项目名称模式水生生物的功能蛋白质组学研究.docx
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项目名称模式水生生物的功能蛋白质组学研究
项目名称：
模式水生生物的功能蛋白质组学研究
提名者：
中国科学院武汉分院
提名意见：
项目组长期以来聚焦水生生物研究中的关键科学问题,在成功建立了功能蛋白质组学研究技术平台的基础上，系统开展了模式水生生物中蛋白质翻译后修饰组学及其功能、胁迫适应的分子机制、蛋白基因组学等方面的研究,从动态和整体的角度来研究模式水生生物的生理和生化过程以及分子调控网络，取得了一系列重要的科学发现，该项目组的8篇代表性论文发表在PNAS，Molecular&CellularProteomics,JournalofProteomeResearch等国际权威刊物上，CurrentOpinioninBiotechnology，PNAS等重要学术刊物对该项目组发表的论文进行了重点推荐和正面评述；该项目共发表通讯作者或第一作者论文30余篇，其中8篇代表论文总影响因子超过42，总他引293次，单篇最高他引72次，这些成果解决了水生生物学研究中的一些重要科学问题并提供了高效、可靠的研究手段和新的研究方向，开创了水生生物功能蛋白质组学这一新的研究领域，建立了一支在国际上处于引领地位的整合水生生物学和功能蛋白质组学研究的交叉学科研究团队。
提名该项目为湖北省自然科学奖一等奖。
项目简介：
功能蛋白质组学（FunctionalProteomics）是以在特定时间、特定条件下细胞内与功能相关的蛋白质集合体为主要研究内容,从动态和整体的角度阐明细胞或生物体生理和生化过程以及调控网络，达到阐明细胞或生物体的蛋白调控网络系统及功能的目的。
因此,将功能蛋白质组学的研究手段应用到水生生物的研究领域,有助于深入、全面理解水生生物的生长、代谢、对环境的适应的分子调控机理。
项目组近年来聚焦模式水生生物的功能蛋白质组学研究，系统深入的开展了蓝细菌和四膜虫等模式水生生物中蛋白质的翻译后修饰组学及其功能、胁迫适应的分子机制、蛋白基因组学等方面的研究,取得了系列重要进展：
1、完成了模式水生生物蓝细菌的蛋白基因组学研究，鉴定了超过92%的预测的编码基因并发现了118个新基因,创造了蛋白质组鉴定的新纪录；实现了蛋白质翻译后修饰的系统全局发现，证明这些翻译后修饰在光合作用过程中起着重要的调控作用；为理解蓝细菌光合作用的分子调控机制提供了新的研究方向；在此基础上进一步建立了适用于原核生物的蛋白基因组注释和翻译后修饰规模发现和分析技术；
2、鉴定了模式水生生物四膜虫和蓝细菌的磷酸化蛋白质组,发现磷酸化修饰在这些模式生物的信号转导过程中具有重要功能；系统分析了模式蓝细菌的乙酰化蛋白质组，揭示了乙酰化修饰在蓝细菌光合作用中的新的调控模式。
完成了模式病原菌的乙酰化蛋白质组和琥珀酰化蛋白质组学研究,揭示了乙酰化和琥珀酰化修饰在调控病原菌的能量代谢及生长方面的重要功能及其分子调控机制；
3、采用体外标记定量蛋白质组学的技术方法,系统、全面揭示了蓝细菌高光耐受的蛋白调控网络，发现了高光适应的关键蛋白分子；采用功能蛋白质组学技术揭示了非编码RNA（miR-21）的蛋白调控网络和重要信号分子（BAG3）的蛋白相互作用分子机制，揭示了这些重要功能分子新的分子作用机制。
以上成果解决了水生生物学研究中的一些重要科学问题并提供了高效、可靠的研究手段和新的研究方向，开创了水生生物功能蛋白质组学研究这一新的研究领域，并在国际上处于引领地位。
该项目共发表论文30余篇，其中8篇代表论文总影响因子超过42，总他引293次，单篇最高他引72次，项目组成员多次受邀在国际学术会议上进行大会报告，在蛋白质组学和水生生物学等研究领域产生了重要影响。
客观评价：
对于代表论文1模式蓝细菌的蛋白基因组学研究：
国际知名杂志《CurrentOpinioninBiotechnology》发表了来自芬兰图尔库大学的植物生理学专家EvaMariAro教授题为“Proteomicsofcyanobacteria:
currenthorizons”的文章，该文章对代表论文1做了引用并评述“TheauthorsdescribedapplicationofproteomicsdatafortestingandrefiningpredictedgeneticmodelsusingSynechococcus7002asatestcaseandprovidedcomprehensiveinformationonproteinprofilesandthediversityofPTMs（该研究对编码蛋白和蛋白质翻译后修饰的多样性提供了全面的分析）”。
文中讨论了代表论文1大规模发现的蛋白质翻译后修饰的重要意义并做了重点推荐，认为该论文属于“paperofoutstandinginterest”（具有杰出意义的论文）。
对于代表论文2和3磷酸化蛋白质组学及其分子调控机制的研究：
1、《BiologicalReviews》杂志发表题为“Signallinginciliates:
