结构生物学现状与展望学术讨论会.pdf

第?卷第?期?? !年∀月生命科学#∃% 具有副高级职称和博士学位2 博士后4的代表人数为7 9人,占出席人数的 ? 7:几乎所有在这一研究领域的重要研究组的负责人都参加了会议参加人员的专业不仅包括较多的生物科学工作者,而且有相当数量的物理、化学、数学研究工作者会议共收到研究论文? 5篇,内容涵盖了当前结构生物学研究的主要方面,包括82 ?≅4的可用坐标数已达到=∀5 7套按这种速率增长,预计到733 3年将有733 3一7 53 33套蛋白质、核酸、寡糖的精确结构数据可资利用在国际>? ≅库现有=∀5 7个生物大分子三维结构中,含蛋 白质2包括病毒4=73 !个,蛋白质Α核酸复合物3 9个,核酸?7 5个,糖 7个其中,蛋白质2含复合物4的结构数量占总数的 ? =− ?:这充分显示,当前结构生物学研究的主流是蛋白质自然界存在有数以百计的蛋白质,目前已被测定结构的只是其中很小的一部分看来在结构生物学的生命科学第?卷深入发展中,以蛋白质为主的研究格局将会继续保持从研究方法看,在上列=∀5 7个结构中,用Β一射线晶体结构解析的为? 9∀ 5个2占总数9 ?−:4,用.ΧΔ解析的∀5 个2分子量在? 33 3以下42 ?−?:4,通过理论预测的结构?∀个2?:4。

这表明,Β一射线晶体结构分析是当前结构生物学研究中三维结构测定的主要手段,在可预见的将来,它将继续占据主导地位核磁共振方法可以测定溶液状态下的结构,但目前只能研究较小的分子2 分子量Ε? 533 34;电子晶体学可以研究大尺度的生物大分子及其复合物,但目前的分辨率尚受到限制2已达到的最高分辨率为?−=埃4随着方法和技术的发展,这两种方法的重要性会不断增加在越来越多的结构数据积累的基础上,通过理论模拟预测蛋白质三维结构以及蛋 白质分子设计、基于结构的药物设计等也将取得重要进展我国的现状与发展建议? −我国结构生物学的研究现状会议显示,我国的结构生物学研 究具有一定的基础,有些研究工作在国 际上已占有一席之地Β一射线晶体结构分析在结构生物学研究中占据着主导地位,我国在∀ 3年代末! 3年代初,成功地测定了猪胰岛素晶体结构随后虽经许多艰难曲折,但持续发展至今,已有一定的广度和深度本次会议有近7 3篇这方面的论文报告,占报告总数的 Α?研究的对象已涉及到光合作用相关蛋白、核糖体灭活蛋白、各种毒素蛋白、一些酶及其抑制剂、特异血红蛋 白、抗病毒蛋白、抗真菌蛋白以及工程化的突变蛋白等在一些主要研究单位,具有较先进的仪器设备。

这些情况表明,我们在这方面已有较好的基础和条件,应视为我国结构生物学研究的优势领域,予以重点支持近年来多维核磁共振波谱技 术逐步成熟,已有一批结构解析我国已有多台53 3ΧΦΓ和 ∀ 33ΧΦΓ核磁谱仪,已经具备深入开展这方面研究的技术条件这次会议上有5篇这方面的报告,但仅涉及一些多肤或蛋白质片段,尚没有一个完整蛋白质结构的解析显然,这方面的研究工作急待加强近年来生物大分子的二维结晶三维重构2电子晶体学4迅速发展本次会议上有?篇报告,已在这方面有很好的初步结果这是一个在硬、软件方面都急需增加投入的领域生物大分子的理论模拟和结构预测以及蛋白质分子设计和基于结构的药物设计也是结构生物学的一个重要方面,这次会上有 3余篇论文报告,显示 国内已有较多的单位开展这方面的研究,但研究深度和水平有待提高−7加速发展我国结构生物学研究的建议尽管我国的结构生物学研究已有一定基础,有些方面的研究工作具有一定水平,但总体上与国际水平相比较,差距是很大的,特别是与国 际上这一领域的发展速度相比,如无有力措施,差距似乎还会越来越大为此,与会代表对如何加速发展我国的结构生物学研究提出 了各种建议,现将其主要之点归纳如下。

