中国科学院北京基因组研究所   学科简介

    二级学科中文名称:生物化学及分子生物学

英文名称:Biochemistry and Molecular Biology

一、学科概况

北京基因组研究所正式成立于200311282004年开始独立招收研究生,2006年申请增列生物化学与分子生物学硕士、博士培养点获得批准,2007年开始招收该专业的研究生。

北京基因组研究所在过去几年中根据发展定位及国家需求不断调整和优化学科布局和发展方向。作为与基因组学发展密不可分的学科,生物化学及分子生物学学科在近几年来取得良好的发展。

围绕着我所基因组及生物信息学重点实验室及平台,布局了一系列功能研究的科研项目组,如基因组稳定性机理研究、肿瘤生物学研究、疾病模型研究及蛋白质组学研究。

目前,在我所生物化学及分子生物学学术队伍中,有研究员6人,其中4人为“百人计划”,另外,还有副研究员5人,助理研究员9人,平均年龄37岁,构成了一支实力雄厚、结构合理、富有活力的科研队伍。

在进入创新三期后,随着研究所科研队伍力量的加强,在基础研究及蛋白质组学领域申请并部署了重大项目,如肿瘤生物学研究、基因组稳定性研究;在蛋白质组学研究方面建立了包括重组蛋白质表达、蛋白质纯化、抗体制备及鉴定、生物质谱、生物芯片等研究体系,主要进行了肿瘤蛋白质组、肝脏蛋白质组、微生物蛋白质组和水稻蛋白质组等方面的研究。

目前,该培养点的学术带头人和科研骨干共承担项目25项,科研经费1800多万元。

我所生物化学与分子生物学学科点在2007年开始招收第一批硕士生和博士生(含转博生),到目前为止,已培养出第一届毕业生,为7名硕士及5名博士生。这12名毕业生中有出国继续深造,或在国内科研机构及院校研究工作,或在高技术生物医药公司从事研发。目前,我所还有在学的在读硕士生27名,博士生26名,相信未来我所会向社会输送更多的优秀人才。

北京基因组研究所在生物化学与分子生物学学科布局6个专业实验室,面积2000多平米,这些实验室拥有配备完善的从事基本的分子生物学的实验设备,各种设备价值1190万元。此外,我所还拥有重点实验室公共仪器平台,已经装备仪器58 台件,价值400多万元。平台从成立之初即成为连接基因到功能的纽带,购置一大批应用于分子生物学和细胞生物学研究的先进设备,是生物学家研究应用的工具平台,为基因组科学从理论到功能再到应用提供强有力保障。

二、学科内涵与特色

生物化学与分子生物学是在分子水平研究生命化学的科学,其主要的研究对象为生物分子的结构与功能、物质代谢与调节、基因信息的传递及其在生命活动中的作用、动物/植物/微生物等生物体在各种生理和病理状态下的分子机制。利用现代化学、物理学及生物学的最新理论及技术去解析生命现象,该学科特征之一是与其他学科的横向渗透、纵向加深、综合交错发展,已渗入到微生物学、植物学、动物学、医学等各科领域中,成为当代促进整个生命科学发展的前沿学科。

该学科的主要研究方向包括基因组稳定性机理研究,主要学科带头人杨运桂、郭彩霞、孙英丽等;肿瘤生物学研究,主要学科带头人赵永良、米双利等;疾病模型研究及蛋白质组学研究,主要学科带头人刘斯奇、吴琳等。研究内容包括:核酸生物化学、蛋白质及多肽生物化学、分子与细胞免疫学、生理生物化学及生物工程技术等各个方面。主要研究领域有:基因组的结构与功能、基因表达与基因表达的调控、蛋白质组学、代谢组学、细胞信号转导的分子生物学、新基因表达系统的研究、多肽的合成及结构、生物与药理活性研究、肿瘤分子机制、炎症的分子机制、心血管系统疾病的分子机制、内分泌及代谢疾病的分子机制、基因诊断、基因工程药物、基因治疗和分子生物学在药物医学研究中的应用、重要工业酶和代谢途径关键酶基因表达调控与基因结构的研究、重要工业微生物产品代谢工程研究等。探讨有关生物信息传递、表达和调控的分子机理,为相关生物产业发展提供理论依据。主要实验技术如:基因工程操作技术、基因组分析、蛋白质及蛋白质组定量分析、采用体内及体外技术的蛋白质功能研究、代谢及代谢组分析、酶动力学研究等。