long‐andshort‐rangesignalsandmoleculardeterminantsforcellulardynamics”的综述文章，对代表论文2的研究工作进行大篇幅引用和评述，在四膜虫中发现的PKC激酶识别的磷酸化motif得到作者的认可“Thesearevaluablesuggestionsforexperimentalvalidation（该发现对后续实验验证很有价值）”；作者评述“OnlyrecentphosphoproteomicanalyseswithT.thermophilaindicatedthepresenceofdifferentPKCparalogs”（四膜虫磷酸化分析发现了之前没有发现的PKC激酶同源物）。
2、2014年植物学报主编评述文章《2013年中国植物科学若干领域重要研究进展》中，专门介绍了代表论文3揭示的磷酸化修饰在光合作用以及信号转导中起的重要作用，并作出评述“这些结果为深入理解蓝藻细胞的分化、生长及其环境适应性和细胞代谢的分子机理提供了新的知识”，高度肯定了这一工作的价值。
芬兰图尔库大学的植物生理学专家EvaMariAro教授在《PhotosynthesisResearch》杂志发表题为“Proteomicapproachesinresearchofcyanobacterialphotosynthesis”的综述文章，对代表论文3的建立的磷酸化修饰研究方法与结果给予了高度肯定“Thestudyhasprovidedarichresourceofdataforfurtherfunctionalstudies（该研究为后续的功能研究提供了重要的数据资源）”。
对于代表论文4蓝细菌乙酰化蛋白质组学研究的工作：
《JournalofBacteriology》杂志发表的综述文章“Regulation,Function,andDetectionofProteinAcetylationinBacteria”评述“Massspectrometryopensavenuesforacetylationresearch（质谱技术为乙酰化研究开辟了途径）”，作者认为代表论文4中采用的肽段预分馏方法不仅有助于降低总样品中太短的复杂程度，还有有助于鉴定特殊细胞组分的蛋白以及鉴定更多低丰度的蛋白“Additionalpeptidefractionationspriortoacetyl-peptidecapturecanhelpreducethepeptidecomplexityorcanhelpfocusonacertaincellularcompartment,therebyaidingtheidentificationoflower-abundanceproteins”。
《Proteomics》杂志的综述文章“Proteinlysineacetylationinbacteria:
Currentstateoftheart”也认为“Thefractionationofproteinsorpeptidescanbeenvisagedasanalternatesolutiontodetectnewacetylatedpeptidesparticularlythosefromlowabundanceproteins（蛋白水平或是肽段水平预分馏将有助于新的乙酰化肽段以及低丰度蛋白的鉴定）”，作者认为代表论文4就是采用反相色谱方法针对肽段与分馏，鉴定到531个乙酰化蛋白“Moetal.fractionatedpeptidesofC.Synechocystisbyreverse-phaseliquidchromatographybeforeaffinityenrichment,andidentified531Lys-acetylatedproteins.”两篇综述文章对代表论文4的研究方法给予了高度肯定并做了重点推荐。
对于代表论文5和6病原菌中乙酰化和琥珀酰化蛋白质组学的研究：
1、《JournalofBacteriology》杂志的综述文章“Regulation,Function,andDetectionofProteinAcetylationinBacteria”，评述了目前为止原核生物中的乙酰化修饰研究，作者认为，目前已经证实乙酰化会影响结核杆菌的致病性“Sofar,acetylationlikelyaffectsthevirulenceofErwiniaamylovora,Pseudomonasaeruginosa,Salmonellaspp.,andM.tuberculosis”，而乙酰化修饰将来很有可能作为新药的作用靶标“Withanalarmingriseinantibioticdrugresistance,thereisanimperativeneedfornewdrugtargets”。
对代表论文5的研究成果给予了高度的肯定。
Yu-FengYao等在综述文章“ProteinAcetylationandItsRoleinBacterialVirulence”对代表论文5的工作进行了引用和评述，认为代表论文5中乙酰化蛋白质组的研究工作，将有助于理解乙酰化相关的细菌毒力调控机制“Thislaidthefoundationforunderstandingtheacetylation-associatedregulationofbacterialvirulence”。
2、《JournalofBiologicalChemistry》杂志发表的“SystematicAnalysisofMycobacterialAcylationRevealsFirstExampleofAcylation-mediatedRegulationofEnzymeActivityofaBacterialPhosphatase”一文，作者比较了自己的实验数据与代表论文6的研究结果并做了积极的评价。
