蛋白質研究國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃

2012年5月14日，科技部以國科發基〔2012〕627號印發《蛋白質研究國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃》。該《規劃》分形勢與需求、總體思路與發展目標、主要任務、保障措施4部分。主要任務是：結構生物學研究，蛋白質組學研究，蛋白質研究的新技術、新方法，蛋白質合成、降解與調控機制研究，蛋白質生物學功能研究，系統生物學研究，蛋白質藥物靶標和分子診療技術研究。

科技部通知

科技部關於印發納米研究等6個國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃的通知

國科發基〔2012〕627號

各省、自治區、直轄市、計畫單列市科技廳（委、局），新疆生產建設兵團科技局，國務院各有關部門辦公廳：

為深入實施《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》，推進國家重大科學研究計畫，根據《國家“十二五”科學和技術發展規劃》和《國家基礎研究發展“十二五”專項規劃》，科技部組織編制了納米研究、量子調控研究、蛋白質研究、發育與生殖研究、幹細胞研究、全球變化研究6個國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃（見附屬檔案）。現印發你們，請結合本地區、本部門的實際情況，做好落實工作。

附屬檔案：1. 納米研究國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃（略）

2. 量子調控研究國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃（略）

3. 蛋白質研究國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃

4. 發育與生殖研究國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃（略）

5. 幹細胞研究國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃（略）

6. 全球變化研究國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃（略）

中華人民共和國科學技術部

二O一二年五月十四日

蛋白質研究國家重大科學研究計畫“十二五”專項規劃

形勢與需求

蛋白質是生命活動的主要執行者。對蛋白質結構與功能、相互作用和動態變化的深入研究，將有助於揭示生命現象的本質。蛋白質研究取得的眾多成果也將是新藥創製、傳染病防診治、農作物改良、生物能源轉化、工業生物催化等各個領域的重要創新源泉。

目前，國際蛋白質研究進入了快速發展期，呈現出以先進技術驅動蛋白質研究的發展趨勢。在高精度冷凍電鏡和分子影像等技術推動下，蛋白質研究逐步從分子水平向細胞、個體等更高維度發展，並注重對蛋白質在細胞、生物體中的“在體”研究。隨著同步輻射、核磁共振、原子力顯微鏡等分子結構分析技術的進步，蛋白質研究更加注重超複合物和分子機器等複雜體系。由於高分辨質譜和高性能計算技術的進步，規模化、定量化的蛋白質組研究已經提升到了新的高度，從蛋白質相互作用網路的結構及其動態變化規律中認識複雜生命系統，已經成為蛋白質研究的一個重要發展方向。

當前的蛋白質研究，是集中了包括生物化學、生物物理學、分子生物學、細胞生物學、結構生物學、蛋白質組學、系統生物學等多個生物學分支學科的綜合性研究體系，需要各種學科的相互協作；現代物理學、光學、信息技術等對促進蛋白質科學研究和諸多生物醫學領域的快速發展起到了至關重要的作用。因此，綜合各種學科和不同研究技術的複合型研究已經成為目前國際蛋白質研究的主要方式。

蛋白質研究國家重大科學研究計畫引領了我國蛋白質研究，目前已取得了一系列重要的成果，包括解析了一批具有重要生物學功能的蛋白質及其複合物的空間結構，建立了國際上最大的人類正常肝組織、肝病和肝癌系列的蛋白質表達譜和相互作用網路圖；發現200餘種針對人類重大疾病的潛在藥物靶標或診斷標誌物；通過腫瘤靶向的新型納米藥物輸送系統實現了藥物在腫瘤細胞內的靶向富集，為臨床腫瘤治療提供了新的有效手段；發展了高豐度蛋白質去除和低豐度蛋白質富集的成套關鍵技術，為重大疾病靶標和診斷標誌物的發現提供了高效可行的技術方案。

蛋白質研究國家重大科學研究計畫的實施，鍛鍊了創新隊伍，培養了一批年富力強、創新能力突出的學術骨幹，形成了我國蛋白質科學研究的人才梯隊。

國際蛋白質科學研究與交流取得了重大進展，牽頭組織實施了國際人類肝臟蛋白質組計畫，並與多個國際一流研究機構成立了聯合實驗室（中心），促進了蛋白質研究領域的重大國際合作。

但是，與國際蛋白質研究的先進水平相比，我國的蛋白質研究源頭創新能力有待加強，重點需要促進多學科交叉合作研究、關注蛋白質研究的原創性新技術新方法、提升解決重大科學問題的合力。

