化學生物學的定義

 

化學生物學是20世紀后期發(fā)展起來的一門前沿科學，它以研究生命現(xiàn)象及其調(diào)控為目標，在分子水平上探索生命現(xiàn)象的本質(zhì)和維護生命功能，即通過研究生物活性分子的結(jié)構(gòu)、功能和作用，進而利用化學的理論、方法、手段和策略來解決重要的生命及生物醫(yī)學問題；化學生物學是一門交叉學科，與生理學、細胞學、遺傳學、生物化學、分子生物學和生物醫(yī)學有著廣泛的聯(lián)系與交叉。

 

 

 

化學生物學的發(fā)展簡史

 

化學生物學作為一門新的交叉前沿學科，其誕生是在現(xiàn)代科學高速發(fā)展的前提下，化學與生物學和醫(yī)學交叉結(jié)合的必然結(jié)果。它既有獨特的科學背景，又呈現(xiàn)出深刻的科學內(nèi)涵。 自20世紀90年代開始，傳統(tǒng)生物學研究手段和簡單借鑒應用化學方法的研究策略已不能適應生命科學深入研究的需要，生物學家和化學家不得不在更高層次上密切合作。這一階段中，科學家們在生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能上取得了令人矚目的研究進展，特別是對基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控、細胞周期和信號跨膜傳導等的研究取得了突破性的進展，打破了傳統(tǒng)學科間的界限并催化和衍生出新的分支學科。20世紀90年代初啟動的旨在分子水平上破譯人類所有遺傳信息的人類基因組計劃，將生命科學推向了新的高峰。 隨著分析方法和技術(shù)的突破，科學家成功繪制了人類基因組序列并提前兩年完成人類基因組計劃幾乎所有目標。蛋白質(zhì)組學和功能蛋白質(zhì)組學的概念也隨之被提出。功能蛋白質(zhì)組指的是不同時期細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的變化，比如正常細胞和異常細胞之間，細胞用藥和不用藥之間的蛋白質(zhì)水平上的差別，這在疾病研究和藥物篩選上很有意義，也是蛋白質(zhì)組在應用上最具前景的方面。顯然，蛋白質(zhì)組學的研究任務的完成僅僅依靠生物學理論，生物化學和分子生物學技術(shù)是遠遠不夠的，必須全方位地結(jié)合化學、生物學和醫(yī)學的理論和技術(shù)。于是，利用化學的理論、手段和策略來研究生物學和醫(yī)學問題的科學——化學生物學就應運而生了。

 

 

 

化學生物學研究的重要領域

 

1. 化學遺傳學——采用小分子活性化合物作為探針，探索和控制細胞生命過程 化學遺傳學作為化學生物學的重要領域，采用的方法是通過尋找能微擾細胞內(nèi)過程的探針分子并對其作用模式進行解析，從而得到對復雜細胞過程的新認識。化學遺傳學主要采用生物活性小分子來修飾靶蛋白并產(chǎn)生類似的功能。目前，該領域的研究已擴展到基因表達、細胞周期和細胞信號傳導的小分子調(diào)控等幾方面。

 

2. 調(diào)控過程中分子間的相互作用與分子識別的研究生命體內(nèi)擁有大量的活性物質(zhì)，它們功能基團繁多，結(jié)構(gòu)復雜，作用力種類眾多，構(gòu)造了蛋白質(zhì)、核酸和糖等生物大分子。這些大分子間的相互作用和對小分子的識別是揭開生命奧秘的關(guān)鍵之一。盡管眾多可多科學家在該方面做了許多探索，但是許多大分子之間，小分子與大分子的作用模式、構(gòu)效關(guān)系和作用機制仍然不明了，這方面的研究是當前最活躍的前沿研究領域之一。

 

3. 分子進化及其系統(tǒng)工程的研究分子進化研究的目的是探討生命起源和化合物的生物合成途徑，以了解自然界生物進化的分子機理，推動生命科學的理論研究。分子進化工程則是通過人工合成和生物表達的手段，人為地制造大量突變，按照特定的需要篩選出符合特定要求的分子，從而實現(xiàn)分子水平的進化模擬。這方面的研究有可能成為藥物篩選與設計的新手段。目前該領域的研究尚處于起步階段。

 

 

 

化學生物學的發(fā)展前景

 

化學生物學作為一個新興的前沿交叉研究領域, 所發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)制的新穎生物活性物質(zhì)將為醫(yī)學和生命科學研究提供重要的研究工具, 即用來發(fā)現(xiàn)和表征它們在生物體中的靶分子——對生理過程具有調(diào)控作用的蛋白質(zhì)、核酸和糖復合物等生物大分子。化學生物學工作者能進一步研究生物活性小分子與生物體靶分子間的相互作用, 分子識別和信息傳遞,從而闡明各種生理和病理過程的分子機制, 為開發(fā)新穎藥物、臨床診斷、治療及疾病預防提供新的途徑。隨著化學生物學研究的深入，將給結(jié)構(gòu)生物學、蛋白質(zhì)組學、糖化學等領域帶來許多新課題，同時使它們提高到一個新的研究水平。同時，化學生物學的研究也將大大推動生物制藥等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

 

 

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