1、“蛋白質機器與生命過程調控”重點專項2017年度項目申報指南蛋白質機器，是指由大量蛋白質和生物分子形成的高維度的、復雜的超級功能復合體（如核糖體、剪切體等），此外也包括蛋白質與蛋白質或其他分子形成的低維度復合物，以及具有特定生物學功能的蛋白質分子（如酶、抗體、受體、動力蛋白等）。對蛋白質機器復雜的結構和功能、調控網絡、以及動態變化規律的深入認識，是揭示生命現象本質、了解自然和人類自身的核心基礎生物學問題之一，也是涉及國家生物安全、糧食安全、公共衛生、醫藥、農業和綠色產業發展等的重大戰略需求。為提升我國蛋白質研究水平并推動應用轉化，按照國家中長期科技發展規劃綱要（2006-2020年）的部署，根

2、據國務院關于深化中央財政科技計劃（專項、基金等）管理改革的方案，科技部、教育部、中國科學院等部門組織專家編制了“蛋白質機器與生命過程調控”重點專項實施方案。專項圍繞我國經濟與社會發展的重大戰略需求和重大科技問題，結合國際蛋白質研究的前沿發展趨勢，發揮蛋白質科學研究設施等國家大科學裝置的支撐優勢，以重大基礎科學問題為導向，以重大技術方法創新為支撐，以重大應用基礎研究為出口，開展戰略性、基礎性、前瞻性研究，增強我國蛋白質機器研究的核心競爭力，產出一批國際領先、具有長遠影響的標志性工作，實現重點領域對國際前沿的引領，在原創性基礎和理論研究中取得突破，為人口健康、醫藥與生物技術、現代農業、環境生態與能

3、源、國家安全等領域中重大科學問題的解決和關鍵技術的發展，提供基礎理論引導和技術方法支撐，形成我國經濟轉型過程中的特色突破點和優勢方向。2016年，蛋白質機制與生命過程調控重點專項針對重大基礎科學問題、重大技術方法和重大應用基礎研究三個專題部署研究任務，共立項支持了33個研究項目（其中青年科學家項目10項）。根據專項實施方案和國際蛋白質機器研究的最新進展，2017年將繼續圍繞經濟與社會發展的重大戰略需求和重大科技問題，結合國際蛋白質研究的前沿發展趨勢，在重要細胞器及生物膜相關蛋白質機器等重大基礎科學問題研究領域，高分辨率冷凍電鏡、磁共振技術等重大技術方法研究領域，以及腫瘤、免疫類等疾病防治等重大

4、應用基礎研究領域部署研究任務，擬優先支持26個研究方向（每個方向擬支持1-2個項目），總經費7.8億元。申報單位針對重要支持方向，面向解決重大科學問題和突破關鍵技術進行一體化設計，組織申報項目，每個項目的目標須覆蓋全部考核指標。鼓勵圍繞一個重大科學問題或重要應用目標，從基礎研究到應用研究全鏈條組織項目。鼓勵依托國家實驗室、國家重點實驗室等重要科研基地組織項目。項目執行期一般為5年。一般項目下設課題數原則上不超過4個，每個項目所含單位數控制在4個以內。擬支持青年科學家項目不超過8個，總經費不超過4000萬元，可參考重要支持方向（標*除外）組織項目申報，但不受研究內容和考核指標限制。1. 重大基礎

5、科學問題研究1.1 細胞自噬中的蛋白質機器研究內容：發現細胞自噬相關的新型蛋白質機器，研究其動態變化、結構、調控與發揮功能的分子機制。考核指標：發現5-10種在細胞自噬過程中發揮核心功能、且結構或功能尚不清晰的新型蛋白質機器，揭示其結構、功能、組裝模式及調控機制，闡明其在細胞穩態維持、代謝調控和細胞器質量控制等細胞生物學過程中的作用。1.2 細胞運動中的蛋白質機器研究目標：發現細胞運動相關的新型蛋白質機器，研究其動態變化、結構、調控與發揮功能的分子機制。考核指標：發現5-10種在細胞運動相關過程中發揮核心功能、且結構或功能尚不清晰的新型蛋白質機器，解析其三維結構和動態調控機制，闡明其在細胞運動