總體思路與發展目標

（一）總體思路

緊密圍繞我國經濟與社會發展的重大科技問題和重大科學前沿，以蛋白質結構與功能、相互作用和動態變化的研究為重點，以蛋白質研究技術與方法創新為支撐，加強新技術新方法在蛋白質研究中的推動力；在結構生物學、蛋白質組學、蛋白質研究新技術和新方法、蛋白質合成、降解與調控機制、蛋白質生物學功能、系統生物學、藥物靶標和分子診療等7個方面強化部署；加強項目與國家蛋白質科學研究設施、相關國家重點實驗室等基地的緊密結合；加強蛋白質研究國家重大科學研究計畫與國際相關計畫的合作。

（二）發展目標

揭示一批膜蛋白和重要蛋白質複合體的空間結構及其生物學作用機制，產出一批具有長遠影響的標誌性成果；系統解析人類重要組織器官、重要病原體以及模式生物的蛋白質組；進一步闡釋在各種生理和病理過程中的蛋白質相互作用網路的構成和動態變化，繼續保持我國在蛋白質組學的國際領先地位；發現與重大慢性病和傳染性疾病進程密切相關的蛋白質群，提供300種左右診斷標誌物和藥物靶標的候選蛋白質；建立和完善蛋白質結構測定、規模化蛋白質修飾與定量研究的技術平台，形成一批原創性的蛋白質研究新方法和新技術；構建多種具有套用前景的國家級蛋白質、多肽和抗體的公共資源庫；造就一支創新能力強的高水平複合型蛋白質研究隊伍。

主要任務

（一）結構生物學研究

套用X-射線晶體分析技術、高精度冷凍電鏡技術、核磁共振技術等手段，研究參與基因表達調控、能量轉換和信號轉導等重要生命活動的蛋白質及其複合物的結構以及作用機制。

蛋白質複合體結構與功能研究。研究參與DNA複製與修復、基因表達調控、新陳代謝、能量轉換、信號傳導、細胞運動、病毒感染宿主及其免疫反應等重要生命活動的蛋白質、核酸等大分子及其複合物的結構與功能。

膜蛋白的結構與功能研究。研究動植物以及微生物在各種生命活動中的膜蛋白，包括受體蛋白、離子通道蛋白、轉運蛋白、膜整合酶的結構與功能。

生物超分子複雜體系的結構與功能研究。研究生物體中由蛋白質、核酸、糖等形成的複合物、超分子複合體及亞細胞器的結構與功能。特別關注非編碼RNA和蛋白質複合物。

蛋白質動態複合物的結構與功能研究。研究生物體中發揮重要生理功能的蛋白質複合物在不同時空尺度下的蛋白質結構特徵、動力學性質與功能。

（二）蛋白質組學研究

開展重要生物體蛋白質組全組分解析及蛋白質翻譯後修飾、動態變化和相互作用網路的蛋白質組學研究；針對嚴重危害人類健康的重大疾病開展蛋白質組學研究；開展人類蛋白質組計畫國際合作研究。

重要生物體蛋白質組的構成、翻譯後修飾動態變化與相互作用網路研究。在細胞、組織和器官等不同水平上，開展目標蛋白質組的高覆蓋定性鑑定和高精度定量分析及其時空的動態變化研究。開展特定類型細胞、人體重要組織器官以及重要物種蛋白質組變化、翻譯後修飾及其動態變化規律研究。

人類重大疾病相關的蛋白質組學研究。針對嚴重威脅我國人群健康的重大疾病的發生與發展過程中蛋白質變化及其調控機制開展蛋白質組學研究。

重要病原體及其與宿主相互作用的蛋白質組研究。研究並建立重要病原體蛋白質組的全覆蓋鑑定技術；利用蛋白質組學數據注釋病原體基因組序列的研究；病毒、病原菌等重要病原體的定量蛋白質組研究；病原微生物在入侵、複製過程中與宿主之間的相互作用網路的研究；宿主對病原微生物的調控和防禦機制的研究。

重要模式生物蛋白質組研究。研究酵母、擬南芥、水稻、線蟲、斑馬魚、果蠅、小鼠等重要模式生物的蛋白質組。利用遺傳修飾模式生物疾病模型與植物突變體進行定量蛋白質組與功能蛋白質組的研究。

以蛋白質組數據為核心的計算生物學研究。完善蛋白質組數據標準、注釋標準和數據交換標準；整合蛋白質組學等組學實驗產出的定性和定量數據；以染色體為單元詮釋人類基因組。發展整合的多維組學資源資料庫、功能注釋和分析平台及其網路服務支撐體系，開發用於藥物靶標篩選和疾病標誌物發現等的系統軟體。

