基本介紹
內容簡介,目錄簡介,作者簡介,
內容簡介
《化學生物學學科前沿與展望》是由國家自然科學基金委員會化學科學部在我國“十二五”規劃指導下，從2011年起分別邀請我國化學生物學領域的一線研究人員和專家、學者，在結合各自研究工作及本領域的研究背景和發展趨勢基礎之上撰寫而成的。全書共27章，涵蓋了化學生物學這一化學領域的新興二級學科的主要研究方向、研究手段和研究內容。同時，每章作者都針對各自熟悉的領域重點展示了最近5年的*研究進展以及未來5~10年科研工作的重點方向和前沿問題。此外，本書還收錄了國家自然科學基金委員會化學生物學學科“十二五”發展戰略規劃。
目錄簡介
《中國化學科學叢書》序
前言
第0章化學生物學學科“十二五”發展戰略規劃
0?1化學生物學學科的總體發展態勢
0?1?1化學生物學在國際上的興起和發展
0?1?2化學生物學的科學意義和社會價值
0?2我國化學生物學發展現狀
0?2?1我國化學生物學發展現狀
0?2?2國家自然科學基金對化學生物學發展的引領作用
0?2?3“基於化學小分子探針的信號轉導過程研究”重大研究計畫
0?3化學生物學學科今後重點資助的領域和發展方向
0?3?1化學生物學的方法與技術
0?3?2生物大分子的化學生物學
0?3?3計算化學生物學
0?3?4細胞化學生物學
0?3?5複雜生命體系的化學生物學
0?3?6藥物發現的化學生物學基礎
0?3?7套用化學生物學
參考文獻
第1章細胞表面單分子檢測和單對分子相互作用研究
1?1全內反射單分子螢光成像
1?1?1全內反射螢光顯微鏡的原理及活細胞單分子成像
1?1?2全內反射單分子螢光成像在膜蛋白研究中的套用
1?2原子力顯微鏡單分子力譜技術
1?2?1AFM的工作原理
1?2?2AFM用於細胞膜和膜蛋白的單分子成像
1?2?3AFM單分子力譜用於膜蛋白的表征
1?3展望
參考文獻
第2章單分子成像
2?1概述
2?2單分子成像技術
2?2?1基於單分子螢光定位的顯微成像技術
2?2?2單分子成像技術的套用
2?3單分子螢光成像探針
2?3?1螢光蛋白
2?3?2螢光小分子
2?3?3量子點
2?3?4共軛螢光高分子納米顆粒
2?4展望
參考文獻
第3章有機小分子?生物大分子相互作用分析檢測
?vi?3?1引言
3?2生物大分子相互作用檢測技術
3?2?1共振能量轉移
3?2?2雙分子螢光互補技術
3?2?3表面等離子共振
3?2?4原子力顯微鏡
3?2?5毛細管電泳
3?2?6微陣列晶片技術
3?2?7納米技術
3?2?8分子生物學技術
3?3蛋白質?蛋白質相互作用分析檢測
3?3?1蛋白質片段互補技術
3?3?2酵母雙雜交系統
3?3?3共振能量轉移系統
3?3?4蛋白質微陣列
3?3?5單分子力譜
3?3?6抗原?抗體相互作用檢測
3?4蛋白質?DNA相互作用分析檢測
3?4?1蛋白質?DNA相互作用分析新技術
3?4?2蛋白質?DNA相互作用的單分子檢測
3?4?3核酸適體識別行為的分析檢測
3?5DNA?DNA相互作用分析檢測
3?5?1螢光DNA分析
3?5?2電化學DNA分析
3?5?3比色DNA分析
3?5?4免標記DNA分析
3?5?5基於納米製造技術的DNA分析
3?6RNA參與的生物大分子相互作用檢測
3?6?1RNA?DNA相互作用
3?6?2RNA?蛋白質相互作用
3?6?3miRNA的分析檢測
