随着人类基因组计划的完成,人们意识到基因的数量远远无法解释生命的复杂性和多样性。而作为生命活动的基本元件,蛋白质、核酸、糖脂等生物大分子的动态化学修饰成为生命多样性和复杂性的物质基础,贯穿了细胞命运决定、性状调控以及个体发育等一系列重要的生命活动。对生物大分子动态修饰的研究与调控逐渐成为当前生命科学领域最受关注的领域之一,也成为化学与生命科学以及医学交叉界面上最为活跃的研究前沿。
文章首先介绍了生物大分子动态修饰研究的背景与现状,阐明深入研究生物大分子动态修饰的机制和功能是揭示新的生命过程、发现新的疾病诊疗手段的重要基础,有着深远的科学意义和广泛的社会价值。文章接着展望了该领域的发展前景,指出目前仍存在许多问题与挑战,包括动态检测技术缺乏、时空分辨率不足,动态修饰的分子机制与功能不明,以及化学干预手段缺乏等。针对这些挑战,项目专家组不断凝练关键科学问题,引导和汇聚研究方向,强调该重大研究计划将重点关注生物大分子动态修饰的化学标记与检测技术、生物大分子动态修饰的调控机制与功能解析、以及生物大分子动态修饰的化学干预及应用等三个方面的研究工作(图1)。 图1. 生物大分子动态修饰的标记与检测、功能与机制解析以及靶向化学干预是这一领域亟待开展研究的前沿方向。文章最后介绍了已获资助的89项研究项目及目前已取得的一系列突破性成果。这些项目主要分布在蛋白质翻译后修饰、糖基化和脂基化、动态修饰相关的化学工具开发、核酸的修饰、化学探针和成像分析、以及化学干预研究等六个主要的研究方向。该计划的实施推动了我国多学科深度交叉融合及相应研究队伍的建设,提升了我国生物大分子动态修饰的基础研究和新药研发等应用研究,将使我国在国际化学生物学以及生物医学前沿研究中占据重要地位。国家自然科学基金重大研究计划“生物大分子动态修饰与化学干预”专家组组长蒋华良、成员陈鹏和秘书组全体成员参与了该文撰写。