现,以两条带形式存在的CUEDC2蛋白质在有丝分裂期呈现出完全上移的蛋白质条带。进一步研究证明,CUEDC2蛋白质在有丝分裂期发生了CDK1激酶催化的磷酸化,进而促进纺锤体检查点的及时关闭和APC/C泛素化E3酶的有效激活,启动有丝分裂后期的开始。该项研究还深入揭示了CUEDC2蛋白质通过促进纺锤体检查点蛋白质复合物Mad2与APC/C复合物的解离,释放APC/C的酶活性,阐明了纺锤体检查点适时关闭的全新机制。重要的是,在大量不同肿瘤中都异常高表达的CUEDC2蛋白质,导致了纺锤体检查点的过早关闭和APC/C的提前激活,从而造成多倍体等基因组不稳定性发生和肿瘤形成。2. 发现CUEDC2通过与雌激素受体(ER)相互作用,特异地导致ER泛素化降解,并揭示了CUEDC2蛋白质在乳腺癌发生、发展过程中发挥的重要作用。通过对449例乳腺癌患者的肿瘤样本及其配对癌旁乳腺组织的分析,发现CUEDC2在乳腺癌的表达显著增高,而且与ER水平呈现负相关。重要的是,通过对5-10年随访数据的分析,发现CUEDC2高表达与乳腺癌患者对内分泌治疗耐药密切相关,并在细胞和动物水平进一步证明CUEDC2高表达导致耐药是通过降低ER水平和促进细胞增殖实现的。以上研究结果发表在Nat Med、Nat Cell Biol期刊上。
五年规划
课题组的发展方向将深入开展肿瘤和免疫相关重要蛋白质功能研究。感染、自身免疫性疾病与恶性肿瘤是与免疫机制密切相关的一组严重威胁人类健康的重大疾病。深入认识免疫功能的调节机制有助于预见这些疾病的发展方向,并可能针对其具体的调节靶点和途径加以调控,使其发展趋于有利于机体康复的方向。因此,如何从免疫识别、免疫应答与免疫耐受的角度阐明感染、恶性肿瘤或自身免疫疾病的发生机制,是生命科学正在面临的一场重要挑战。今后将以发现新的肿瘤和免疫相关蛋白质及其复合体为切入点,结合已自主发现的系列新分子,探讨其在免疫识别、免疫应答/耐受、免疫调节过程中的功能;分析翻译后修饰对其功能的影响,并揭示免疫信号通路中蛋白质相互作用网络的结构和功能特点以及调控机制,从而掌握肿瘤发生、免疫过程及其调节的特点和规律,力争为攻克感染、恶性肿瘤或自身免疫疾病提供重要的理论基础,并为相应的临床干预治疗提供新的靶点和策略。在此科研过程中,希望培养一批思路活跃、勇于探索创新的青年骨干,包括国家杰青、总后三星人才、全国和全军优秀研究生等,并成为国家重要科研任务的承担者。
 
翻译后修饰-徐平
年度进展
课题组一直坚持研发新技术,整合新体系,建设国际先进的技术平台,平台系统测评结果如下:1、以总细胞蛋白为样品,单个40分钟的LC-MS分析可鉴定1100个左右细菌或酵母的蛋白,鉴定1600个哺乳动物细胞来源的蛋白;目前国际上一般是2个小时的分析鉴定几百个。2、MS2的成功率在50-60%之间;国际上一般30%左右,国内在20%左右。3、单个蛋白质组试验能覆盖中等规模的蛋白质组(如酵母);这个能力目前国际上只有德国Mann实验室有。同时围绕着泛素链合成、降解及其调节的定量蛋白质组学研究等方向取得了一些进展:1. 为深入了解泛素转移酶E2,泛素连接酶E3,去泛素化酶DUB在泛素化过程中的作用,我们以酵母JMP024菌株为主要研究对象,通过基因敲除技术获得一系列E2,E3,DUB缺失的菌株:E2共有13个基因,已获得12个基因的敲除菌株;E3共45个基因,已经获得22个基因的敲除菌株; DUB共20个基因,已获得17个基因的敲除。2. 构建了系列泛素结合蛋白(UBD)的融合蛋白基因,旨在定量比较这些纯化的UBD对7种不同泛素链的结合特征。在此基础上组合不同UBD的特性,构建了高亲和人工杂种UBD融合蛋白基因,利用纯化的杂种UBD蛋白研究其对不同泛素链的结合特性。另外,还发展了一种可以用于大肠杆菌SILAC试验的培养基,在该培养基中经过一定代数的培养,大肠杆菌蛋白质组可以达到约97%的标记效率。大肠杆菌是常用的基因工程菌,对其进行SILAC标记和蛋白质组学分析,有利于我们更深刻的了解某些生物过程,从而有可能改进发酵过程的产出率以及解决科研试验中的某些问题。