6、、物質運輸等過程中的作用。1.3 調控細胞命運抉擇的染色體蛋白質機器研究內容：發現與著絲粒和端粒的組裝和功能調控相關的新型蛋白質機器，研究其結構、組裝和功能的分子機制，發展對其進行示蹤和功能調控的新手段。考核指標：針對5-10種參與著絲粒和端粒組裝與功能調控、且結構或功能尚不清晰的新型蛋白質機器，闡明其對細胞命運抉擇的調控機制；發展研究著絲粒動態組裝的單分子標記及高分辨成像方法；發掘5-10種能夠矯正著絲粒組裝動態特征變化異常的先導化合物。1.4 植物光合作用相關的特殊蛋白質機器研究內容：解析與植物細胞光合作用相關蛋白質機器的精確三維結構，研究植物光合作用的分子機制。考核指標：針對參與植物葉綠

7、體光合作用的4-6個核心蛋白質機器開展研究，解析其原子分辨率的三維結構，闡明植物光合作用、能量轉化的核心分子機制，發現3-5種模擬或干預植物光合作用的人工物質。1.5 光信號參與高等植物生長發育調控的蛋白質機器研究內容：研究高等植物光信號轉導通路的蛋白質機器調控網絡，發現光信號與植物內源激素及其他環境信號的關鍵信號整合蛋白，研究其功能與調控機制。考核指標：建立植物光受體調控植物光形態建成的遺傳調控網絡，揭示光調控植物生長發育核心過程的分子機制；發現8-10個高等植物光信號轉導通路的未知蛋白與核酸因子，解析其功能與分子機制；鑒定光信號與植物內源激素的關鍵信號整合蛋白5-7個，揭示光信號與植物激素

8、信號途徑的互作機制。1.6 遺傳信息穩定性維持相關蛋白質機器研究內容：發現與細胞DNA損傷應答相關的新型蛋白質機器，研究其結構、動態變化、調控與發揮功能的分子機制，研究其與人類疾病。考核指標：發現5-10種在DNA損傷應答過程中發揮核心功能、且結構或功能尚不清晰的新型蛋白質機器， 揭示相關蛋白質機器的結構，組裝及調控機制，闡明其在細胞穩態維持、代謝調控等疾病相關細胞過程中的作用。1.7 蛋白質穩態調控相關過程的蛋白質機器研究內容：發現與蛋白質穩態調控相關過程的新型蛋白質機器，研究其結構、動態變化、調控與發揮功能的分子機制，研究脅迫條件下或翻譯后修飾途徑中蛋白質穩態控制的分子機制。考核指標：發現

9、20-30種蛋白質穩態調控相關途徑中關鍵的新型蛋白質機器，揭示其結構、功能、組裝及其動態調控的分子機制，闡明氧化應激等脅迫條件下的蛋白質應答、穩態維持和質量控制等過程中關鍵蛋白質機器的功能機制；或針對5-10種蛋白質穩態調控相關的蛋白質機器，揭示重要蛋白質翻譯后修飾途徑調控蛋白質穩態的分子機制，闡明蛋白質的質量控制和逃逸的分子機理。1.8 細胞發育、自我更新、定向分化與重編程等相關的蛋白質機器研究內容：發現與染色質或表觀遺傳相關的新型蛋白質機器和信號蛋白，研究其結構、動態調控與發揮功能的分子機制，研究其調控細胞基本生命活動或表觀遺傳的分子機制。考核指標：發現5-10種細胞內染色質水平重要調控蛋

10、白（組蛋白伴侶和染色質重塑因子）和信號蛋白，闡明其對細胞基本生命活動和機體發育的功能；或針對5-10種與表觀遺傳修飾相關的新型蛋白質機器，闡明其在細胞定向分化與重編程中建立與維持的規律。1.9 染色質結構及功能動態調控的蛋白質機器研究內容：發現與染色質、異染色質的形成與功能相關的新型蛋白質機器，研究其結構、組裝及功能動態調控的分子機制。考核指標：針對5-10種與染色質形成與功能相關的新型蛋白質機器，闡明染色質裝配與動態調控；解析染色質高級結構及其調控機理；揭示異染色質與基因沉默的結構基礎，以及對細胞功能的調控。1.10 控制哺乳動物重要生命過程的RNA-蛋白質復合體機器研究內容：發現與重要生命