蛋白质组学(Proteomics意指“一种基因组所表达的全套蛋白质”,即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。蛋白质组学的研究常被称为生命科学进入后基因时代的特征。蛋白质组研究是在大规模水平上研究蛋白质的生理生化特征,其主要的研究对象为蛋白质的表达水平,翻译后的修饰,蛋白与蛋白相互作用等,由此获得蛋白质水平上的关于细胞生理生化等过程的系统的认识。这些蛋白质组学研究不仅为揭示生命奥秘提供了理论基础,更人类健康及生产生活带来巨大的利益Marc Wilkins 1995年提出以来,蛋白质组研究术有了突飞猛进的发展,从定性研究到精确的定量研究,国际相继开展了若干蛋白质组研究计划,首批行动计划包括由中国科学家牵头的“人类肝脏蛋白质组计划”和美国科学家牵头的“人类血浆蛋白质组计划”。我们课题组也作为“人类肝脏蛋白质组计划”研究的成员,率先在国内进行了iTRAQ等定量蛋白质组的研究。

基因组稳定性研究:通过研究基因组结构变异,利用靶向测序研究基因组稳定性相关因子基因变异、表观遗传修饰变异、转录组差异,发现调控基因组稳定性相关新因子,确定其在肿瘤发生中的作用,建立调控基因组稳定性的功能网络。建立转基因/基因敲除动物模型,阐明基因组稳定性相关因子的生物学功能和生理病理效应。最终揭示基因组稳定性因子变异与肿瘤早期发生、发展及预后的关联机制;发现和鉴定可用于肿瘤早期检测与靶向治疗的基因组稳定性标记分子。

本专业方向通过与正常细胞比较,整合基因组学、生物信息学、细胞生物学和功能基因组学等经典方法,以我国常见乳腺癌、前列腺癌和肺癌等恶性肿瘤为研究对象,阐明基因组稳定性在肿瘤早期发生发展进程中的作用机制。这也是解释导致细胞非正常增殖的致癌突变生成的机制、发展新型癌症分型检测手段和相应针对性治疗的关键基础。

肿瘤生物学:肿瘤发生是基因突变或变异的累积造成细胞生长失控的结果,所涉及内容包括肿瘤病因学、癌基因和抑癌基因、肿瘤体细胞和干细胞起源、细胞周期调控和分化、DNA损伤应答和细胞凋亡、肿瘤免疫、肿瘤侵袭转移和临床放化疗耐受等。对肿瘤发生发展分子机制的阐明,将为癌症早期诊断和治疗以及新药研制和开发提供新的靶标。

恶性肿瘤是严重危害人类健康的重大疾病,在我国其发病率与死亡率都呈逐年增加的趋势。尽管近年来一些新的治疗药物和手段的发现和应用,已明显改善了肿瘤病人的预后,但恶性肿瘤,特别是中晚期肿瘤,仍然是不可治愈的疾病。因此,对其发生发展机制的阐明是提高临床肿瘤诊治水平的必要前提。肿瘤生物学近年来取得了一系列的重大突破,包括癌基因、抑癌基因的发现,肿瘤发生多步模型的建立,端粒和端粒酶与细胞永生化,细胞分化、去分化和凋亡, 细胞周期检验点、DNA损伤修复和基因组不稳定性等,所有这些理论和机制的揭示,深刻地改变了人们对肿瘤发生发展的认识,使肿瘤生物学成为了一门集医学基础和临床研究,涉及并引领生命科学众多领域的综合交叉学科。

三、培养对象与目标

本学科培养对象应具备基本的生物学背景,掌握一般的生物化学及分子生物学实验技术,并具有较强的英语听说读写能力。本学科培养点的人才培养目标是为生命科学领域的研究或技术机构培养高质量的科研、技术及支撑人才。