深度覆盖的蛋白质组分析新方法及关键技术研究

蛋白质作为生命活动的执行者,其种类和含量的变化在调控生命过程中发挥着至关重要的作用。如何实现深度覆盖的蛋白质组定性定量分析已成为当前蛋白质科学及其相关领域亟需解决的关键问题之一。中国科学院大连化学物理研究所蛋白质组分析新方法研究团队,在科技部重大研究计划、重点研发计划等项目的支持下,针对目前规模化蛋白质分析中存在的精准度和覆盖度有待提高的关键科学问题,以色谱-质谱为核心,发展了高效样品制备新方法、高通量分析新技术和精准定量新方法,取得了一系列创新性成果,显著提高了蛋白质组分析的精准度、覆盖率和分析通量,为我国蛋白质科学研究的深入发展,为推动生物医药、国家安全和人口健康等领域的不断进步提供了重要的技术支撑。     

人类蛋白质组计划研究现状与趋势

在人类基因组草图完成之际,一批科学家迅速集结于国际人类蛋白质组组织(HUPO)旗下,启动"人类蛋白质组计划(HPP)"。近20年来,以鉴定和定量复杂体系中基因组编码全套蛋白质为核心的蛋白质组学技术获得了空前发展。在这篇文章中,我们将回顾HPP的发展历程和我国在蛋白质组学领域的最新进展,并简略讨论"蛋白质组学驱动的精准医学"的发展趋势和应用前景。     

高效节能清洁安全小麦加工新技术中试与生产示范

“高效节能清洁安全小麦加工新技术中试与生产示范”项目是将河南工业大学研制的小麦分级加工技术、小麦清洁处理技术、物料纯化技术等小麦加工新技术进行中试后进行技术放大和生产示范。项目主要解决了小麦制粉过程中物料重复研磨、设备效率低的问题,大_夫提高了单位产能、降低了能耗,同时通过清洁处理技术使面粉中的微生物含量大大降低。     

高效施药技术研发与示范

针对我国施药机械品种单一、技术含量低的状况，重点研究了农药循环喷雾技术、防飘喷雾技术、均匀施药技术及其配套的施药机械。针对不同作物、不同地区、不同种植制度，采用防飘喷雾、恒压喷雾新技术，与液力喷雾技术、风力辅助喷雾技术有机集成，开发了高效低污染的药械3种，精准施药关键基础部件3种，     

血吸虫基因组学及蛋白组学研究取得重要进展

国家人类基因组南方研究中心韩泽广课题组与中国疾病预防控制中心寄生虫病预防控制所、瑞金医院、复旦大学、美国Tulane大学、澳大利亚Queensland医学研究中心等有关人员合作，最近在血吸虫功能基因组和蛋白质组研究方面获得重大进展。研究人员获得了约10万个来自血吸虫不同发育阶段及性别的基因片段，这些片段代表了约15000个基因，约占日本血吸虫基因总数的90％，其中有8400多个基因编码蛋白质。研究人员并在分离出8400多个编码蛋白基因的基础上，利用高通量蛋白质组鉴定技术和策略，针对日本血吸虫不同发育阶段、性别、表皮和卵壳等进行了大规模蛋白质鉴定，共鉴定出血吸虫蛋白质3200多个。     

深度学习——计算机的无师自通

正对于围棋人机大战,很多人折服于AlphaGo的精准、聪明和大局意识。AlphaGo的技术架构采用的是模仿人类大脑神经的模式,通过深度学习把人工神经网络的层级大大增加,提升了计算能力。AlphaGo的胜利,让如今已经很火的深度学习益发成为人工智能领域的焦点。     