五年规划
本课题组主要研究方向为泛素链合成、降解及其调节的定量蛋白质组学研究及肝癌泛素化相关蛋白的定量蛋白质组学筛选研究。
1、利用系列泛素结合酶E2单敲除细胞株、泛素连接酶E3单敲除细胞株及DUB单敲除细胞株结合定量泛素化蛋白质组技术,确定E2-特定泛素连接,E3-特定泛素连接,DUB-特定泛素连接间的对应关系网络。希望通过研究,基本阐明蛋白质泛素化与脱泛素化过程的特异性分子决定机制。
2、将肝癌标本总蛋白与SILAC标记的肝癌细胞蛋白混合,利用目标导向蛋白质组研究策略和质谱多反应检测(MRM)技术,对包括E1、E2、E3、DUB等泛素化过程相关的酶和调控蛋白在内的泛素化相关蛋白亚组进行定量比较、筛选,发现肝癌相关的泛素化过程蛋白,研究作为肝病治疗药靶和标志物的可能性。
脑蛋白质组学-张成岗
年度进展
课题组在氧化应激损伤及其保护机制方面,围绕着植物多糖和常用麻醉药物丙泊酚进行研究,发现植物多糖具有突出的、持久性的抗氧化动力学特征,为长效抗氧化剂奠定了重要基础;发现临床麻醉药物丙泊酚发挥抗氧化作用的效果呈现明显的动力学特征。在高原低氧损伤防护药物方面,发现抗氧剂亚硫酸钠预处理损伤对于高原低氧和常压低氧损伤具有重要的保护效果,为研发抗高原低氧损伤药物奠定了重要基础。在分子生物技术领域,证明甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)可作为原核及真核生物通用性内标蛋白;证明冷冻干燥技术对于基因和蛋白质的表达以及磷酸化修饰等没有影响,从而是一种组织样本长期储存及便捷运输的有效方法,可用于国际实验室之间的生物样品交换。在生物信息领域,利用Lasso回归模型构建了基于基因芯片数据的microRNA与靶基因调控网络,在三个不同的数据集中的测试结果表明该模型在鉴定的准确率上明显优于之前国际主流算法,并进一步构建成功前列腺癌相关的miRNA-mRNA调控网络,发现网络中的显著模块在肿瘤相关的通路中显著富集,调控网络中的关键hub节点在前列腺癌的发生和转移中有重要的作用。同时,完成基于生物信息学的秀丽线虫RNAi干涉文库(Ahringer版)质量评估,为学术界广泛使用的秀丽线虫RNAi文库的正确使用提供了关键技术支撑。进一步还完成基于基因结构可视化的用户交互式PCR引物设计系统VizPrimer,。使用目前最先进高效的编程语言技术(HTML5与JavaScript),提供了简单易用、运行速度高、结果界面直观的PCR引物设计软件。在Bioinformatics、BMC Genomics、J Affect Disord、Neurobiol Learn Mem、J Biol Inorg Chem等发表论文8篇。获国际PCT专利欧洲授权2项、获计算机软件著作权5项。
五年规划
课题组发展方向:研究神经系统重大疾病尤其是脑卒中的发病机制与干预治疗方案;研究电磁辐射对神经系统损伤的生物效应与医学防护;研究通过高原低氧的损伤机制以及基于低氧预适应的抗高原损伤措施;研究氧化应激在疾病发病中的意义以及系列抗氧化剂在干预治疗中的作用;发展从文本挖掘到知识发现的生物信息学技术体系;研究人员神经行为认知水平的监测技术与应用。
工作目标:完成治疗脑卒中的重组人源脑红素的临床前研究并争取启动临床试验;研发出基于抗氧化剂的防治电磁辐射损伤的防护药物;研发出抗高原低氧损伤的防护药物;研发出高效、复合抗氧化剂用于纠正机体氧化应激失衡相关的疾病;设计出能够进行知识预测并用于知识发现的生物信息软件;研发出能够实时探测人员神经行为认知水平的软件系统。
在科学上的突破:揭示脑红素用于防治神经系统疾病中的作用和机制;能够从机体氧化应激失衡以及通过复合抗氧化剂纠正的角度阐明氧化应激在神经系统疾病以及电磁辐射损伤中作用;能够利用生物信息技术通过对人类知识形成过程的剖析实现知识预测;能够通过眼动和脑电技术实现对人员认知能力水平的判断。
神经蛋白质组学-刘少君
年度进展