“Acomparisonwiththerecentstudiessuggeststhatsimilarfeaturesofmycobacterialproteinlysinemodificationsareidentifiedinourstudy.Amajorityofmodifiedproteinsarefoundtobeassociatedwithmetabolismandarecytosolic.Also,negativeregulationofproteinfunctionwasfoundinthreesuchstudies”。
发表在《MolecularBioSystems》杂志上的SuccinSite软件与《AnalyticalBiochemistry》杂志上的SucStruct软件，均选择代表论文6中的琥珀酰化修饰位点数据，作为软件的学习数据，用于开发琥珀酰化位点预测软件，充分肯定了数据的重要价值。
对于代表性论文7和8基于定量蛋白质组学策略系统发现细胞中重要信号分子的蛋白调控网络的研究：
1.Behl,Christian发表在《TRENDSINPHARMACOLOGICALSCIENCES》杂志上题为“BreakingBAG:
TheCo-ChaperoneBAG3inHealthandDisease”的综述中肯定了论文7的工作，认为我们揭示了BAG3可以通过不同的特定蛋白相互作用从而行使不同的功能。
“itbecomesclearthattheoverallproteinstructureofBAG3allowsmanifoldprotein–proteininteractionswiththerespectivefunctionalconsequences.”Lavandero,Sergio在《AUTOPHAGY》杂志发表题为“BAG3regulatestotalMAP1LC3Bproteinlevelsthroughatranslationalbutnottranscriptionalmechanism”的论文中认为论文7的工作不仅系统地鉴定了BAG的相互作用蛋白，揭示了BAG3是一个具有广泛细胞功能的重要调控分子，还提出了一个非常有意思的观点，即BAG3可以与一些翻译起始因子和一些核糖体蛋白发生相互作用。
2.《Methods》杂志上发表的综述文章“PTENceRNAnetworksinhumancancer”以及发表在《AmericanJournalofPathology》杂志上题为“miR-375RegulatesInvasion-RelatedProteinsVimentinandL-Plastin”的论文均对论文8采用定量蛋白质组学的策略系统地发现microRNA的调控靶标这一研究策略给予了高度肯定“ForamorecomprehensivepictureofallthetargetsofaparticularmicroRNA,theoverexpression/inhibitionofthemicroRNAshouldbecoupledwithahigh-throughput proteomic approach,possiblyaquantitativeone,suchasthestable-isotopelabelingwithaminoacidsinculture（SILAC）.”“Stableisotope labelingofaminoacidsin cellculture （SILAC）-based proteomic analysishasemergedasauseful,unbiasedmethodfortheidentificationofmiRNA-regulatedproteins.”MariB在《Antioxidants&RedoxSignaling》杂志上发表的“MicroRNATargetIdentification:
LessonsfromHypoxamiRs”一文评述论文8，认为该研究采用定量蛋白质组学技术成功地鉴定到了miR-21在细胞中的调控靶标“Whilethisrepressiongenerallyappearsmodest,SILACsuccessfullyidentifiedmiR-21targetsinmultiplemyelomacells,includingPIAS3,theproteininhibitorofactivatedSTAT3.”该研究策略适用于所有的非编码RNA的功能研究中。
代表性论文专著目录：
序号
论文专著名称/刊名/作者
年、卷、页码
发表时间（年月日）
通讯作者（含共同）
第一作者（含共同）
国内作者
SCI他引次数
他引总次数
论文署名单位是否包含国外单位
1
Proteogenomicanalysisandglobaldiscoveryofposttranslationalmodificationsinprokaryotes/ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica/Ming-kunYang,Yao-huaYang,ZhuoChen,JiaZhang,YanLin,YanWang,QianXiong,TaoLi,FengGe,DonaldA.Bryant,andJin-dongZhao.