−7−增加投入,设立结构生物学研究专项基金结构生物学是生物学研究的新层次,它的出现 和发展将对生命科学产生全局性影响,已如上述因此,这是一个值得重点投入的学科领域同时,结构生物研究的设备依赖性很强2如Β一光衍射装置,高分辨率核磁共振仪,高分辨率电子显微镜及其像处理装置等4,研究耗费大,没有足够的经费难于开展重要的研究课题而且,结构生物学是一个在一级学科水平上有广泛交叉的领域,它不仅涉及现代生物学,而且涉及现代物理、化学、数学加之,国际上近年来的发展极为迅速,已达到? −5个结构Α日,真是日新月异,要求我国的结构生物学研究加速前进跟上潮流第?期会议国家 自然科学基金是支持我国结构生物学发展 的主要渠道虽然国家基金委已经对结构生物学研究给予了相当的重视,但目前受理这方面的研究课题主要仍以面上基金方式在原有学科格局下进行Η匕述种种情况表明,这种状态已不适应结构生物学急速发展的形势,不能满足国内结构生物学研究急待加大投入的需求,也与结构生物学的研究特点不相适应鉴此,与会代表一致建议8在国家 自然科学基金中设立“结构生物学研究专项基金”,以推动我国结构生物学的迅速发展−7−7加强积累创新的政策导向,避免短视行为重要 的结构生物学研究课题一般都意义重大,但技术含量高,研究周期长。

如获诺贝尔奖的光合作用中心花 了近 3年才获得三维结构;目前分子量最大2不对称单位4最复杂的膜蛋白细胞色素氧化酶的结构解析经历了 5年对全球知名的美国∋Ι ϑ∃ >Κ研究所的统计分析表 明,该所每人每年平均投入是 3万美元,产出是平均−?篇论文Α人Α年;但对结构生物学这部分,产出是平均3−9篇论文Α人Α年这些都清楚地显示出结构生物学研究课题的长周期性和复杂性因此,这个领域特别需要持续的长期的支持,特别忌讳短期行为,否则不可能有重大的研究成果对那些基础好,意义重要的研究课题,不能要求年年冒泡,短期交帐,应排除各种干扰持续予以支持,方有可能在积累中创新,取得重大成果−7−?大力推动结构研究与分子生物学研究的有机结合,重视在这一研究领域中的学科交叉结构生物学之所以形成一门科学,产生 一个时代,就在于“结构”与“生物学2生物功能4”的有机结合;在于有大量物理、化学、数学工作者直接参与有关重大研究课题这不仅体现 在研究结果上,而且存在于整个研究过程中事实上没有分子生物学发展提供的? .Λ重组蛋白,就不可能有现在这样多重要的结构研究课题目前,大多数用于结构研究的蛋白质都来 自重组? .Λ表达产物国际上在从事结构研究的实验室建立基因研究,在从事基因2 包括药物4 研究的实验室建立结构分析手段,已成普遍趋势。

在国内,这两方面研究目前基本上是隔离的,彼此缺少了解、交流,少有合作不改变这种状况,难于有前沿性的研究课题和重大研究成果同时,结构生物学的主要方法技术基础都来 自现代物理、化学、数学的最新成绩,其今后的更大发展亦在相当程度上有赖于这些学科提供新的观念、方法、技术和设备因此,不仅在宣传上,而且应该在课题的组织、投标、运行等各个实际环节,大力推动结构研究与生化和分子生物学研究的有机结合,建立一定的机制吸引和保证其它学科工作者的直接参与 −7 −=重视选题,发掘资源特色正确选题是科学研究成功的第一步,对需要有高投入、长周期的结构生物学研究尤其重要,必须予以高度重视对基础性很强的研究课题,必须强调前沿性、先进性、原创性和系统性;对应用背景鲜明的研究课题,必须重视它的实用性和创新性在我 国当前的实际条件下,注意从一些特有用资源中发掘研究对象,做出有特色的研究结果,也是一条可以创新的选题路线,值得重视。