11、過程相關的新型RNA-蛋白質復合機器，研究非編碼RNA-蛋白質復合機器的生成、調控機理及生物學功能。考核指標：發現3-5種控制哺乳動物重要生命過程的新型RNA-蛋白質復合機器，解析其結構與發揮功能的分子機制，揭示其在基因轉錄及轉錄后加工中的作用及在重要生命過程中的調控機制。1.11 控制重要組織器官的系統發育與重塑的蛋白質機器研究內容：發現決定外周組織的發育、分化等相關的蛋白質機器，研究其組成、結構和功能調控的分子機制，研究其與重大疾病的關系，發展新型調控手段。考核指標：針對骨骼、血液和肝臟、肌肉等，聚焦其中一種，發現5-10種與外周組織的發育、分化、重塑及器官大小調控等生理過程中相關蛋白質機

12、器，闡明其組成、結構與功能，解析在組織病理變化中相關蛋白質機器的結構和功能改變與發病機制的關聯，發現10-20種針對蛋白質機器功能異常相關疾病的先導化合物。2. 重大技術方法研究*2.1 超大蛋白質機器的結構生物學研究研究內容：發展超大蛋白質機器的樣品制備、結構解析等結構生物學研究相關的新技術和新方法，并針對具有重大生物學意義、極大研究難度、結構未知的超大蛋白質機器開展研究。考核指標：在線粒體、核糖體、核糖體組裝復合體等8-10種具有重大基礎生理功能的超大蛋白質機器或亞細胞器中，聚焦其中一類，發展綜合利用多種生物物理技術的整合型技術手段，闡明細胞能量傳遞或蛋白質翻譯等核心生命過程的分子機制。2

13、.2 高分辨率冷凍電鏡在結構生物學中應用研究內容：建立完整的冷凍電鏡研究技術平臺，發展單顆粒分析等前沿技術，并依托建立的平臺和利用新方法，開展對重要蛋白質機器的結構生物學研究。考核指標：建立高通量冷凍電鏡單顆粒分析技術，普遍實現蛋白質機器的原子分辨率結構解析；建立蛋白質機器在細胞原位的完整冷凍電鏡結構分析技術，實現好于8埃的細胞原位結構解析分辨率；針對結構生物學的具體應用需求，探索時間分辨率電鏡技術和冷凍電鏡技術的有效結合方式，實現蛋白質機器的高時空分辨率的結構解析。2.3 膜蛋白結構研究的新方法及應用研究內容：發展膜蛋白的表達、純化及結構研究的新技術和新方法，并利用新方法，對具有重大生理功能

14、的膜蛋白質機器開展結構生物學研究。考核指標：發展、優化膜蛋白結構研究的技術方法，將膜蛋白表達、純化、及結構研究的效率提高5%-10%；選擇10-15種信號傳導、或能量物質運輸、或其他具有重要生物學功能、且結構長期未得到解析的膜蛋白為實例，實現對10-15種與重要生理、病理過程相關的膜蛋白的結構解析和功能闡釋。2.4 蛋白質晶體學新技術和新方法研究內容：發展依托于同步輻射光源的蛋白質晶體學新技術和新方法，建立完整的同步輻射光源晶體學研究平臺，研究自由電子激光等關鍵技術。考核指標：依托蛋白質科學研究設施，構建綜合性、前沿性結構生物學新技術和新方法研究平臺；發展5-10種與第三代同步輻射光源相關的結

15、構生物學新技術和新方法，發展自由電子激光作為新一代的實驗用X射線源發展的串列晶體學研究。2.5 新一代蛋白質組學分析技術研究研究內容：研究高精度、定量蛋白質組學的新型分析技術，研究蛋白質組學的高覆蓋技術。考核指標：發展正在翻譯的蛋白質種類以及蛋白質可變剪切的鑒定技術；發展可一步富集重要sub-proteome的親和技術；發展和建立單個純化蛋白的全序列測序覆蓋技術和蛋白質組整體覆蓋或高覆蓋技術；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。2.6 高維度蛋白質組學研究研究內容：研究蛋白質翻譯后修飾分析、高緯度蛋白質組作用網絡分析等高維度蛋白組學研究的新技術和新方法.考核指標：發展蛋白