3?7糖?蛋白質相互作用分析檢測
3?7?1基於微陣列技術的糖?蛋白質相互作用分析
3?7?2基於凝集素探針的糖?蛋白質相互作用分析
3?8展望
參考文獻
第4章天然產物探針分子
4?1天然產物探針的正向化學遺傳學功能
?vii?4?1?1Trapoxins
4?1?2醉茄素A
4?1?3Diazonamide A
4?1?4平板黴素
4?1?5Pateamine A
4?1?6藤黃酸
4?2天然產物探針的反向化學遺傳學功能
4?2?1利福黴素
4?2?2萬古黴素
4?2?3喜樹鹼
4?2?4楊梅素
4?2?5氯黴素
4?2?6土根鹼
4?3天然產物探針的永恆經典——雷帕黴素
4?4結語
參考文獻
第5章化學糖生物學
5?1聚糖的合成
5?2糖晶片
5?3聚糖代謝標記
5?4聚糖酶反應標記及化學反應標記
5?5化學糖生物學的生物醫藥套用
5?6總結和展望
參考文獻
第6章核酸的化學合成及套用
6?1核酸的化學合成方法
6?1?1磷酸骨架合成方法
6?1?2核酸合成中的保護基化學
6?2核酸合成的套用及前景
6?2?1DNA模板有機反應
6?2?2DNA指導的納米結構自組裝
6?2?3分子信標
6?2?4基因診斷
6?2?5反義核酸
6?2?6RNA干擾
?viii?6?2?7適體
6?2?8核酶
6?2?9全基因合成
6?2?10表觀遺傳學
6?2?11DNA計算機
參考文獻
第7章生物大分子的化學合成
7?1引言
7?2蛋白質全合成方法的發展
7?2?1基本原理
7?2?2突破Cys的限制
7?2?3解決硫酯的困難
7?2?4多段連線策略
7?3蛋白質半合成
7?3?1發展歷程
7?3?2表達蛋白連線
7?3?3蛋白質反剪接
7?3?4蛋白質半合成的套用
7?4蛋白質合成的套用
7?4?1生物物理研究
7?4?2蛋白質探針研究
7?4?3膜蛋白研究
7?4?4翻譯後修飾蛋白
7?4?5表觀遺傳學的工作
7?5總結和展望
參考文獻
第8章非天然胺基酸探針
8?1蛋白質標記
8?1?1螢光蛋白標記
8?1?2蛋白質經典標記方法
8?1?3基於酶翻譯後修飾的蛋白質標記
8?1?4生物正交標記
8?2編碼非天然胺基酸方法概述
8?2?1方法的建立
8?2?2方法的發展
8?2?3編碼非天然胺基酸的套用
8?3基於吡咯賴氨酸的非天然胺基酸體系
8?3?1吡咯賴氨酸
8?3?2基於吡咯賴氨酸的非天然胺基酸體系在E?coli中的套用
8?3?3基於吡咯賴氨酸的非天然胺基酸體系在酵母菌中的套用
8?3?4基於吡咯賴氨酸的非天然胺基酸體系在哺乳動物細胞中的套用
8?3?5基於吡咯賴氨酸的非天然胺基酸體系在動物體中的套用
?ix?8?4非天然胺基酸的套用
8?4?1蛋白質生物正交標記
8?4?2光交聯探針
8?4?3模擬蛋白質翻譯後修飾
參考文獻
第9章基於活性小分子探針的蛋白質標記
9?1引言
9?2活性導向探針分子的設計
9?2?1活性基團
9?2?2連線部位
9?2?3報告基團
9?3ABPP技術的發展
9?3?1基於酶的共價抑制劑而設計合成的探針分子
9?3?2CC?ABPP
9?3?3PAL?ABPP
9?3?4PAL?CC?ABPP
9?3?5CL?ABPP
9?4ABPP技術的套用
9?4?1ABPs用於生物標記物的發現
9?4?2ABPs用於靶點的發現
9?4?3ABPs用於靶標蛋白的定位研究
9?4?4ABPs用於篩選模型的建立