1. 在建立脊髓横断损伤后抑郁动物模型、慢性不可预见轻度应激抑郁动物模型和复发性抑郁动物模型的基础上,开展了模型动物PET脑功能定位的研究,应用微透析技术对抑郁症发病功能异常脑区进行精确稳定的活体取样检测;2. 在PET脑功能定位的基础上,开展了抑郁动物血清和脑组织(分为11个脑区)的蛋白质组学、多肽组学和代谢组学研究;3. 开展了颅脑损伤促进骨折愈合关键分子的筛选工作,完成了蛋白质组学和代谢组学研究,并对差异分子进行验证;4. SCIRR10信号通路研究证实SCIRR10可激活MAPK/ERK通路中各信号分子,导致参与神经存活、分化相关转录因子转录激活活性增强;5. 运用SILAC方法研究SCIRR69相互作用蛋白;6. 运用SILAC方法研究type II MAGE家族成员相互作用蛋白;7. 围绕新基因SCIRR39取得的进展:定位其入核信号在397aa-424aa,SCIRR39与TR alpha2相互作用区域位于437aa-449aa和198aa-254aa,SCIRR39可通过Rho-ROCK途径促进NGF诱导的PC12细胞的分化,并通过该通路促进少突胶质细胞的分化及髓鞘相关蛋白的合成。8. 完成完整mek1磷酸化过程结构变化、完整mek2三维结构的计算研究。
五年规划
1. 蛋白质组学:主要集中在抑郁症模型动物的脑功能成像,蛋白质组学和肽组学研究;对已经构建的抑郁症相关蛋白质组、多肽数据库进行深入发掘;研究前期工作中发现的,可作为生物标志物的抑郁症相关蛋白和多肽在人类抑郁症疾患诊断中应用的可能性;研究前期工作中发现的抑郁症相关蛋白和多肽在人类抑郁发病过程中的作用,寻找能够指导抑郁症治疗的潜在靶点分子。
2. 计算结构生物学:利用天河一号超级计算机,较大规模开展计算结构生物学研究,主要集中在复杂信号转导网络及共同通路的计算研究;开展同源和异源二聚体胰岛素受体全分子结构的计算研究等。
3. 分子生物学研究:对早期蛋白质组学研究发现并证实的脊髓损伤修复相关新基因SCIRR10, 39和69进行深入的功能研究。
 
模式生物-杨晓
年度进展
课题组围绕TGF-β等重要信号通路调节组织稳态抑制疾病的生理功能和机制获得了如下进展:1、创建了世界上首例脑血管内皮细胞特异性基因敲除小鼠,发现脑血管内皮细胞的Smad4与Notch合作上调粘附分子N-Cadherin,并稳定脑血管内皮-周细胞相互作用,从而维持血脑屏障功能和脑血管稳态。这一发现首次揭示了TGF-β信号调节脑血管内皮-周细胞相互作用的生理功能,阐明了脑血管内皮-周细胞相互作用维持血脑屏障和脑血管稳态的重要作用及其调控机制。2、发现受TGF-β1抑制的miRNA-miR27b通过靶向调节PPAR-诱导心肌肥厚。体内抑制miR-27b的表达可以有效治疗动脉弓缩窄诱导的小鼠心肌肥厚和心衰。首次证明了miR-27b过表达与心肌肥厚间的因果联系,并证明它可作为心脏疾病治疗的分子靶标。3、发现了被TGF-β1上调的miRNA-miR-21通过靶向TIPM3和TIAM1促进角质细胞迁移,从而促进皮肤创伤愈合重上皮化的功能。4、揭示了TGF-β信号通路调节分子Ppm1a磷酸酶通过抑制Smad2磷酸化抑制角质细胞迁移,从而抑制创伤愈合过程中重上皮化的生理功能。在Dev Cell、JBC、Cell Res等期刊上发表文章10篇。
五年规划
继续面向国家重大战略需求开展相关的基础研究,坚持利用遗传修饰小鼠为模式动物,在动物整体水平上深入研究重要信号通路维持组织稳态和抑制相关疾病发生的遗传和表观遗传机制,解析重大疾病发生发展的病理和分子机制,鉴定重大疾病预警和治疗的潜在靶分子,为新药研发和评价提供新型的人类疾病小鼠模型。
重点研究TGF-β/Smad和PTEN/Akt等信号通路调节组织干细胞自我更新、调控组织稳态的生理功能,及其抑制肿瘤和心脑血管疾病等重要疾病发生的遗传和表观遗传机制。系统研究TGF-β/Smad和PTEN/Akt信号通路相关的miRNA和lncRNA在组织器官发育和稳态维持过程中的作用和机制。期望能在组织干细胞的稳态维持以及肿瘤转移分子机制的认识方面取得突破性进展。
 
