简介

"中国学科发展战略"丛书以中国科学院学部开展的"中国科学院学部学科发展战略研究项目"的研究成果为基础，由以院士为主体、众多专家参与的学科发展战略研究组经过深入调查和广泛研讨共同完成，旨在系统分析有关学科的发展态势和规律，提炼关键学科理论和技术问题，提出学科创新发展的新思想和新方法，并为学科的均衡发展提供政策和措施建议。《中国学科发展战略·化学生物学》系统梳理了学科的发展历程，总结了学科发展规律和内在逻辑，前瞻了学科中长期发展趋势，同时面向我国现代化建设的长远战略需求，提炼出学科前沿的重大科学问题和符合中国发展需求的新问题和重大战略方向。

目录

总序i
序言 vii
前言 ix
第一章化学生物学近年发展情况回顾1
第一节化学生物学学科概述1
一、化学生物学的起源1
二、化学生物学的影响力3
三、化学生物学的学科特征与定义4
第二节国际化学生物学近年发展情况回顾7
一、国际化学生物学进展一览7
二、国际上主要研究资助机构对化学生物学的资助15
三、私立机构或私人基金会对化学生物学研究的资助24
四、工业界的化学生物学研究与发展26
第三节我国的化学生物学发展情况回顾27
一、我国的化学生物学研究27
二、我国的化学生物学研究基地与平台30
三、我国政府对化学生物学研究的资助30
第四节化学生物学学科发展趋势37
本章附录39
参考文献 43
第二章化学生物学研究中的分析检测方法45
第一节单分子检测45
一、蛋白质亚基组成的计量方法46
二、分子间相互作用的动力学参数测定47
三、超分辨成像技术49
四、细胞内单分子的检测方法50
五、原子力显微镜单分子成像与单分子力谱法50
六、重要发展方向51
第二节单细胞检测52
一、高通量单细胞分析52
二、单细胞光学成像53
三、单细胞电化学及其他成像技术56
四、分离技术57
五、活体成像技术58
六、重要发展方向59
第三节生物质谱与质谱成像59
一、质谱在组学研究中的应用60
二、质谱成像技术62
三、敞开式离子化技术63
四、发展趋势64
第四节核磁与活体成像64
一、核磁共振在蛋白质研究中的应用64
二、磁共振成像在化学生物学中的应用68
三、超灵敏磁共振成像70
参考文献 71
第三章化学小分子探针与生物正交化学反应79
第一节小分子探针及相关化学生物学研究进展79
一、针对蛋白酶的小分子探针81
二、源于已知药物的小分子探针83
三、经代谢途径进入细胞的小分子探针83
四、新的活性小分子的发现及探针分子构建85
第二节 生物正交化反应研究进展87
一、Staudinger反应 88
二、Click反应89
三、Photo-Click反应90
四、四嗪环加成反应91
五、钯催化的偶联反应92
六、其他生物正交反应92
第三节无标记活性分子探针技术94
第四节总结与展望95
参考文献 96
第四章金属离子探针技术与应用101
第一节生物体系中金属离子探针的研究概况102
一、化学小分子探针102
二、核酸探针106
三、纳米材料探针110
四、多肽及蛋白质探针112
五、全细胞水平探针114
第二节金属离子探针在化学生物学领域的展望116
参考文献117
第五章微量元素的化学生物学124
第一节微量元素化学生物学的发展历程124
第二节微量元素化学生物学研究概况127
一、微量元素物种的形成、转化与状态127
二、微量元素在调控、干扰和干预细胞内稳态中所起的作用127
三、微量元素影响细胞网络的机制128
四、微量类金属元素——硒的化学生物学128
五、基于微量元素在病理过程中的作用发现新药理作用和129
第三节微量化学生物学研究进展129
一、微量元素化学物种的形成、分布与转化129
二、微量元素的细胞内稳态调控132
三、微量元素对细胞网络的影响135
四、微量类金属元素——硒的化学生物学136
五、基于微量元素在病理过程中的作用发现新药理作用和新药138
第四节总结与展望139
参考文献141
第六章天然产物的化学生物学147
第一节天然产物领域的研究简介148
第二节化学生物学在天然产物领域中的研究概况149
一、天然产物作为探针的研究149
二、天然产物的生物合成研究159
第三节化学生物学在天然产物领域中的展望165
一、化学生物学促进天然产物的发现165
二、现代天然产物分析方法与策略174
第四节总结177
参考文献178
第七章蛋白质的化学合成及功能修饰190
第一节化学生物学在蛋白质化学合成方面的研究190
一、蛋白质的化学全合成191
二、蛋白质的化学半合成198