9?4?5ABPs用於信號轉導過程的研究
9?5總結和展望
參考文獻
第10章計算化學生物學
10?1引言
10?2活性（探針）化合物發現與設計
10?2?1基於藥效團的分子設計方法及套用
10?2?2基於分子對接的分子設計方法及套用
10?2?3從頭分子設計方法及套用
10?3計算機靶標識別
10?3?1基於結構的靶標識別及預測
10?3?2基於化學信息學的靶標識別及預測
10?3?3基於生物信息學的靶標預測方法
10?3?4基於網路生物學和系統生物學的靶標識別
10?4網路動力學
?x?10?4?1網路動力學概述
10?4?2生物網路動力學方法
10?4?3網路結構、動力學性質和功能的關係
10?4?4信號轉導通路的網路和動力學分析
10?4?5基於生物網路的創新性藥物設計方法研究進展
10?4?6針對生物網路中多靶點的藥物分子設計方法及套用
10?5應開展的重點研究領域和方向
10?5?1活性探針分子設計方法及套用
10?5?2靶標識別方法及套用
10?5?3計算系統生物學及網路動力學
10?6結語
參考文獻
第11章天然產物的生物合成
11?1聚酮類天然產物的生物合成
11?1?1Ⅰ型聚酮合酶催化天然產物的生物合成
11?1?2Ⅱ型聚酮合酶催化的芳環類天然產物的生物合成
11?1?3Ⅲ型聚酮合酶、真菌聚酮合酶及其他特殊聚酮合酶催化的生物合成
11?2聚肽類天然產物的生物合成
11?2?1非核糖體肽合成酶催化的聚肽類天然產物的生物合成
11?2?2核糖體催化的聚肽類天然產物的生物合成
11?3聚酮?聚肽雜合天然產物的生物合成
11?4氨基糖苷類天然產物的生物合成
11?5核苷類天然產物的生物合成
11?6萜類、生物鹼及其他特殊天然產物的生物合成
11?7以天然產物生物合成為基礎的複雜化合物製備
11?7?1以生物合成為基礎的代謝工程菌種改良
11?7?2以生物合成為基礎的生物催化和酶催化
11?7?3以生物合成為基礎的合成生物學
11?8以天然產物生物合成為基礎的新化合物發現與創新
11?8?1組合生物合成產生“非天然”天然產物
11?8?2前體導向生物合成/突變合成產生結構類似物
11?8?3以生物合成為基礎的化學?酶法合成天然產物類似物
11?8?4通過基因組挖掘發現全新天然產物
11?9展望
參考文獻
第12章細胞自吞噬激活機制研究
12?1國際研究進展
12?1?1自吞噬的概念
12?1?2自吞噬的分子機制
?xi?12?1?3自吞噬的調節機制
12?1?4自吞噬的生理學意義
12?2國內研究進展
12?3研究前沿和展望
參考文獻
第13章白血病細胞分化與凋亡信息基礎的化學生物學研究
13?1從ATRA和As2O3到PML?RARα
13?1?1PML?RARα融合蛋白
13?1?2ATRA和PML?RARα
13?1?3As2O3和PML?RARα
13?2從天然活性化合物腺花素到Prx Ⅰ/Ⅱ和APL細胞分化
13?2?1腺花素是一種新的APL細胞分化誘導分子
13?2?2腺花素靶向過氧化還原酶（peroxiredoxin Ⅰ/Ⅱ，Prx Ⅰ/Ⅱ）的活性半胱
氨酸殘基
13?2?3腺花素誘導分化涉及H2O2?ERK?C/EBPβ信號軸
13?3從低氧誘導因子1穩定化合物到AML細胞分化
13?4從BCR?ABL融合蛋白到imatinib
13?4?1抑制酪氨酸激酶活性
13?4?2誘導自噬