结构蛋白质组学（结构基因组学）：本世纪的重大科学工程

大规模的全基因组测序计划正产生越来越多的序列信息,而理解这些信息的关键是理解基因产物--蛋白质的功能.在后基因组时代,蛋白质的三维结构解析是揭示生命密码的重要部分.随着技术进步和大量来自公共机构和私人企业的资金投入,结构蛋白质组学研究开始启动,它的目标是采用工业化生产的方式在基因组规模去大量测定蛋白质的结构.这将会改变结构生物学家的研究方式.蛋白质结构测定的流程,从cDNA的克隆到数据收集,大部分将实现自动化.结构蛋白质组学是实验和理论计算相结合的多学科交叉的领域.目前,结构蛋白质组学仍然面临着许多技术上的挑战,这些挑战也带来了很多机遇.结构蛋白质组学产生的大量结构信息将是一笔巨大的财富,它将给制药行业带来重大变化.近年来,基于蛋白结构的合理药物设计在制药行业非常流行.同时,它也必将给生物学领域带来一场革命.     

中高浓度纸浆清洁漂白技术

"中高浓度纸浆清洁漂白技术"是华南理工大学陈克复院士主持,由制浆造纸新技术与装备研发中心和山东太阳纸业股份有限公司共同完成. 造纸业是我国节能减排的重点行业.其中,纸浆厂常用的低浓用氯三段CEH漂白方法是造成资源消耗大、对环境污染严重的主要根源.本技术以中浓度纸浆深度氧脱木素及过氧化氢漂白为主进行创新性的纸浆漂白系统集成,研发成功我国中浓度化学浆全无氯漂白技术,创建了我国具有自主知识产权的第一条中浓纸浆全无氯漂白生产线,也是国际上第一条草类原料化学浆全无氯漂白生产线.     

激光显示的概念与分析

激光显示相关的技术，是一种新兴的显示领域技术，其将激光光源作为主导，具有色域覆盖区域大、饱和度高和方便实现较高分辨和大屏幕影像等特点。文章介绍了激光显示的概念、特点、现存状态与发展趋势，讨论了激光显示的优势以及现阶段所存在的主要问题，分析了激光显示的发展前景，展示了激光显示作为新生一代显示相关技术的巨大潜力。     

基于正交脱笼策略的蛋白质在体激活技术系列进展

在活细胞等生理环境下开展蛋白质功能的原位研究具有重要的科学意义。陈鹏课题组长期致力于发展蛋白质的原位激活技术,希望为活细胞内的每一个蛋白质安装"调控开关"。课题组先前提出的"化学脱笼"策略,可通过对蛋白质关键残基的化学保护和脱保护反应,实现对其活性的"关-开"调控。然而,受可供脱笼的氨基酸种类的限制,该方法无法适用于所有蛋白质。为了解决这一瓶颈问题,陈鹏课题组与王初课题组合作提出了基于"邻近脱笼"策略的新方法——CAGE-prox,极大地扩展了脱笼策略的适用范围。该方法通过在目标蛋白活性中心邻近位点定点引入侧链保护的非天然氨基酸,来实现对其活性的抑制和激活。在该方法中,王初课题组发挥自身在蛋白质功能位点计算方面的经验,建立了一个虚拟筛选合适邻近激活位点的计算模型和流程,避免了繁琐的人为实验操作,极大地提高了CAGE-prox方法的成功率和普适性。两个课题组合作分别在一系列不同类型的蛋白上展示了CAGE-prox方法在活体环境下瞬时激活目标蛋白的普适性。其中,结合CAGE-prox和王初课题组在定量化学蛋白质组学领域的技术优势,两个课题组合作开发了具有时间分辨率的定量蛋白质组学技术,对细胞凋亡这一动态生物学过程中蛋白质水解的底物进行了捕捉和鉴定,为理解凋亡动态的过程提供了有力的支撑。     