功能基因组-张令强
年度进展
围绕着蛋白质泛素化调控与p53调控等方向获得了如下进展: 1. 揭示了Smurf1的失活机制,即Smurf1可被SCFFBXL15复合体泛素化降解。2. 揭示了Smurf1的底物选择机制,C2结构域选择性识别对RhoA通路的降解。3. 揭示了Smurf1在内质网的第一个泛素化降解底物WFS1和在细胞核的新底物KLF2。4. 研发了靶向CKIP-1的siRNA并实现其骨组织特异性递送、提供了骨质疏松治疗新策略。5. 揭示DNA损伤条件下,Smurf1以较慢的方式与Mdm2解离,Smurf1在肿瘤组织较高表达。在Nat Med、EMBO J、JBC、BBRC等发表文章7篇。
五年规划
课题组未来5年将继续开展蛋白质泛素化的功能与调控、抑癌基因p53的调控机制等研究,力争在泛素连接酶的新底物、新功能、新调控蛋白的研究方向取得新的突破,在p53下游不同细胞学效应的选择性调控方向继续取得新的进展,预期建立5种左右的基因敲除小鼠模型,在分子、细胞、动物、临床等多个水平开展研究,在国际学术刊物发表20篇左右的学术论文,申请5项专利,申报1项省部级及1项国家级科技奖励,培养10名左右的博士、硕士。
 
SNP与疾病易感性-周钢桥
年度进展
“HCC的基因组学研究获得如下进展:1. 在HCC的二期GWAS研究中,完成了第一阶段的全基因组筛查分析,得到75个独立位点进入独立人群验证阶段。2. 在乙肝慢性化的GWAS研究中,完成了第一阶段的全基因组筛查分析,得到151个独立位点进入独立人群验证阶段。3、完成了15对HBV相关HCC癌组织和配对癌旁组织的外显子组测序工作,正在进行生物信息学分析。“HCC易感基因KIF1Bβ的功能研究”获得如下进展:1. 确定了KIF1Bβ对肝细胞表型的影响:KIF1BβRNAi后促进肝(肝癌)细胞增殖、转移和侵袭;2. 找到KIF1Bβ在肝细胞内的蛋白质复合物:利用IP/MS方法发现KIF1Bβ在肝细胞内与Axin1、β-catenin和APC存在相互作用,内源性co-IP验证了KIF1Bβ与β-catenin和GSK3B存在相互作用;3. 研究了KIF1Bβ对Wnt信号通路的影响:Western-Blot检测到KIF1Bβ敲低后β-catenin及其靶基因(MMP-9、cyclinD1)均表达增加;4. 研究了KIF1Bβ与细胞自噬的关系:KIF1Bβ 敲低后可上调自噬标志分子LC3 的表达。“HCC的整合生物学研究”获得如下进展:1. 完成了40对肝癌癌组织和癌旁组织的全基因组水平上的基因组拷贝数变异、mRNA表达谱、exon表达谱、miRNA表达谱和lncRNA表达谱的芯片实验、数据质控和单谱分析。2. 整合基因组拷贝数变异和mRNA表达谱,鉴定了28个候选的肝癌驱动基因及其靶基因模块。3. 整合lncRNA表达谱和mRNA表达谱,发现了11个候选的新的肝癌驱动lncRNAs及其共表达模块,参与细胞周期、p53通路等与肿瘤发生发展相关的信号通路。4. 整合分析miRNA表达谱和mRNA表达谱数据,发现了414对显著差异表达的miRNA/mRNA,参与了VEGF通路、AKT通路、MAPK通路和EGF通路等与肿瘤的发生发展密切相关的信号通路。
五年规划
本课题组在未来五年中,将致力于运用基因组学技术、蛋白质组技术和整合生物学的研究策略,系统发现肝病的致病分子和生物标志物(谱),深入阐明肝病发生发展的生物学机制,并探讨其在肝病的风险预测、早期诊断、预后判断、个体化医疗和新药研发等领域的应用。
1.建立规范的肝病遗传资源库,包括肝癌高危人群队列和肝癌临床队列。 2.建立高通量测序、基因芯片分析、多层次基因功能研究、整合生物学分析平台。3.发现肝病生物标志物5个以上,并研发检测试剂盒,发现候选药靶2个以上。
 
肝脏免疫组-唐丽
年度进展
