《生命科学》 2018, 30(4): 343-344

生物大分子动态修饰前沿进展

杨运桂1*，张令强2*

(1 中国科学院北京基因组研究所，北京 100101；2 军事科学院军事医学研究院生命组学研究所，北京 100850)

摘　要：生物大分子，包括核酸、蛋白质、多糖等，是组成生命体系的基本元件。这些元件的序列信息决定了生物大分子的基本功能，但它们在生理活动或异常病理活动中的作用受到动态化学修饰的精细调控。生物大分子动态化学修饰是目前生命科学研究进展最为迅速的前沿研究领域，推动了表观遗传学的发展。化学修饰多态性决定了生物大分子动态修饰的复杂多样性，如发生在DNA 分子上的化学修饰有甲基化、羟甲基化等不到10 种，发生在RNA分子上的化学修饰包括了甲基化、羟甲基化等100余种，而发生在蛋白质上的则有磷酸化、乙酰化、泛素化/ 类泛素化、甲基化、糖基化等近400 余种。随着检测技术和分析仪器的更新换代，核酸和蛋白质分子上的新化学修饰也在被不断发现。化学修饰时空特异性赋予细胞在时间和空间等维度中精密调控特定化学修饰，从而调节生物大分子在序列和位点上的选择性修饰及其修饰对象的空间分布和生物功能。化学修饰酶催化的可逆性扩充了生物大分子化学修饰的多样性、时空特异性和双向可逆性等动态属性，为细胞的复杂功能网络发挥作用提供了物质基础；生物大分子化学修饰酶缺失可导致分化、发育、代谢等重要生理功能异常，并与疾病发生紧密相关。生物大分子修饰相关的酶及其他调控分子也成为重要的疾病诊断、治疗靶点和药物研发对象。解析生物大分子动态修饰规律和功能，需要整合现代化学、生物学、医学、数理、材料、信息等交叉前沿技术，研发出特异标记和检测生物大分子动态化学修饰的方法，阐明生物大分子动态化学修饰分子机制和生物学功能关系，为开发针对生物大分子动态化学修饰的先导化合物和药物靶标提供理论基础。
     2017 年6 月，国家自然科学基金委员会批准了“生物大分子动态修饰与化学干预”重大研究计划，由基金委化学科学部、生命科学部与医学部共同协作实施。为了推广和增进科研工作者对该重大计划所涵盖研究领域的了解，《生命科学》组织了这期生物大分子动态修饰专刊，邀请了生物大分子动态修饰研究领域的一线科学家，针对具有代表性的DNA 修饰、RNA 修饰和蛋白质修饰最新研究进展进行了系统性总结和归纳。