2014，111（52）：
E5633-E5642
2014.12.03
葛峰、李涛
杨明坤，杨耀华
陈卓、张珈、林燕、王炎、熊倩、赵进东
17
18
是
2
PhosphoproteomicanalysisofproteinphosphorylationnetworksinTetrahymenathermophila,aModelSingle-CelledOrganism/Molecular&CellularProteomics/MiaoTian,XiulanChen,QianXiong,JieXiong,ChuanleXiao,FengGe,FuquanYang,andWeiMiao.
2014;13
（2）:
503-19
2014.04.12
缪炜、葛峰、杨福全
田苗、熊倩、陈秀兰
熊杰、肖传乐
10
14
否
3
GlobalphosphoproteomicanalysisrevealsdiversefunctionsofSerine/Threonine/Tyrosinephosphorylationinthemodelcyanobacteriumsynechococcussp.strainPCC7002/JournalofProteomeResearch/Ming-kunYang,Zhi-xianQiao,Wan-yiZhang,QianXiong,JiaZhang,TaoLi*,FengGe*,andJin-dongZhao*..
2013,12（4）,1909–1923
2013.05.22
葛峰、李涛、赵进东
杨明坤、乔志仙
张万祎、熊倩、张珈
28
32
否
4
.AcetylomeAnalysisRevealstheInvolvementofLysineAcetylationinPhotosynthesisandCarbonMetabolismintheModelCyanobacteriumSynechocystissp.PCC6803/JournalofProteomeResearch/RanMo,MingkunYang,ZhuoChen,ZhongyiCheng,XinglingYi,ChongyangLi,ChenliuHe,QianXiong,HuiChen,QiangWang,andFengGe
2015，14
（2）:
1275-1286
2015.05.10
葛峰、王强
莫然、杨明坤
陈卓、程仲毅、易兴林、李重阳、何晨柳、熊倩、陈辉
36
39
否
5
AcetylomeanalysisrevealsdiversefunctionsoflysineacetylationinMycobacteriumtuberculosis/Molecular&CellularProteomics/FengyingLiu,MingkunYang,XudeWang,ShanshanYang,JingGu,JieZhou,Xian-EnZhang,JiaoyuDeng,andFengGe.
2014;13（12）:
3352-66
2014.01.12
葛峰、张先恩、邓教宇
刘凤英、杨明坤
王绪德、杨姗姗、谷晶、周杰
70
72
否
6
SuccinylomeAnalysisRevealstheInvolvementofLysineSuccinylationinMetabolisminPathogenicMycobacteriumtuberculosisH37Rv/Molecular&CellularProteomics/MingkunYang,YanWang,YingChen,ZhongyiCheng,JingGu,JiaoyuDeng,LijunBi,ChuangbinChen,RanMo,XudeWang,andFengGe.
2015，14（4）:
796-811
2015.03.21
葛峰
杨明坤
王炎、陈颖、程仲毅、谷晶、邓教宇、毕利军、陈创斌、莫然、王绪德
40
41
否
7
BAG3InteractomeAnalysisRevealsaNewRoleinModulatingProteasomeActivity/Molecular&CellularProteomics/YingChen,Li-NaYang,LiCheng,ShunTu,Shu-JuanGuo,Huang-YingLe,QianXiong,RanMo,Chong-YangLi,Jun-SeopJeong,LizhiJiang,SethBlackshaw,Li-JunBi,HengZhu,Sheng-CeTao,andFengGe
2013;12（10）:
2804-19
2013.08.21.
葛峰、陶生策、朱恒
陈颖、杨丽娜
程莉、涂顺、郭淑娟、乐黄颖、熊倩、莫然、李重阳、姜立志、毕利军
29
31
是
8
IdentificationofNovelmiR-21TargetProteinsinMultipleMyelomaCellsbyQuantitativeProteomics/JournalofProteomeResearch/QianXiong,QiuZhong,JiaZhang,MingkunYang,ChongyangLi,PengZheng,Li-JunBi*,andF
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