靶基因测序平台的构建

目前,在后基因组时代各项研究计划和市场需求的双重推动下,DNA测序技术正在呈现加速发展的势头。毫无疑问,测序技术将被更广泛地应用于科学研究、药物开发和医疗诊断等多个领域,并将深刻地改变人们的生活。现实已经证明,很难用单一一种技术满足不同的应用需求。例如,在科学研究中对人类基因组进行大量的重复测序,超高通量的合成测序等深度测序平台是必不可少的。然而当只需要对少量的PCR产物或靶基因进行快速测序时,如仍然使用昂贵的大型平台将是一种极大的浪费,故使用Sanger测序方法仍不失为理想的选择。在医疗诊断领域,DNA测序一直以来被寄予厚望,人们希望其在疾病预防、诊断和个性化治疗等方面发挥巨大的作用。虽然人们梦想在不久的将来每个人的基因组都能被测定序列,但基于目前测序费用、伦理道德以及我国社会经济和医疗卫生的基本国情,在可预期的未来最为现实和有效的办法还是实现按需对病人进行特定基因即靶标DNA序列的测定,而只对少数特殊人群进行必需的全基因组测序。为此,有必要研发一种用于小规模靶标DNA测序的仪器,它应该具有体积小、样品消耗少、分析速度快、检测灵敏度高和完全自动化操作等特点,而且它对实验条件和操作人员水平不应有特殊要求,可以很方便地部署于各种场合,适应我国各地区医疗卫生发展不平衡的现状。针对这些需求,Sanger测序技术以其技术成熟、成本低和速度快等优势成为首选。因此,本课题的目标就是利用微流控技术研发基于Sanger测序的微型全分析系统。     

线粒体内膜膜蛋白结构研究的新方法及应用

线粒体是细胞内极其重要的细胞器。一方面作为细胞的能量工厂,提供ATP来满足细胞的各种活动需要;另一方面,作为细胞内信号传导的节点,调控细胞内许多重要的生理进程。因此线粒体的功能紊乱直接导致多种重大疾病,对线粒体的研究是我国医学健康领域的重大需求。线粒体内膜如何进行跨膜信号传导,从而完成各项生理学功能,这方面的研究工作还比较缺乏。本项目旨在研究和发展新方法,改善长期困扰真核膜蛋白表达和纯化的瓶颈,力争探索出一条适合于实验室常规应用的真核膜蛋白表达纯化的路径。并在膜蛋白结构研究的三大主要技术——X-射线晶体衍射、生物冷冻电镜和核磁共振的现有基础上,开发和利用新技术和新方法,对具有重大生理功能的线粒体内膜膜蛋白质开展结构生物学和生理学功能研究,阐明线粒体跨内膜信号传导的科学问题。     

调控染色质高级结构的蛋白质机器的系统鉴定与机制研究

染色质高级结构及功能研究是当前生命科学领域的国际前沿热点。染色质高级结构决定了基因的正确表达,其异常通常伴随着发育畸形和癌症发生。迄今为止,染色质高级结构如何建立和维持、如何行使功能、其动态变化及其与基因、细胞功能的关系尚不清楚。本项目整合团队在染色质高级结构蛋白质机器的功能基因组学、染色质高级结构蛋白质机器的功能动态调控以及染色质高级结构蛋白质机器的结构与组装方面的优势,围绕"染色质高级结构的调控及功能"这一关键科学问题,从3个角度深入研究拓扑相关结构域的形成与功能相关的蛋白质机器,包括调控染色质高级结构蛋白质机器的系统鉴定、单细胞和全基因组水平上染色质高级结构动态调控的机理研究、染色质高级结构对基因和细胞功能调控的结构基础和分子机制。     

DNA自动化分析与管理系统在法庭科学实验室的应用

目的：根据我国司法鉴定领域DNA鉴定检测的具体情况，整合DNA自动化分析工具和实验室管理系统，搭建适合我国公安系统的DNA自动化分析鉴定系统，提高工作效率，提高鉴定检测质量。结果：已经累计接收案件I万多起，检材5万多件。在本系统运行过程中，一直保持GeneMarker分析工具与GeneMapper分析工具并行工作，通过7977样本结果的比对未发现异常状况。结论：FAGLims系统真正成为覆盖DNA鉴定整个流程、协助质量控制、帮助提高效率，并为实验室认可提供技术支撑的得力助手。     