围绕肝脏功能蛋白质LSECtin开展一系列研究:1. LSECtin以膜形式而非可溶形式发挥功能,促进TLR4在巨噬细胞表面的定位,上调其接头分子MyD88的募集,调控NF-κB信号通路及其免疫效应分子的产生, 从而促进机体先天免疫的发生。2. 证实LSECtin负调节CD4T细胞及其Th1、Th2、TH17亚群的功能,揭示其机制可能是通过上调泛素链接酶Cbl-b的表达从而抑制TCR信号通路反应。3. 证实LSECtin体外负调节CD8T细胞的功能;在小鼠急、慢性HBV复制模型中,LSECtin敲除小鼠肝内病毒清除速度加快,同时伴随肝内病毒诱导的CD8+T细胞免疫反应增强;分析LSECtin的表达调节,发现IFN-γ和IFN-α能明显诱导肝内LSECtin的表达;在HBV感染小鼠体内,肝内LSECtin的表达明显上调;在慢性活动性肝炎患者肝组织和血清中LSECtin的表达水平也存在明显上调,而且与血清ALT水平以及HBV DNA拷贝数呈现正相关;肝内特异表达的免疫负调节分子LSECtin减缓肝内病毒清除,可能是导致肝脏病毒感染慢性化的重要角色。4. 揭示LSECtin在黑色素瘤细胞中表达,而且明显受肿瘤微环境因子IL-6, IL-10和TGF-β诱导表达;LSECtin促进抑制性Treg细胞的发生;LSECtin过表达促进小鼠体内黑色素瘤的发生和发展。总体而言,本年度明确LSECtin的功能为“促进TLR介导的先天免疫,抑制T细胞继发免疫”。针对LSECtin抑制T细胞免疫的功能,我们初步明确了其胞内信号机制。揭示LSECtin作为T细胞免疫抑制分子,促进病毒感染和肿瘤的发生。
五年规划
研究方向集中在“CLR家族与免疫调控”和“肝脏免疫调控特性与机制研究”两个方面。努力构建勇于挑战、科学严谨、健康和谐的肝脏免疫学研究队伍。力争让本团队在肝脏免疫学领域占有一席之地。在此基础上,1. 全面解析肝脏功能蛋白LSECtin的生理、病理功能,其中重点突破LSECtin受体鉴定、LSECtin促进树突状细胞介导的先天免疫反应、LSECtin促进抗感染、抗肿瘤免疫耐受等研究方向。2. 以巨噬细胞或者树突状细胞为模型,开展新型CLR研究,研究其与TLRs的交叉调控及其作用机制;模拟细菌、病毒感染小鼠模型,分析新发现的CLRs在细菌或病毒清除中的功能,鉴定新型CLRs和信号分子的体内功能,并探索其作用机制。3. 开展肝脏免疫学基础研究,发现一批具有重要功能的新型基因和蛋白质;同时有机结合肝病的免疫调控机制及其发病机制研究,发现与重大肝病发生发展密切相关的蛋白质。
 
多肽组学-魏开华
年度进展
课题组围绕着血清多肽肿瘤早期诊断技术开展了大量基础研究和产业化研究。完成4种单克隆抗体的制备,并对其灵敏度、特异性、亚类鉴定、腹水效价进行检测。完成杂交瘤细胞的保存、转移、复苏、鉴定。完成多抗、单抗免疫质谱方法。建立并优化了免疫多肽定量技术,并测试临床样本。完成了实验室级试剂盒开发。开发了Pep5试剂盒,它是一个没有被报道的肝癌标志多肽。我们进行了深度研究,初步应用良好,已申请多项专利,正准备申请国际专利。发表文章2篇,申请国家发明专利7项。
五年规划
课题组发展方向为疾病多肽组学技术与应用,尤其是多肽诊断技术和多肽药物技术的开发和推广。工作目标:建立面向临床的多肽标志物发掘和验证技术,重点是免疫质谱和免疫多肽技术,建立arrayELISA和快速诊断技术,突破多肽双抗夹心技术。建立面向10000人份生产规模的多肽诊断技术全套体系。引进1-2名高级研究人员,培养1-2名博士和1-2名博士后。申报1-2项多肽诊断试剂盒,力争产业化一项。申报8-10项发明专利,发表8-10篇论文。申报1项省级以上科技进步奖。科学目标:初步阐明重大疾病相关的1个代谢通路中的关键多肽等小分子的代谢规律及其与疾病发生、发展的关系。
 
蛋白质工程-王清明
年度进展
