結構基因組學

在蛋白質資料庫中的一個蛋白質結構的例子。

結構基因組學是一門用結構生物學方法研究整個生物體、整個細胞或整個基因組中所有的蛋白質和相關蛋白質複合物的三維結構的學科。主要利用實驗方式（X射線晶體學、核磁共振波譜法和電子顯微學）來測定蛋白質結構，同時結合同源建模（homology modelling）這一計算方式來推測蛋白質結構。和傳統結構生物學不同的是，利用結構基因組學所測定的蛋白質結構通常是功能未知的蛋白質。這令科學家創立了結構生物信息學，利用三維結構信息來預測蛋白質功能。結構基因組學重視快速、高通量（high throughput）的蛋白質結構測定，而同步輻射裝置是實現這一目標的重要實驗裝置之一。

重大計劃

• 蛋白質結構啟動計劃（Protein Structure Initiative, PSI）：1999年由美國國立衛生研究院(NIH)發起，在美國設立了九個結構基因組研究中心，目標是十年（2001年－2010年）解析10000個蛋白質的三維結構，目前第一期計劃PSI-1(1999年-2005年)已結束。在2006年開始的第二期計劃，PSI-2，重點是實施在PSI-1中開發了高通量的結構確定方法，以及同源建模(Homology modeling)和解決諸如膜蛋白質建模的瓶頸。第三期計劃，PSI:生物學，始於2010年，並且由研究人員的網絡來運用高通量結構測定研究廣泛的生物學和生物醫學問題。

• 歐洲結構蛋白質組計劃（Structural Proteomics in Europe, SPINE）：2002年啟動，第一輪計劃（2002年－2006年）由歐盟第五框架計劃資助，共完成了308個新的蛋白質結構的測定；第二輪計劃（SPINE2-Complexes）由第六框架計劃資助，致力於解析蛋白質複合物的三維結構。

• 蛋白質3000計劃：2002年-2006年，由日本文部科學省啟動，目標是在５年內了解3000個與新藥開發相關蛋白質的結構和功能，並且儘可能多地獲得專利。計劃將由政府系統的理化研究所和國立大學具體實施，核心單位是理化學研究所設在橫濱的基因組科學研究中心。為了實現計劃目標，日本將把解析蛋白質功能的核磁共振裝置從現有的20台增加至40台，設在兵庫縣播磨科學城的大型輻射設備「SPring-8」同步加速器也將成為主要的解析工具，用於分析蛋白質的三維結構。為實施該計劃，文部科學省還在謀求同製藥公司合作，以幫助它們獲得有關專利，開發基因藥物。

• 中國結構基因組計劃：2002年由中科院啟動，第一輪為「造血幹細胞及血液系統疾病相關蛋白質的結構基因組學研究」，由中國科學技術大學牽頭，中科院生物物理研究所、上海生命科學研究院參加；作為「人類肝臟蛋白質組計劃」的重要組成部分，第二輪計劃於2005年開始，在中科院生物物理研究所、中科院上海生命科學院、中國科學技術大學、清華大學和北京大學開展研究。

國際會議

結構基因組學國際會議（International Conference on Structural Genomics, 縮寫：ICSG ），自2000年起，每兩年一屆。各屆的時間和舉辦地點如下：

• 第8屆，ICSG 2015， 以色列雷霍沃特
• 第7屆，ICSG 2013，日本札幌市
• 第6屆，ICSG 2011，加拿大多倫多
• 第5屆，ICSG 2008，英格蘭牛津
• 第4屆，ICSG 2006，中國北京
• 第3屆，ICSG 2004，美國華盛頓特區
• 第2屆，ICSG 2002，德國柏林
• 第1屆，ICSG 2000，日本橫濱

蛋白質結構數據庫和分類

• 蛋白質數據庫（PDB）：蛋白質序列和結構信息的數據庫
• UniProt：提供序列和功能信息
• 蛋白質結構分類 (SCOP 分類): 基於分等級的方法
• Class, Architecture, Topology and Homologous superfamily (CATH): 基於分等級的方法

參閱

• 基因組學
• 組學
• 結構生物學
• 蛋白質結構倡議

參考資料

1. Service, R. Structural Genomics, Round 2, Science, 307:1554 - 1558, 2005
2. 《2007科學發展報告》，中國科學院編，科學出版社出版，2007年3月
3. 中國科學院知識創新工程試點工作簡報，中國科學院辦公廳，第188期，2004年10月8日

外部連結

• （英文）國際結構基因組學組織(International Structural Genomics Organization)
• （英文）Protein Structure Initiative (PSI) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• （英文）歐洲的結構蛋白質組學 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• （英文）理化學研究所(RIKEN) Structural Genomics/Proteomics Initiative
• （英文）人類肝臟結構蛋白質組學網站