人類重大疾病、重要病原體及模式生物相關蛋白質的抗體庫建設。根據蛋白質組學研究中的數據產出，製備針對重大疾病、重要病原體和重要模式生物等的抗體庫。

（三）蛋白質研究的新技術、新方法

針對蛋白質研究前沿中的技術瓶頸發展相關的新技術和新方法，並開展以重要生物學問題為牽引的關鍵技術和方法創新。

蛋白質結構分析方法研究。發展不同層次的蛋白質三維結構測定的技術和理論方法；發展膜蛋白和蛋白質複合體結構測定新技術；發展對活細胞內蛋白質進行三維結構測定與動力學分析的方法；發展適合結構測定的蛋白質樣品製備技術。

複雜蛋白質體系分離鑑定關鍵技術研究。研製多肽、膜蛋白、低豐度蛋白及蛋白質複合物等分離、富集的新型介質；發展高效、高通量分離技術和裝置；發展高靈敏度蛋白質譜檢測技術以及新型高效質譜離子化技術和數據處理方法。

蛋白質相互作用的鑑定與分析技術研究。研究和發展鑑定蛋白質相互作用的新技術和新方法；發展研究蛋白質相互作用在複雜蛋白質體系的形成與功能發揮過程中關鍵地位的新技術和新方法。

高精度的修飾和定量蛋白質組學技術研究。研究和發展適合定量蛋白質組研究的樣品製備理論、方法和技術體系；發展新型相對、絕對、標記和非標記定量技術；發展定量蛋白質組學研究所需的細胞、組織和整體動物標記技術；建立定量內標和內標庫；發展新型蛋白質翻譯後修飾的高精度鑑定技術；發展蛋白質組整體覆蓋技術。

超高時空分辨、高靈敏度蛋白質定位與動態過程實時波譜與成像技術及單分子檢測技術研究。發展超高時空分辨的蛋白質定位動態波譜與成像技術；發展研究蛋白質動態過程的高靈敏度檢測技術。發展細胞、組織的在體實時蛋白質分子事件的三維動態信息可視化的方法和技術。

蛋白質結構、動力學的計算生物學研究。發展與蛋白質三維結構預測、蛋白質複合物結構預測、蛋白質動力學性質及反應過程模擬方法的研究。

蛋白質生物學問題的理論探討與模型研究。發展蛋白質科學有關的新概念、新學說，發展針對重大生物學問題的數學模型，提供實驗驗證的理論假設。

（四）蛋白質合成、降解與調控機制研究

研究基因轉錄、mRNA加工和蛋白質翻譯、新生肽鏈摺疊的分子調控機制；研究蛋白質摺疊相關疾病發生的分子機理及防治策略。

染色質修飾和非編碼RNA的表觀遺傳效應研究。研究核小體的組裝與去組裝機制；研究染色質高級結構形成、異染色質與基因沉默的結構基礎；研究mRNA的調控機制；研究非編碼RNA的分子調控機理；研究核糖體與其它翻譯因子的相互作用。

蛋白質的錯誤摺疊、聚集、降解和蛋白質質量控制研究。研究蛋白質摺疊、組裝的物理和化學原理；研究在分子伴侶蛋白幫助下多亞基蛋白複合物的組裝機理；研究蛋白質質量控制和逃逸的分子機理以及由此引起的“摺疊病”的病理基礎；研究脅迫條件下的蛋白質去摺疊、降解與澱粉樣纖維化的形成機理。

蛋白質膜轉運的分子調控機制研究。研究膜蛋白在亞細胞的定位以及在膜上的摺疊組裝；研究膜蛋白與相關蛋白質及膜組分的相互作用及其調控機制。

活細胞蛋白質的單分子研究。研究在單分子水平的蛋白質活動規律及其相互作用的工作原理。

（五）蛋白質生物學功能研究

研究免疫調節和細胞信號轉導等重要生命活動相關的蛋白質的分子作用機制；研究重要的蛋白質複合體以及蛋白質相互作用網路的功能。

細胞重要活動相關蛋白質的作用機制研究。研究與細胞代謝、細胞周期、細胞凋亡、自噬過程相關的蛋白質結構與功能；研究腫瘤微環境中蛋白質與腫瘤細胞發生與發展的關係；研究參與細胞代謝過程的蛋白質的分子作用機理；研究端粒蛋白質的結構與功能。

組織器官的系統發育與重塑相關重要蛋白質的作用機制研究。研究重要組織器官的發育和重塑等生理過程中相關蛋白質的作用機制；研究這些組織病理變化中的相關蛋白質的結構和功能改變。

神經系統發育和信息處理相關蛋白質的作用機制研究。研究與神經系統信號傳遞、神經系統發育、精神疾病、神經退行性疾病相關的蛋白質的結構和調控機制；研究蛋白質在神經信息處理功能過程中的作用機制。