课题组在肝癌诊断方面取得了一些进展:1. 克隆、并表达了新肝癌诊断标志物HCCR蛋白;2. 制备了HCCR蛋白的单克隆抗体;3. 确定了抗血清HCCR单克隆抗体所识别的抗原表位;4. 建立了ELISA法检测血清HCCR的方法;5. 检测了121例肝癌患者血清和20例正常人血清中HCCR的表达情况。在121例肝癌患者血清中,HCCR阳性率达到71.07%(86/121),显著高于AFP的59.50%(72/121),AFP和HCCR两者联合检测阳性率高达86.78%(105/121);在62例伴有HCV/HBV感染的肝癌患者中,HCCR阳性率为70.97%(44/62),高于AFP的62.9%(39/62),两者联合检测检出率为90.33%(56/62);在HCV/HBV感染和未感染患者中,HCCR阳性率分别为70.97%和71.17%,说明HCCR表达与HCV/HBV病感染无关;HCCR在肝癌早中期(Ⅰ、Ⅱ级)和晚期(Ⅲ、Ⅳ级)检出率分别为71.08%(59/83)和71.05%(27/38),说明HCCR蛋白表达量与肝癌分级无关;6. 初步分析了血清中HCCR的稳定性。
在肝细胞生成素药物研究中,主要开展了肝细胞生成素药效学的多种模型研究。1. 肝细胞生成素对CCl4造成的化学性肝损伤有一定的保护作用,但保护作用较弱;2. 肝细胞生成素对乙酰氨基酚造成的肝损伤未表现出保护作用; 3. 肝细胞生成素对ConA造成的免疫性肝损伤无保护效果,反而会加重肝损伤。4. 肝细胞生成素在病毒造成的肝损伤中,未表现出加速病毒清除和肝保护作用。5. 肝细胞生成素对脂肪型肝炎有一定的预防和治疗作用,进一步的研究还在进行中。
五年规划
建立完善的蛋白质药物研发平台,包括发酵(细胞培养)、纯化和复性的中试工艺、以及质量控制等,成为专业化的蛋白质药物研发基地。
五年工作目标包括:完善蛋白质药物表达体系,建立大肠杆菌、CHO细胞和酵母细胞等多种表达体系及高表达的技术方法;建立适合实验室使用的多种标准化蛋白质复性技术,满足日常蛋白药物研究需要;建立mg级的蛋白质药物复性新技术,满足中试及工业化生产需求;建立蛋白质药物中试纯化技术体系和评价方法;完善蛋白质药物质量控制技术方法。力争成为拥有自己核心技术的蛋白质药物研发专业实验室,并完成2-3个蛋白质药物的中试工艺研究,争取1个蛋白质药物完成临床前研究,1个获得临床研究批文。
 
蛋白质组新技术-何为
年度进展
建立了一种基于抗体芯片捕获-凝集素检测的蛋白质聚糖结构分析方法,实现对血清中天然蛋白标志物的聚糖结构信息的通量化的筛选与分析,为探讨疾病与糖基化修饰类型之间的关系以及寻找疾病诊断的新标志提供了一种新策略。主要进展如下:① 以乳腺癌常见的标志物CEA、CA125、CA15-3为研究指标,建立了在醛基表面修饰玻片上4℃过夜的抗体固定方法。由于在抗体重链的恒定区域(Fc区)通常含有糖链,会对基于抗体捕获-凝集素检测方法的蛋白质糖基化分析产生高背景并直接影响着蛋白质糖基化的分析结果的准确性,为此需要消除芯片上固定抗体的自身糖链效应。通过条件优化实验,当采用150mM高碘酸钠溶液在4℃下氧化处理芯片30分钟,可基本消除抗体自身糖链对AAL、LCA、MAL、SNA、ConA、WGA等6种不同凝集素的响应信号。② 自制了一种既可消除血清样本中蛋白对芯片的非特异吸附又可降低凝集素检测背景的芯片表面封闭剂。③ 血清样本稀释比例1:50、37℃恒温孵育3小时,可获得理想的芯片检测信号。④ 实验结果表明芯片上抗体经过高碘酸钠的氧化与封闭处理后,在去除自身糖链与凝集素的结合效应后,仍能保持其对相应蛋白的特异性结合能力,从而保证了利用本研究所建立的蛋白聚糖结构分析方法,能够获得准确的有关蛋白聚糖结构的相关信息。⑤ 利用建立起的蛋白质标志物的聚糖结构分析策略,开展了部分有关乳腺癌和健康对照者临床血清样本的检测与分析。
五年规划
1.发展蛋白质微阵列芯片相关新技术
开展芯片载体表面化学修饰和高分子聚合物修饰的研究、蛋白质的定向固定技术研究,建立起有效的蛋白固定方式,充分发挥蛋白芯片的功能。开展有关化学小分子微阵列制备与应用方面的探索性研究。开展新的芯片检测模式(如阵列式SPR成像技术)以及检测信号的放大技术研究,提高对低丰度蛋白的检出灵敏度。
2.建立起通量化的生物分子筛选分析技术平台
