生命科学

生命科学三处

生命科学三处包括生物化学与分子生物学、遗传学、细胞生物学、发育生物学和免疫学等4个一级学科，集中了生命科学最基础和最前沿的研究，是生命科学最活跃的研究领域之一。生命科学发展到今天，学科的界限逐渐融合，分子生物学、细胞生物学、遗传学等已经密不可分。分子生物学在微观层次对生物大分子的结构和功能，特别是基因研究上取得突破后，正深入到在分子水平上对细胞活动、发育、遗传和进化进行探索。基因、蛋白质、细胞、发育和进化研究形成基础生物学研究的一条主线。另一方面，遗传、细胞学、免疫学等从分子、细胞到整体不同层次水平的研究，其他领域如数学、物理、信息科学等多学科向生命科学的交叉和相互渗透、复杂系统理论和非线性科学的发展，也使得基础生物学研究在思维和方法论上从分析走向综合，或者分析与综合结合，体现了整合生物学的思想。此外，新技术和新方法的建立和引入，如生物芯片技术、蛋白质组学方法、结构基因组方法、各种质谱、波谱方法、单分子技术、生物信息学等，在基础生物学研究中特别是功能基因组和蛋白质的研究中发挥了越来越重要的作用。

生物化学与分子生物学的对象是参与生命活动过程的生物大分子的结构与功能。研究蛋白质等生物大分子具有生物功能的结构基础以及生物大分子之间相互识别的结构是生物化学学科重要领域；核酸特别是non-coding RNA的基因和功能、酶的催化和调节机制、膜蛋白和膜脂的相互作用、糖蛋白和糖复合物的结构功能等也是生物化学学科所关注的重要课题。

人类基因组计划的实施及相关模式生物基因组研究的开展，对生命科学尤其是遗传学的发展产生了巨大的影响，极大地促进了遗传学研究及生命科学其他学科的发展。功能基因组学是遗传学研究重要的方面；另外涉及基因表达调控规律、多基因、多因素影响的遗传学问题等仍是遗传学研究的重要课题；针对基因组研究产生的海量数据，发展生物信息学方法也是遗传学面临的新课题。

现代分子生物学、细胞生物学等相关学科的发展也极大促进了免疫学的发展。分子、细胞与整体水平的研究，以及通过对机体免疫系统、神经与内分泌系统等相互关系的研究，不断深化了对免疫系统的了解，丰富了对机体内环境调节机制的认识。现代免疫学的研究转而也极大地促进了相关学科的发展，尤其是在基础医学、临床医学和预防医学领域，免疫学科的研究揭示了某些疾病的发病机理，并为疾病的诊断和防治提供了理论基础。

生物化学和分子生物学曾经是生命科学的前沿和最活跃的学科。近年来由于分子生物学的技术和方法不断为生命科学其他领域广泛运用，使本学科的资助越来越侧重于蛋白质等生物大分子及其复合物的三维结构与功能研究方面。

蛋白质是生物功能的体现者，蛋白质的结构及其运动是其发挥生物功能的基础。因此蛋白质结构与功能的研究是生物化学领域的重要资助方向。人类基因组计划的实施，以及其后的功能基因组的研究，也对蛋白质的研究提出了新的课题，以蛋白质晶体学和NMR测定为特点的结构生物学，高通量、大规模研究蛋白质结构和功能，如结构基因组学、蛋白质组学等已经成为本学科的重要研究方面。

DNA、RNA等作为遗传信息分子，研究其本身的结构及与蛋白质的相互作用是该领域更基础的课题；基因表达调控以及RNA选择性剪接、RNA水平的编辑、特别是non-codingRNA，如snRNA在剪接体功能、snoRNA在细胞核内参与转录调控等方面仍有许多问题值得研究。目前国内RNA的研究队伍偏小，应予以扶植和倾斜。

膜蛋白的结构与功能及膜蛋白与膜脂的相互作用是本学科生物膜研究的重点。但由于生物膜体系复杂，研究难度较大，国内研究队伍比较薄弱；多糖和糖复合物的研究也是当前生

物化学与分子生物学研究的热点，但由于糖的成分、结构及糖链合成调控的复杂性，研究难度亦较大。近3年来，生物膜及多糖方面的申请课题仅占申请总数的10%—15%，亦应给予扶植和鼓励。

方法和技术手段对蛋白质等生物大分子的研究尤为重要。学科鼓励发展和引进新的技术，如新的蛋白质晶体学方法（MAD，SAD等），异核多维NMR、生物质谱、生物信息学方法等用于蛋白质等生物大分子的结构测定和功能研究。

申请者应选择具有重要生物学功能的蛋白质、酶等进行研究，并立足于自己的研究系统来研究分子的结构与功能。

遗传学是生命科学研究领域内十分活跃的带头学科，它的发展对其他生命科学领域的发展产生相当的影响。当今遗传学的发展趋势是，一方面继续重视生命活动过程背后的遗传控制，另一方面开始越来越重视生命体与环境间在基因水平的相互作用。

功能基因组学研究将是今后相当长时间内遗传学研究领域中的一个重点。定位并克隆控制生物学性状（质量性状和数量性状）或发挥重要生理作用的基因，并鉴定其功能，仍然是遗传学研究领域的一个重点。因此搜集或创建供研究所用的遗传群体或遗传材料（含疾病家系、隔离人群、突变体库等）是开展这些研究工作的一个重要前提。各种高通量鉴定基因功能的研究手段，如生物芯片、基因敲除(knock out)、转基因（knock in）、RNA干扰（RNAi）以及蛋白质组学研究中的各种技术，将在功能基因组学研究中发挥越来越重要的作用。建立、应用、发展并完善这些新的技术是非常必要的。从研究实验系统看，小鼠、果蝇、斑马鱼、拟南芥、线虫、酵母等几种传统的模式生物依然是研究的主要对象，但随着基因组全序列测定的完成，水稻、人等一些基因组相对较大且较为复杂的生物也成了新的模式生物。

基因的表达调控规律，特别是基因的调控网络机制，已越来越受到重视。一方面要研究顺式作用元件与反式作用因子（转录因子）之间的作用，另一方面也要研究表观遗传因素（Epigenetics）对基因表达调控的影响。对RNA基因的鉴定及调控功能研究也正在受到广泛的注意。

生命体与环境因素（物理环境因子、化学环境因子、生物环境因子）之间的关系向来是遗传学家关心的问题。“基因型+环境型=表型”已被人们所共识。但究竟基因型和环境型之间如何相互作用而决定表型的形成，多少年来始终是个未解之谜。现在新的研究手段，如生物信息学、基因组学和蛋白质组学等研究方法为今天开展这一研究提供了可能。多基因复杂性状最易受到环境影响，许多重要的疾病如肿瘤、高血压、糖尿病、骨质疏松、精神分裂和动植物产量、品质和抗性表型等均属多基因复杂性状，对于这些性状一方面要从理论上展开研究，另一方面要从实验上展开研究。SNP计划实施以来，基因型与表型间的关系研究已引起人们广泛的兴趣，为开展该领域研究打下了基础。我国拥有丰富的遗传资源，具有开展这些研究的基础和优势。

伴随大量基因组序列的产生，已形成了一门基于基因组序列的学科—基因组信息学。如何从基因组中利用并提取具有生物学意义的信息是我们面临的一个难题，如基因的预测（含编码蛋白基因和非编码蛋白基因）遗传信息在染色体上的组成方式、不同物种间基因组的比