13?4?3下調鞘氨醇激酶1
13?4?4抑制DNA拓樸異構酶
13?4?5抑制端粒酶的活性
13?4?6Imatinib耐藥機制
13?5白血病細胞凋亡的化學生物學研究
13?6展望
13?6?1組蛋白去乙醯化酶抑制劑
13?6?2DNA甲基化抑制劑
參考文獻
第14章G蛋白偶聯受體信號轉導研究
14?1G蛋白偶聯受體簡介
14?1?1GPCR分類
14?1?2GPCR經典信號轉導通路
14?1?3GPCR非經典信號轉導通路
14?2GPCR與疾病關係
14?2?1GPCR與糖尿病
14?2?2GPCR與肥胖症
14?2?3GPCR與心血管疾病
14?2?4GPCR與癌症
14?2?5GPCR與炎症
?xii?14?3GPCR相關藥物開發
14?3?1趨化因子受體拮抗劑在抗愛滋病治療中的套用
14?3?2β腎上腺素受體拮抗劑在阿爾茨海默病治療中的套用
14?3?3α腎上腺素受體拮抗劑在前列腺疾病中的套用
14?3?4GPR119激動劑在糖尿病治療中的開發
14?3?5尋找孤兒GPCR配體，開發GPCR新藥
14?4GPCR調控小分子的篩選方法
14?4?1受體結合實驗
14?4?2G蛋白依賴的功能分析
14?4?3非G蛋白依賴的功能分析
14?4?4受體二聚化試驗
14?4?5計算機模擬藥物發現
參考文獻
第15章小分子調控離子通道信號轉導過程研究
15?1小分子神經遞質激活化學突觸受體通道
15?2小分子藥物與電壓門控通道
15?3小分子調控瞬時受體電位通道
15?4小分子調控酸敏感離子通道
15?5小分子調控受體通道敏化
15?6基於小分子探針的神經環路研究
15?7結語
參考文獻
第16章小分子調控的蛋白酪氨酸激酶信號轉導途徑
16?1蛋白激酶信號轉導通路
16?2用於調控蛋白激酶信號轉導研究的小分子探針
16?3作用於酪氨酸激酶信號轉導途徑的抑制劑
16?3?1針對生長因子受體參與的信號轉導網路的小分子抑制劑
16?3?2針對絲裂原活化蛋白激酶信號網路（MAPKs）的小分子激酶抑制劑
16?3?3針對PI3K/Akt/mTOR信號轉導網路的小分子抑制劑
16?3?4針對Bcr?Abl信號轉導網路的小分子抑制劑
16?3?5針對JAK?STAT信號轉導網路的小分子抑制劑
參考文獻
第17章小分子調控Wnt/β?catenin信號轉導途徑的研究
17?1配體和受體
17?2降解複合物
?xiii?17?3β?catenin/TCF轉錄複合物
17?4其他信號轉導途徑
參考文獻
第18章細胞死亡的化學生物學研究
18?1化學生物學與細胞凋亡研究
18?1?1線粒體與細胞凋亡
18?1?2Bcl?2家族蛋白在內源凋亡通路調控中的關鍵作用
18?1?3Bcl?2小分子抑制劑
18?1?4化學生物學Bax/Bak非依賴的細胞凋亡
18?1?5擬Smac分子(Smac mimetic)
18?2細胞壞死的化學生物學研究
18?3線粒體分裂和融合的化學生物學研究
18?4結語
參考文獻
第19章基於化學小分子探針的染色體端粒DNA結構、功能和信號轉導研究
19?1端粒的結構
19?2小分子對端粒核酸的識別
19?2?1識別端粒DNA的有機小分子化合物
19?2?2與端粒DNA作用的金屬化合物
19?3小分子對端粒結構引起的信號轉導的影響
19?3?1國際上具有代表性的G?四鏈體DNA小分子配體
