《中國學科發展戰略·化學生物學》

作者:中國科學院 2015-05-28 09:22 來源:《中國學科發展戰略》系列
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簡介

"中國學科發展戰略"叢書以中國科學院學部開展的"中國科學院學部學科發展戰略研究項目"的研究成果為基礎,由以院士為主體、眾多專家參與的學科發展戰略研究組經過深入調查和廣泛研討共同完成,旨在系統分析有關學科的發展態勢和規律,提煉關鍵學科理論和技術問題,提出學科創新發展的新思想和新方法,并為學科的均衡發展提供政策和措施建議?!吨袊鴮W科發展戰略·化學生物學》系統梳理了學科的發展歷程,總結了學科發展規律和內在邏輯,前瞻了學科中長期發展趨勢,同時面向我國現代化建設的長遠戰略需求,提煉出學科前沿的重大科學問題和符合中國發展需求的新問題和重大戰略方向。

目錄

總序i
序言 vii
前言 ix
第一章化學生物學近年發展情況回顧1
第一節化學生物學學科概述1
一、化學生物學的起源1
二、化學生物學的影響力3
三、化學生物學的學科特征與定義4
第二節國際化學生物學近年發展情況回顧7
一、國際化學生物學進展一覽7
二、國際上主要研究資助機構對化學生物學的資助15
三、私立機構或私人基金會對化學生物學研究的資助24
四、工業界的化學生物學研究與發展26
第三節我國的化學生物學發展情況回顧27
一、我國的化學生物學研究27
二、我國的化學生物學研究基地與平臺30
三、我國政府對化學生物學研究的資助30
第四節化學生物學學科發展趨勢37
本章附錄39
參考文獻 43
第二章化學生物學研究中的分析檢測方法45
第一節單分子檢測45
一、蛋白質亞基組成的計量方法46
二、分子間相互作用的動力學參數測定47
三、超分辨成像技術49
四、細胞內單分子的檢測方法50
五、原子力顯微鏡單分子成像與單分子力譜法50
六、重要發展方向51
第二節單細胞檢測52
一、高通量單細胞分析52
二、單細胞光學成像53
三、單細胞電化學及其他成像技術56
四、分離技術57
五、活體成像技術58
六、重要發展方向59
第三節生物質譜與質譜成像59
一、質譜在組學研究中的應用60
二、質譜成像技術62
三、敞開式離子化技術63
四、發展趨勢64
第四節核磁與活體成像64
一、核磁共振在蛋白質研究中的應用64
二、磁共振成像在化學生物學中的應用68
三、超靈敏磁共振成像70
參考文獻 71
第三章化學小分子探針與生物正交化學反應79
第一節小分子探針及相關化學生物學研究進展79
一、針對蛋白酶的小分子探針81
二、源于已知藥物的小分子探針83
三、經代謝途徑進入細胞的小分子探針83
四、新的活性小分子的發現及探針分子構建85
第二節 生物正交化反應研究進展87
一、Staudinger反應 88
二、Click反應89
三、Photo-Click反應90
四、四嗪環加成反應91
五、鈀催化的偶聯反應92
六、其他生物正交反應92
第三節無標記活性分子探針技術94
第四節總結與展望95
參考文獻 96
第四章金屬離子探針技術與應用101
第一節生物體系中金屬離子探針的研究概況102
一、化學小分子探針102
二、核酸探針106
三、納米材料探針110
四、多肽及蛋白質探針112
五、全細胞水平探針114
第二節金屬離子探針在化學生物學領域的展望116
參考文獻117
第五章微量元素的化學生物學124
第一節微量元素化學生物學的發展歷程124
第二節微量元素化學生物學研究概況127
一、微量元素物種的形成、轉化與狀態127
二、微量元素在調控、干擾和干預細胞內穩態中所起的作用127
三、微量元素影響細胞網絡的機制128
四、微量類金屬元素——硒的化學生物學128
五、基于微量元素在病理過程中的作用發現新藥理作用和129
第三節微量化學生物學研究進展129
一、微量元素化學物種的形成、分布與轉化129
二、微量元素的細胞內穩態調控132
三、微量元素對細胞網絡的影響135
四、微量類金屬元素——硒的化學生物學136
五、基于微量元素在病理過程中的作用發現新藥理作用和新藥138
第四節總結與展望139
參考文獻141
第六章天然產物的化學生物學147
第一節天然產物領域的研究簡介148
第二節化學生物學在天然產物領域中的研究概況149
一、天然產物作為探針的研究149
二、天然產物的生物合成研究159
第三節化學生物學在天然產物領域中的展望165
一、化學生物學促進天然產物的發現165
二、現代天然產物分析方法與策略174
第四節總結177
參考文獻178
第七章蛋白質的化學合成及功能修飾190