IMS便携式爆炸物探测设备的研发

1 项目情况介绍 2006年,公安部第三研究所承接并担任上海市"世博专项"IMS便携式爆炸物探测仪的研发任务.该项目属于社会公共安全技术领域,其成果主要用于上海"世博会"的安全防范,另外还可用于机场、码头、车站等场所对人员和行李夹藏爆炸物的现场快速探测.该技术具有响应速度快、灵敏度高的特点,是目前国际上缉毒、反恐及军事等领域用于痕量物质现场检测的主流技术,基本原理是基于离子迁移谱技术,利用离子在电场中迁移率的差异实现爆炸物样品的分离和鉴定.     

中外基因组学研究前沿的比较分析

使用VOSviewer软件和CiteSpace信息可视化工具,构建中外近年基因组学研究文献的共被引网络。通过引文分析、聚类分析等方法和网络中的节点突现率、中心度等指标,探测中外基因组学研究的前沿问题。发现国际基因组学研究前沿主要集中在基因组和蛋白质数据库的建立、基因组的转录与测序、生物信息学方法在基因组学研究中的应用等方面;中国则聚焦于基因组拼接技术、RNA转录组测序技术、动植物全基因组测序、基因组学的医药、农业等领域的应用等方面。我国研究者在未来研究中应进一步关注利用国际的先进生物信息学方法和信息技术,提高对基因组学的研究水平,为其他领域的研究中提供参考并深化学科发展的理论基础。     

我国地方畜禽品种优良特性的分子遗传评估及综合利用技术

为了充分发掘我国地方畜禽良种的优良性状,针对现代畜禽育种技术发展不平衡、大效应的分子标记很少、集成创新力度不足等问题,通过利用现代分子育种新技术,发掘和鉴定影响特殊风味、优质高效和抗病等经济性状的新型关键基因,筛选可用于辅助选择的分子标记,并验证其遗传效应,将常规育种技术与现代分子标记技术有机结合,提出多基因聚合育种的平衡育种方案,发掘有重大应用前景的重要畜禽特色育种新种质材料,实现我国优质高效畜禽特色资源开发利用的突破,提高畜禽良种生产能力,提高我国畜牧业生产水平和竞争力产业化进程.     

天然植物(茶叶、辣椒和柑桔)功能成分的研究与开发

1简要说明 该项目采用临界流体萃取、微波萃取等一系列现代高新技术,提取分离与纯化茶叶、辣椒和柑桔中的功能成分,作为天然药物、高效保健品、功能食品与饮料、日化用品、天然化妆品的优质原料.重点研究茶叶、辣椒和柑桔中的减肥功能成分,并运用靶向技术,研究茶叶、辣椒和柑桔的主要减肥药理功能和机理,分离与鉴定产生功效的活性因子,确立相关活性成分,开发天然复合减肥产品,并在食品、保健、医药、日用化工等方面的应用形成一条完整的产业链.     

浮动纤维高效过滤器

一、主要技术内容 该产品是一种新型工业、民用水净化设备,是采用物理和化学的方法,在化学絮凝作用下通过柔性材料进行吸附过滤的高效预处理及深度处理的机电一体化成套装置,是水处理(尤其是废水处理)系统中必不可少的应用设备.传统的过滤器为砂滤器,这种过滤器阻力大、流速低、清洗时自耗水量大,设备占地面积大,过滤机理不合理.浮动纤维高效过滤器,以其独特的内部结构和合理的配水装置解决了如下关键技术:     

苦瓜新品种选育及高产栽培技术示范

该项目是南宁市科学研究与技术开发计划项目（200802067B）。通过广泛收集苦瓜种质资源并创新利用,经多代分离、纯化、鉴定,筛选出早熟、耐冷凉、抗逆性强的优良株系,通过杂交配组选育出高产、优质、早熟的苦瓜优良新品种“桂农科一号”和“桂农科二号”并于2010年通过广西壮族自治区农作物品种审定。并扩繁良种;研究配套栽培支撑技术;科企联合建立示范推广基地。