19?3?2國內代表性的端粒G?四鏈體小分子配體
19?4端粒相關蛋白的作用及調控機制
19?4?1DNA、RNA探針在研究端粒相關蛋白及其結構功能中的套用
19?4?2蛋白質合成抑制劑和蛋白酶體抑制劑在研究端粒相關蛋白泛素化修飾中的
套用
19?4?3細胞周期阻斷劑在研究端粒相關蛋白中的套用
19?4?4小分子干擾RNA在研究端粒相關蛋白中的套用
19?4?5放射性標記化學小分子在研究端粒相關蛋白修飾中的套用
19?5總結和展望
參考文獻
第20章胚胎幹細胞多能性維持與分化的化學生物學研究
20?1綜述
20?2幹細胞的自我更新
20?2?1MEK?ERK抑制劑和GSK3抑制劑與小鼠胚胎幹細胞的自我更新
20?2?2大鼠胚胎幹細胞分離
20?2?3SC1維持多能性的研究
20?2?4ROCK抑制劑在人胚胎幹細胞維持及培養中的套用
20?2?5維生素C在人胚胎幹細胞中介導DNA去甲基化
?xiv?20?2?6成體幹細胞的自我更新
20?3幹細胞定向分化
20?3?1影響神經分化的小分子化合物
20?3?2影響心肌分化的小分子
20?3?3維甲酸促進造血分化
20?3?4丁酸鈉促進肝分化
20?3?5ILV促進胚胎幹細胞向胰島分化
20?4體細胞重編程
20?4?1組蛋白去乙醯化酶抑制劑促進重編程
20?4?2抑制劑在重編程中的特定作用
20?4?3維生素C輔助組蛋白去甲基化酶促進重編程
20?4?4重編程過程中的間質?上皮轉化
20?4?5小分子化合物替代重編程因子
20?4?6化學生物學方法協助單因子Oct4誘導重編程
20?4?7其他與體細胞重編程相關的化學生物學研究
20?5結語
參考文獻
第21章抗糖尿病藥物作用靶標發現及其先導化合物設計
21?1引言
21?1?1糖尿病及糖尿病治療藥物簡介
21?1?2化學生物學簡介及其在糖尿病藥物研發中的作用
21?2基於活性小分子為探針的抗糖尿病藥物新靶標、新機制的發現與確證
21?2?1活性小分子探針簡介
21?2?2活性小分子探針在抗糖尿病藥物新靶標、新機制的發現與確證研究中的
套用
21?2?3小結
21?3結構生物學在抗糖尿病藥物新靶標、新機制發現與確證中的套用
21?3?1結構生物學的發展
21?3?2結構生物學在藥物發現中的作用
21?3?3結構生物學在藥物發現中的套用
21?3?4小結
21?4基於RNAi技術研究策略的抗糖尿病藥物新靶標、新機制的發現與
確證
21?4?1RNAi技術簡介
21?4?2RNAi技術在藥物開發中的套用
21?4?3RNAi技術在抗糖尿病藥物新靶標發現與確證中的作用
?xv?21?4?4小結
參考文獻
第22章PRL?3和SERCA2b作為新型抗腫瘤藥物作用靶點的研究與小分子
抑制劑
22?1抗腫瘤藥物靶點研究的現狀與存在的問題
22?2從腫瘤轉移的關鍵功能分子到小分子抑制劑：PRL?3及其選擇性抑制劑
22?2?1PRL?3促進腫瘤轉移的分子機制
22?2?2以PRL?3為靶點的腫瘤治療與抑制劑的發現
22?3基於小分子化合物發現脂肪肉瘤分化與復發的關鍵功能分子：薑黃素
及其靶蛋白SERCA2b的新功能
22?3?1小分子化合物薑黃素抑制人脂肪肉瘤細胞生存但不影響人正常脂肪細胞
22?3?2薑黃素在脂肪肉瘤細胞中的靶蛋白——肌漿網鈣蛋白2b(SERCA2b)
22?3?3由薑黃素靶蛋白揭示的脂肪肉瘤分化機制及其與腫瘤進展的相關性
22?4結語