16、翻譯后修飾鑒定技術，實現常規翻譯后修飾的深度覆蓋，開發新型翻譯后修飾的規模化鑒定方法；建立復雜蛋白質組高維度相互關系網絡；闡明代謝通路、信號轉導和翻譯后修飾的調控等重要途徑、特定類型細胞、人體重要器官以及重要農作物、重要工業微生物性狀改變等過程中的蛋白質相互作用網絡和翻譯后修飾的動態變化規律。2.7 化學生物學在蛋白質機器標記和功能調控中的應用研究內容：研究能夠普遍應用于蛋白質研究的生物正交反應等化學生物學新方法，發展利用新型化學探針，對重要蛋白質機器的功能調控進行研究和干預的新手段。考核指標：發展生物相容、正交反應的設計、開發與應用，實現對80%以上的蛋白質進行特異性標記的能力；針對重大疾病

17、相關的關鍵蛋白機器，開展外源性化學小分子探針發現技術，闡明可逆與不可逆小分子探針發現規律，發展20-30種外源性小分子探針，實現功能調控；闡明蛋白機器對小分子探針的應答機制，在分子水平上精準預測應答方式。2.8 超高時空分辨、高靈敏度的生物成像技術研究內容：研究超高時空分辨、高靈敏度的生物成像技術，研究提高其時空分辨率、動態信息記錄、樣品制備、數據計算等相關的新技術和新方法，并對重要蛋白質機器開展研究。考核指標：發展5-10種超高時空分辨的蛋白質定位與動態成像技術，在目前國際先進水平的基礎上，將同類技術的時空分辨率提高20%；利用光電交叉技術和冷凍電鏡三維斷層重構等手段，自主搭建檢測平臺，實現

18、對蛋白質機器三維動態信息的記錄；發展5-10種新型樣品制備手段和計算方法等，實現在體斷層成像的數據收集速度、分辨率等關鍵技術指標提升10%；利用新技術，對10-20種蛋白質機器開展研究，闡明其功能的三維動態機制。2.9 細胞中蛋白質機器結構和互作的原位分析新技術與新方法研究內容：研究在活細胞中研究蛋白質機器的原位磁共振分析技術，重點研究提高蛋白質標記效率、提升檢測靈敏度等相關的新技術和新方法，并對蛋白質翻譯、修飾等相關的重要蛋白質機器開展研究。考核指標：發展細胞內重要蛋白質的高效和特異性標記方法，在現有基礎上提高標記效率5%；發展高分辨率及高靈敏的結構、互作的高特異性檢測方法，在現有基礎上提高

19、靈敏度5%；發展檢測活細胞內蛋白質翻譯后修飾及其誘導的構象轉化和功能變化的新方法，并成功應用于揭示活細胞中重要蛋白質機器功能的結構、互作和調控的分子機制。2.10 重要生理、病理過程中蛋白質機器的功能和調控網絡的系統生物學研究研究內容：發展系統生物學相關的新理論和新型實驗，研究重大蛋白質機器的動態示蹤、信號作用網絡、動態臨界過程等。考核指標：發展5-10種新型系統生物學研究方法，對重要生理過程中蛋白質的功能和動態變化進行實時跟蹤；分析重要的信號轉導網絡的結構和功能；對蛋白質修飾、表觀遺傳等進行系統分析，闡明生物動態臨界過程的理論和分子機制；發展蛋白質相互作用網絡、功能調控網絡等的拓撲結構和動力

20、學過程的實驗手段和理論計算手段。3. 重大應用基礎研究*3.1 重大疾病發生發展過程中蛋白質機器的功能機制研究內容：針對血管疾病或腫瘤，聚焦其中一種，發現與疾病發生發展相關的新型蛋白質機器，研究其功能機制、作用網絡和與疾病的關系，發展針對疾病的新型干預手段。考核指標：發現5-10種與疾病發生、發展密切相關的新型蛋白質機器，闡明疾病發生、發展過程密切相關的蛋白質機器的組成、功能、結構、作用網絡和調控機制；發現10-20種針對蛋白質機器的先導化合物，為開發新型藥物提供基礎。3.2 重大腦疾病發生發展過程中蛋白質機器的功能機制研究內容：針對常見重大精神或神經疾病，聚焦其中一種，發現與疾病發生發展相關的新型蛋白質機器，研究其功能機制、作用網絡和與疾病的關系，發展針對疾病的新型干預手段。考核指標：針對常見重大精神或神經疾病，聚焦其中一種，發現5-10種與疾病發生、發展密切相關的新型蛋白質機器，闡明疾病發生、發展過程密切相關的蛋白質機器的組成、功能、結構、作用和調控機制；構建與該疾病相關的模式生物腦蛋白質分子網絡圖譜，揭示腦疾病新的發病機制；發現10-20種針對