三、化学生物学在蛋白质化学合成中的展望203
第二节蛋白质的功能修饰205
一、基于密码子扩展的方法插入非天然氨基酸206
二、生物正交反应206
三、化学酶法合成均一糖蛋白214
四、化学生物学在蛋白质修饰中的研究展望215
参考文献217
第八章蛋白质相互作用网络228
第一节蛋白质相互作用网络发展简介228
第二节蛋白质相互作用网络研究方法229
一、蛋白质相互作用网络组成与性质229
二、蛋白质相互作用网络的构建230
三、蛋白质相互作用网络的分析231
第三节蛋白质相互作用网络的应用234
一、蛋白质功能的预测234
二、蛋白质相互作用网络与复杂疾病的研究235
三、蛋白质相互作用网络与网络药理学235
第四节生物体内蛋白质相互作用网络的鉴定与解析237
一、传统蛋白质-蛋白质相互作用的研究方法237
二、基于质谱的蛋白质-蛋白质相互作用的研究239
三、化学生物学在蛋白质相互作用中的研究241
第五节化学生物学在蛋白质相互作用网络研究中的应用展望245 
参考文献246
第九章化学糖生物学252
第一节寡糖的合成253
一、寡糖的一釜合成253
二、寡糖的固相合成254
三、寡糖的酶法合成255
第二节糖缀合物的合成255
一、酶催化切除法制备糖缀合物255
二、纯化学合成法制备糖缀合物256
三、拟糖蛋白及其他糖缀合物的合成257
第三节糖芯片257
一、糖芯片技术中的固定方法及技术优势258
二、糖芯片技术的应用259
第四节糖链的标记259
一、糖代谢工程的基本原理及进展259
二、糖代谢工程的应用261
第五节化学糖生物学在生物医药中的应用263
一、具有调控蛋白与糖相互作用的单价配体分子的发现263
二、具有调控蛋白与糖相互作用的多价配体分子的发现264
三、影响糖链组装与分解的小分子抑制剂的发现265
第六节化学糖生物学发展前景展望266
参考文献267
第十章化学合成生物学272
第一节化学合成生物学研究的基本内容272
一、核酸替代物273
二、新合成多肽或蛋白质273
三、最小细胞274
四、天然活性产物与代谢工程274
第二节化学合成生物学的研究现状275
一、肽核酸与非天然碱基对276
二、蛋白质人工合成与被自然选择淘汰蛋白277
三、人造细胞278
四、化学合成生物学与代谢工程280
第三节我国化学合成生物学研究进展280
一、结晶牛胰岛素与酵母丙氨酸转移核糖核酸（tRNAyi)的人成281
二、化学合成生物学与天然产物的生物合成281
三、化学成生物学物代程282
四、化学合成生物学与微生物能源转化282
第四节化学合成生物学研究前景与展望283
参考文献286
第十一章化学表观遗传学291
第一节 DNA甲基化291
一、细胞中DNA甲基化和去甲基化的机制研究292
二、基因组中DNA甲基化位点测定294
三、DNA甲基化过程的小分子调控因子295
第二节组蛋白的共价修饰299
一、组蛋白共价修饰的类型及检测手段299
二、组蛋白去乙酰化抑制剂在药物研发中的应用301
第三节非编码RNA的调控302
一、siRNA的功能及其化学生物学研究进展303
二、microRNA的功能及化学生物学研究进展305
三、IncRNA的功能及化学生物学研究进展311
四、riboswitch的功能及化学生物学研究进展315
第四节表观遗传的化学生物学——研究前景和发展趋势319
一、研究前景319
二、发展趋势320
参考文献 321
第十二章化学生物学的机遇与挑战331
第一节化学生物学在干细胞领域中的研究展望332
一、干细胞重编程332
二、干细胞定向分化335
三、干细胞多能性维持337
四、干细胞研究的发展趋势337
第二节化学生物学在脑神经研究领域中的进展338
一、神经系统发育的生物学基础338
二、神经系统的信号转导和物质传递机制343
三、脑和神经系统疾病350
四、化学生物学研究手段在脑神经生物学研究中的应用前景与发展351
第三节化学生物学在细胞衰老机制中的研究展望352
一、长寿蛋白调控353
二、染色体行为调控353
三、信号通路调控354
四、免疫调控355
五、细胞衰老的化学生物学发展趋势355
第四节化学生物学在肠道菌群领域的研究展望356
一、肠道菌群的基因组研究357
二、肠道菌群的功能研究358
三、肠道菌群相关疾病的研究363
四、肠道菌群研究的化学生物学发展趋势365
参考文献 365
关键词索引377
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