參考文獻
第23章以蛋白酪氨酸激酶為靶點的抗腫瘤藥物研究
23?1激酶和酪氨酸激酶
23?2酪氨酸激酶的功能
23?3酪氨酸激酶和腫瘤的關係
23?4針對酪氨酸激酶的藥物發現
23?5針對酪氨酸激酶的藥物
23?6共價結合的酪氨酸激酶抑制劑
23?7JAK家族激酶和JAK/STAT信號通路
23?8針對JAK的抗腫瘤藥物
23?8?1JAK1/JAK2抑制劑
23?8?2JAK2激酶抑制劑17?hydroxy?jolkinolide B
23?9以酪氨酸激酶為靶點的抗腫瘤藥物研究展望
參考文獻
第24章抗心血管疾病藥物作用靶標發現及其先導化合物設計
24?1腎上腺素受體
24?1?1腎上腺素受體的分類及在心血管系統的生物學功能
24?1?2腎上腺素受體結構生物學的重大突破
24?1?3腎上腺素受體的藥物研究
24?1?4展望
24?2Xa凝血因子
24?2?1抗凝藥物新靶標：Xa凝血因子
24?2?2抗凝藥物新靶標：凝血酶
24?2?3展望
24?3肌球蛋白
?xvi?24?3?1抗心衰新靶標：心肌肌球蛋白
24?3?2抗心衰新思路：心肌肌球蛋白激動劑
24?3?3心肌肌球蛋白激動劑的作用機制
24?3?4展望
參考文獻
第25章抗B型肝炎病毒藥物作用靶標的發現及研究
25?1具有抗HBV作用的免疫調節劑
25?1?1α?干擾素
25?1?2聚乙二醇α?干擾素
25?1?3胸腺肽α1
25?1?4HE2000
25?1?5HepeX?B
25?1?6EHT899
25?2抑制HBV?DNA聚合酶活性的核苷類藥物
25?2?1拉米夫定
25?2?2阿德福韋酯
25?2?3恩替卡韋
25?2?4替比夫定
25?2?5泰諾福韋
25?3干擾HBV核殼體組裝的活性化合物
25?3?1異芳香二氫嘧啶系列化合物
25?3?2疏水性螢光探針
25?3?3苯丙烯醯胺類化合物
25?3?4亞氨糖類化合物
25?4抑制HBV轉錄調節的活性化合物
25?5抑制HBV抗原分泌的活性化合物
25?6其他可能成為抗HBV藥物作用的潛在靶點
25?6?1B型肝炎病毒X抗原
25?6?2易位基序
25?6?3共價閉合環狀HBV?DNA
25?6?4干擾素誘導的黏液病毒抵抗蛋白MxA
25?7展望
參考文獻
第26章抗菌藥物作用靶標發現及其先導化合物設計
26?1引言
26?2後基因組時代抗菌作用靶標發現
26?2?1抗菌藥物發現的歷程和黃金時代
?xvii?26?2?2抗菌藥物高通量篩選的啟示
26?2?3後基因組時代抗菌靶標發現的主要途徑
26?2?4管家基因作為抗菌新靶標的研發現狀及經驗
26?2?5基於抗?致病力策略的抗菌靶標發現與驗證
26?3基於靶標結構的抗菌藥物設計和發現
26?3?1基於已有先導化合物的結構改造
26?3?2全新骨架先導化合物的發現
26?3?3基於靶標設計抗菌藥物的優勢和挑戰
26?4國內研究現狀簡述
26?4?1細菌基因組測序助力抗菌新靶標鑑定
26?4?2生物化學和結構生物學研究促進靶標驗證
26?4?3生物網路分析與模擬加速抗菌靶標發現
26?4?4藥物設計技術加速先導化合物設計
26?4?5天然產物與抗菌藥物聯合使用研究
26?5總結和展望
參考文獻
作者簡介
國家自然科學基金委員會組織化學生物學領域的 一流專家、學者編撰而成。參編者當今均活躍在科研一線，且成就非凡，其工作代表了該領域的最高水平。