免疫相關蛋白質的作用機制研究。研究免疫調控因子在疾病和自身免疫過程中的調控作用；發展能夠靶向作用於腫瘤細胞並克服免疫耐受的新型融合蛋白；研究病毒等病原微生物與免疫系統相互作用的分子機制；研究免疫細胞各種受體分子與細胞調控因子相互識別的機制。

病原微生物侵染、複製和致病的作用機制研究。研究病毒、病原菌等重要病原微生物識別、入侵宿主的分子機制和結構基礎；研究病毒在宿主細胞內轉錄、複製、包裝和釋放的動態機制和結構基礎；研究病原微生物致病的分子機制；研究病原微生物產生耐藥性的分子機制和結構基礎。

與植物發育和農作物重要性狀相關蛋白質的作用機制研究。研究參與植物激素信號轉導和發育等過程的重要蛋白質結構和分子作用機制。

（六）系統生物學研究

以蛋白質研究為核心，將生物系統內基因、代謝小分子等其它構成要素整合進行研究；針對多細胞生物，實現從分子到細胞、到組織、到整體的多層次的整合研究；開展對生物系統的功能元件構成、相互作用網路和動態變化等方面的研究。

重要細胞信號轉導通路的系統生物學研究。研究細胞信號轉導過程中的蛋白質相互作用網路的拓撲結構和動力學過程；研究細胞信號轉導通路中各種蛋白質修飾的動態傳遞網路；研究重要信號轉導通路間相互作用的分子機制。

細胞活動中蛋白質動態行為的系統生物學研究。研究細胞活動中各時程的組蛋白的各種修飾形式之間的調控關係；研究基因表達調控網路與代謝調控網路等不同生物分子網路之間的相互作用。

複雜分子網路構建、定量表征的理論研究。發展系統生物學理論和建模算法，研究複雜生物分子網路的整體特性與細胞或個體表型之間的聯繫；研究複雜生物網路中的系統控制關係，以及網路的魯棒性和動態特性等；發展可用於各類組學及其它實驗數據進行對接與整合的方法與平台。

細胞功能元件及模組的設計與合成研究。從天然生物體系中發掘不同類型的功能元件結構特徵，研究其相互作用規律和功能原理；開展新的功能元件及模組、蛋白質機器的設計、合成和組裝研究；開展代謝途徑、代謝網路或信號傳導通路的最佳化與重構研究。

（七）蛋白質藥物靶標和分子診療技術研究

在蛋白質結構與功能研究的基礎上，開展蛋白質藥物靶標的研究，開展基於蛋白質相互作用網路的分子診療技術研究。

基於蛋白質結構與功能的藥物靶標及小分子配基研究。開展蛋白質候選靶標的確證及基於蛋白質三維結構的藥物設計和藥物篩選；發展在蛋白質組水平精確測定藥物與靶標蛋白相互作用的特異性和選擇性的研究技術；發展具有潛在藥物價值的新功能蛋白質與多肽；開展基於化學小分子配基的蛋白質生物學功能的研究；開展基於定量蛋白質組學技術的具有我國自主智慧財產權的藥物或先導化合物的未知藥物靶標的發現和確認研究。

基於蛋白質相互作用的疾病分子標記物發現技術研究。發展基於蛋白質-蛋白質作用與蛋白質摺疊過程的分子標記物的篩選技術；發展基於蛋白質作用網路動力學行為調控機制的分子標記物發現技術方法；發展基於分子標記物的疾病早期診斷技術方法。

保障措施

（一）加強頂層設計，實施好專項研究計畫

繼續實施蛋白質研究重大科學研究計畫，加強頂層設計與統籌協調，面向國家重大戰略需求和世界科學前沿，進一步強化重大科學目標導向，完善項目首席科學家負責制及鼓勵創新的評價機制，促進系統性、原創性重大成果的產出。

（二）加強基地建設，促進項目、基地、人才結合

繼續加強蛋白質研究基地建設，充分發揮國家蛋白質科學基礎設施、相關國家重點實驗室等研究基地的科研平台作用，促進項目、基地與人才的緊密結合；強化科技資源開放共享機制，促進科技資源的合理配置和高效利用。

（三）加大創新人才培養和引進力度

充分利用各種高層次人才計畫，培養和造就一批具有國際視野、能夠引領蛋白質研究領域學科發展的高水平領軍人才，創新體制機制、最佳化政策環境、強化保障措施，加大海外優秀人才的引進力度，建設國際一流水平的蛋白質研究團隊。

（四）加強國際合作與科學普及

吸納優秀外國科學家和海外優秀華人學者以多種方式參與蛋白質研究重大科學研究計畫實施，支持我國科學家參與國際合作和在國際組織中任職，鼓勵提出國際合作計畫。重視科學普及，弘揚科學精神，將科學普及工作作為重大科學研究計畫實施的目標和任務之一，促進全民科學素養的提高。