人體里的蛋白質(zhì)宇宙
作家:郭天南(西湖大學(xué)特聘研發(fā)員);孫耀庭、梁瀟(該校博士生)
分子世紀(jì),科學(xué)家發(fā)掘蛋白質(zhì)的品種、含量、本質(zhì)、構(gòu)造、時空定位并且動態(tài)改變與生命健康息息有關(guān),是重病產(chǎn)生最根基的元素。細(xì)胞內(nèi)外有無數(shù)的蛋白質(zhì)“機械”,它們一直處于動態(tài)運行之中,指示著當(dāng)下生命體的健康狀況和重病進(jìn)展?fàn)顩r。假設(shè)可以通過技術(shù)對蛋白質(zhì)的及時狀況進(jìn)行丈量,咱們就有也許開拓重病產(chǎn)生、成長的法則,并開發(fā)愈加有效的治愈方式。
1“暗物質(zhì)”蛋白質(zhì)世界:生在基因,命在蛋白
提到生命科學(xué),大家也許對基因更為認(rèn)識,而對相對年青的蛋白質(zhì)科學(xué)則鮮有了解。事實上,固然基因譜寫了生命的藍(lán)圖,但其僅是一維的線性序列?;蛲ㄟ^轉(zhuǎn)錄翻譯,表示為蛋白質(zhì),才構(gòu)成了三維世界的動態(tài)生命體。如毛蟲化蝶、蝌蚪變蛙,其個人基因不曾變化;1個人從出身到滅亡,基因組也根本維持安穩(wěn)。這類生命流程的變化,背后是無數(shù)蛋白質(zhì)的動態(tài)驅(qū)動。中國科學(xué)院院士賀福初老師有句話總結(jié)得好,“生在基因,命在蛋白”。
在一維空間,永遠(yuǎn)不能解讀三維空間的高難性。相較而言,蛋白質(zhì)的高難性要比基因高于不少。首先,一類基因能夠表示成多種蛋白質(zhì);其次,蛋白質(zhì)會像扭曲金剛同樣不停在時空中產(chǎn)生改變;另外,蛋白質(zhì)處于不停的形成和降解的平衡中,有多種多樣的翻譯后潤飾變體,且能構(gòu)成高難的復(fù)合物,等等。
人體究竟有多少種蛋白質(zhì)?據(jù)預(yù)計,已知的起碼有兩萬種,預(yù)判起碼有16萬種以上。再者多個蛋白質(zhì)產(chǎn)生的不同變體及潤飾,蛋白質(zhì)的品種也許超越千萬。
而蛋白質(zhì)組又是什么?蛋白質(zhì)組的概念最早在1994年被提出,被定論為“由1個基因組所表示的一切蛋白質(zhì)”。
蛋白質(zhì)組學(xué)研發(fā)面對多大的戰(zhàn)斗呢?若想在1個成年人體內(nèi)搜到某個蛋白質(zhì),就如在千萬條江河中尋找一滴水。在某種意思上,每1個人體都能夠視作由蛋白質(zhì)機械為主產(chǎn)生的“蛋白質(zhì)宇宙”。因為研發(fā)難度過高、須要高難的技術(shù)措施等種種原因,咱們對人體的蛋白質(zhì)宇宙知之甚少,這個行業(yè)是生命科學(xué)中最前端、最有戰(zhàn)斗性的方向之一。
據(jù)預(yù)計,現(xiàn)在95%以上的人類蛋白質(zhì)組性能研發(fā)都聚焦于約5000種研發(fā)較多的人類蛋白質(zhì),而人體內(nèi)還存在著1個較大的“暗物質(zhì)”蛋白質(zhì)世界——這類沒有或者很少被研發(fā)的蛋白質(zhì)越來越無人問津;而事實上,這類性能未知的蛋白質(zhì)也許把握著翻開處理人類重要重病的鑰匙,如癌癥、阿爾茲海默癥并且多種稀有病。
現(xiàn)在,在世界首要發(fā)達(dá)國度,科技界和工業(yè)界已然漸漸認(rèn)知到蛋白質(zhì)組的首要性。2018年,我國科技部組織遴選了一批國際大科學(xué)策劃培養(yǎng)項目,由賀福初老師引領(lǐng)的“人類蛋白質(zhì)組策劃2.0暨蛋白質(zhì)組驅(qū)動的精確醫(yī)學(xué)”項目是首批開啟的3個項目之一。2022年2月2日,美國總統(tǒng)拜登重啟了奧巴馬世紀(jì)的“癌癥登月策劃”,而蛋白質(zhì)組正是這個項目標(biāo)最首要的方向之一。就在不久前,含蓋我國科學(xué)家在內(nèi)的六國科學(xué)家也在世界范疇內(nèi)聯(lián)合發(fā)動了一項“未十足研發(fā)的蛋白質(zhì)”調(diào)研,并在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》的系列子刊上刊登了對于該調(diào)研的文章,呼吁更多研發(fā)職員和科學(xué)家添加該項研發(fā),解密那些未知的“暗物質(zhì)”蛋白質(zhì)世界,不停加大人類對生命活動領(lǐng)悟的邊緣。
2蛋白質(zhì)組+AI:新技術(shù)破解重病治愈“暗碼”