第一節化學生物學在蛋白質化學合成方面的研究190
一、蛋白質的化學全合成191
二、蛋白質的化學半合成198
三、化學生物學在蛋白質化學合成中的展望203
第二節蛋白質的功能修飾205
一、基于密碼子擴展的方法插入非天然氨基酸206
二、生物正交反應206
三、化學酶法合成均一糖蛋白214
四、化學生物學在蛋白質修飾中的研究展望215
參考文獻217
第八章蛋白質相互作用網絡228
第一節蛋白質相互作用網絡發展簡介228
第二節蛋白質相互作用網絡研究方法229
一、蛋白質相互作用網絡組成與性質229
二、蛋白質相互作用網絡的構建230
三、蛋白質相互作用網絡的分析231
第三節蛋白質相互作用網絡的應用234
一、蛋白質功能的預測234
二、蛋白質相互作用網絡與復雜疾病的研究235
三、蛋白質相互作用網絡與網絡藥理學235
第四節生物體內蛋白質相互作用網絡的鑒定與解析237
一、傳統蛋白質-蛋白質相互作用的研究方法237
二、基于質譜的蛋白質-蛋白質相互作用的研究239
三、化學生物學在蛋白質相互作用中的研究241
第五節化學生物學在蛋白質相互作用網絡研究中的應用展望245 
參考文獻246
第九章化學糖生物學252
第一節寡糖的合成253
一、寡糖的一釜合成253
二、寡糖的固相合成254
三、寡糖的酶法合成255
第二節糖綴合物的合成255
一、酶催化切除法制備糖綴合物255
二、純化學合成法制備糖綴合物256
三、擬糖蛋白及其他糖綴合物的合成257
第三節糖芯片257
一、糖芯片技術中的固定方法及技術優勢258
二、糖芯片技術的應用259
第四節糖鏈的標記259
一、糖代謝工程的基本原理及進展259
二、糖代謝工程的應用261
第五節化學糖生物學在生物醫藥中的應用263
一、具有調控蛋白與糖相互作用的單價配體分子的發現263
二、具有調控蛋白與糖相互作用的多價配體分子的發現264
三、影響糖鏈組裝與分解的小分子抑制劑的發現265
第六節化學糖生物學發展前景展望266
參考文獻267
第十章化學合成生物學272
第一節化學合成生物學研究的基本內容272
一、核酸替代物273
二、新合成多肽或蛋白質273
三、最小細胞274
四、天然活性產物與代謝工程274
第二節化學合成生物學的研究現狀275
一、肽核酸與非天然堿基對276
二、蛋白質人工合成與被自然選擇淘汰蛋白277
三、人造細胞278
四、化學合成生物學與代謝工程280
第三節我國化學合成生物學研究進展280
一、結晶牛胰島素與酵母丙氨酸轉移核糖核酸(tRNAyi)的人成281
二、化學合成生物學與天然產物的生物合成281
三、化學成生物學物代程282
四、化學合成生物學與微生物能源轉化282
第四節化學合成生物學研究前景與展望283
參考文獻286
第十一章化學表觀遺傳學291
第一節 DNA甲基化291
一、細胞中DNA甲基化和去甲基化的機制研究292
二、基因組中DNA甲基化位點測定294
三、DNA甲基化過程的小分子調控因子295
第二節組蛋白的共價修飾299
一、組蛋白共價修飾的類型及檢測手段299
二、組蛋白去乙?;种苿┰谒幬镅邪l中的應用301
第三節非編碼RNA的調控302
一、siRNA的功能及其化學生物學研究進展303
二、microRNA的功能及化學生物學研究進展305
三、IncRNA的功能及化學生物學研究進展311
四、riboswitch的功能及化學生物學研究進展315
第四節表觀遺傳的化學生物學——研究前景和發展趨勢319
一、研究前景319
二、發展趨勢320
參考文獻 321
第十二章化學生物學的機遇與挑戰331
第一節化學生物學在干細胞領域中的研究展望332
一、干細胞重編程332
二、干細胞定向分化335
三、干細胞多能性維持337
四、干細胞研究的發展趨勢337
第二節化學生物學在腦神經研究領域中的進展338
一、神經系統發育的生物學基礎338
二、神經系統的信號轉導和物質傳遞機制343
三、腦和神經系統疾病350
四、化學生物學研究手段在腦神經生物學研究中的應用前景與發展351
第三節化學生物學在細胞衰老機制中的研究展望352
一、長壽蛋白調控353
二、染色體行為調控353
三、信號通路調控354
四、免疫調控355
五、細胞衰老的化學生物學發展趨勢355
第四節化學生物學在腸道菌群領域的研究展望356
一、腸道菌群的基因組研究357
二、腸道菌群的功能研究358
三、腸道菌群相關疾病的研究363
四、腸道菌群研究的化學生物學發展趨勢365
參考文獻 365
關鍵詞索引377
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