微阵列芯片技术可实现对某一样品的多检测指标的同时分析,将该技术与微孔板(96/384孔)分析系统相结合,即在每个微孔底部点制待检测指标的微阵列,可成为能对多样本、多检测指标同时进行检测分析的通量化分析系统,而且结合针对微孔板的自动化清洗、液体移取装置,将实现整个分析过程的自动化,并最终实现对生物样品的快速、通量化的筛选检测分析。利用该平台开展大规模的生物分子(如疾病标志物、药物等)筛选研究。
3.开展疾病标志物的研究
利用已建立起的抗体/蛋白芯片技术平台,同时结合针对蛋白质聚糖结构特征分析的抗体捕获-凝集素检测芯片新技术,在大规模临床样本中开展有关疾病潜在蛋白标志物的筛选与验证研究,在此基础上建立疾病诊断的新模式,并开展相应的芯片产品的开发研究。
 
 
蛋白质组新技术-胡志远
年度进展
课题组一年进展如下:1、制备了抗exosomes表面蛋白的抗体微阵列芯片;利用非标记SPR(表面等离子体共振)生物传感器直接检测细胞培养上清中的exosomes的新方法,首先证明了细胞培养上清中与抗体发生作用的部分来自于大于300KD的物质,AFM进一步证实了与抗体结合的物质是直径在70纳米左右的泡状物质,免疫TEM的实验结果与AFM一直证实了SPR可以直接原位检测上清中的exosomes;进一步实验结果证实仅仅是抗蛋白胞外的抗体才能和exosomes结合,即exosomes是细胞通过内吞然后与细胞膜融合分泌到细胞外部的,这个结果为exosomes形成过程提供了有理的支持。
五年规划
课题组着眼于蛋白质组学新技术的研发,针对蛋白质组学研究的两个主要手段质谱技术和免疫技术,依托中心实验室和国家纳米科学中心实验室两个平台,有机结合,把最新的纳米材料,纳米技术应用到蛋白质组学技术当中,实现更快速,更简单,更高通量,更低成本的蛋白检测分析。具体的项目包括:
1)利用微流控的高通量蛋白多肽合成。利用玻璃、PDMS、特氟龙等材料,设计制造能耐有机溶剂的微流控芯片,实现自动化的多肽合成,为靶向质谱检测提供标准多肽。
2)进一步利用该微流控芯片,合成拟肽库,制备拟肽阵列芯片。拟肽可以模拟自身抗原的空间构想,用于自身抗体的筛选。
3)利用可以筛选细胞的微流控芯片和电穿孔电融合技术,实现高效单克隆抗体制备。
4)利用无需标记的表面等离子体共振芯片实现高通量蛋白检测。
 
抗体工程-刘莹
年度进展
课题组以支撑蛋白质组学研究为导向,同时开展抗体制备新方法的探索研究,并积极与其他单位合作研发临床检测产品。年度进展如下:1. 为蛋白质组学研究平台制备抗体12种(单克隆,多克隆抗体)。提供鉴定用细胞株十余种,提供技术支持(细胞融合,细胞培养,抗体纯化等)多次。2. 开展抗体制备新方法的探索研究,优化抗原表达体系,改变免疫程序中的参数,寻找单克隆抗体快速制备的最佳方案。发现以10µg重组蛋白皮下免疫小鼠20天进行细胞融合制备单克隆抗体,可用于免疫印迹,免疫荧光等的检测。本方法可在免疫后40-60天获得特异性单克隆。采用多抗原混合免疫,混合检测,半固体培养基克隆化后多抗原分别检测的方法,一次免疫10种抗原,ELISA检测获得8种抗原的抗体,免疫印迹鉴定得到5种抗原得特异性抗体。本方法可大大缩短单克隆抗体的制备时间,与常规方法相比,效率提高了五倍。3. 与武警总医院合作,进行降钙素(PCT)检测用抗体的研发和尿蛋白检测用抗体的研发。4. 整理细胞库并补充扩大,从中筛选到三株特异性较好的抗体。制备具有市场潜力的标签抗体(His, HA, Myc)、内参抗体(GAPDH, actin, tubulin)及疾病标志物(Cyclin E, PON2)抗体等共9种。5. 技术服务:分别为清华大学,香港中文大学,北京农学院等单位提供蛋白纯化和抗体制备及纯化服务,均取得良好结果。
五年规划
1. 以重大疾病(尤其是肝病)及重要生理功能蛋白的抗体为重点,逐步建立并完善抗体资源库。2. 开发研制可用于临床检测降钙素(PCT)的抗体试剂盒;开发研制可用于临床尿白蛋白检测的抗体试剂;开发研制可用于临床血清胱抑素C检测的抗体试剂。与姜颖实验室合作,开发研制可用于检测肝病发展阶段的抗体试剂盒。3. 建立蛋白三维结构模拟体系,发展蛋白表位分析方法,更准确地选取蛋白表位;初步建立抗体-抗原结合区域模拟体系,可为人源化抗体的设计和抗体药物的研发奠定基础;初步建立抗体CDR区基因获取的分析技术方法,永久保存高质量抗体的信息,同时为重组抗体工作奠定基础。4. 发展蛋白、抗体的纯化技术平台:建立亲和纯化、离子交换、分子筛等多项纯化技术,并提高通量。5. 建立全面的抗体鉴定技术平台:建立标准的抗体鉴定技术流程包括免疫印迹、免疫荧光、免疫组化、免疫沉淀、抗体配对、抗原表位确定等。
 
生物信息学-朱云平
年度进展
围绕蛋白质组信息学、数据库及软件平台开展了研究,进展如下:①整合肝脏相关的基因组学、肝脏转录组学、肝脏蛋白质组学、肝脏相关的通路及肝脏疾病等五部分生物学知识,构建了LiverAtlas数据库——肝脏相关的生物学综合知识库。②基于LiverAtlas数据库中所储存的信息进行深入的数据挖掘和分析,旨在寻找与肝脏生理和病理相关的规律。找到与肝细胞癌相关的9个蛋白质,其中3个利用临床单位的样本继续进行功能研究。③建立了可供各质谱实验室使用的蛋白质组数据管理、分析及展示的软件系统ProteomeView。④继续对质谱蛋白质翻译后修饰鉴定及定量进行算法研究。在Bioinformatics、PLoS ONE、BMC Evolutionary Biology、J Proteomics Bioinform等发表论文4篇,获得软件著作权6项。
五年规划
生物信息学将依托蛋白质组学国家重点实验室,整合基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等数据,进行肝脏的系统生物学研究。抓住“国家蛋白质科学基础设施”建设的契机,建立国家蛋白质组信息资源中心,建成大型蛋白质组信息学综合服务平台,为大科学计划提供从全流程实验数据、资源与项目管理、海量数据共享与计算服务到交叉领域合作,从基本数据挖掘到系统生物学分析的生物信息学全面解决方案。3-5年内着重建设肝脏综合数据库。
 
分子遗传-张普民
五年规划
课题组成立于2011年11月,由新引入的美国贝勒医学院张普民教授担任课题组负责人。在未来的五年里,课题组将首先建立基于腺病毒为载体的肝功能遗传学研究平台,开展体内(in vivo)shRNA筛选。结合重点实验室已完成的小鼠肝蛋白全覆盖研究,全面开展功能蛋白质组研究。着重点将是转录因子和泛素介导的蛋白降解通路。转录因子控制细胞内蛋白的生产,而泛素介导的蛋白降解则可快速调节特定蛋白的水平以应答生理信号。
质谱和mRNA深度测序提示在小鼠肝中有约1000个转录因子,除个别已被证实在肝脏中有作用外,这1000个左右转录因子中的绝大多数在肝细胞中的作用仍有待发掘。研究这些转录因子的功能,最直接的办法是基因敲除。但在此基因敲除有很大的局限性,一是大规模基因敲除花费巨大,周期长;二是有些转录因子在胚胎发育中是必需的,其敲除会导致胚胎死亡,以致无法研究其在肝脏中的功能(可用条件基因敲除,但花费和周期会更长)。为此,提出利用腺病毒来装载和向肝细胞传送shRNA(small hairpin RNA)表达单位,对这些转录因子在成年鼠肝内进行一一敲低,敲低后观察和分析肝功能的变化。大规模筛选之后,对肝脏的转录调控的认识将会有一个突破,迈上系统生物学台阶。
肝脏对整体代谢起着至关重要的作用。各种生理信号,包括昼夜节律、饥饿等,通过调节肝功能来达到整体的代谢平衡。这些生理信号徐了在转录水平进行调控外,还会调控蛋白降解以达到快速反应的目的。因此,泛素介导的蛋白降解通路将是课题组另一侧重点。课题组将用同样的方法对各类泛素E3连接酶进行shRNA筛选,获得对肝细胞内蛋白降解的系统生物学认识。对肝功能有影响的转录因子和泛素E3连接酶,亦将进行后继研究及开发。
 

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