我国近40年生物化学研究综述
我国近 40 年生物化学研究综述
在《生物化学与生物物理进展》创刊的 40 年中，中国生物化学基础研究既经历了文化大革命
的艰难岁月，也经历了改革开放后的快速发展．改革开放后老中青都奋起努力学习先进理念与
方法，我国生物化学研究不仅很快地得到复苏，而且得到巨大的进步，许多方面在国际生物化
学界有了一席之地，有的曾处于国际领先地位．下面对这一期间部分主要研究成果，除本专刊
有专文论述的酶学、生物膜、结构生物学外，作一简略的介绍.
1人工全合成酵母丙氨酸转移核糖核酸(tRNAAla)1965 年我国人工合成牛胰岛素的成功[1]给广
大生物化学工作者很大鼓舞． 就在 1965 年，美国 Robert W．Holly 实验室解析了酵母丙氨酸
转移核糖核酸的核苷酸序列[2] ，他因此获得了 1968 年诺贝尔生理医学奖．酵母丙氨酸转移核
糖核酸有明确的生物功能，即接受丙氨酸并将它带到核糖体上来合成蛋白质．通过科技人员的
酝酿与向国家科委建议，1968 年中国科学院批准开展这项研究．参加的单位主要有中国科学院
上海生物化学研究所、上海细胞生物学研究所(实验生物学研究所)、上海有机化学研究所、生
物物理研究所、北京大学生物系、上海化学试剂二厂等． 1974 年合成了 8 核苷 7 磷酸片段：
CpUpCpGpUpCpCpA，得到了表彰．1977 年中国科学院成立人工全合成酵母丙氨酸转移核糖
核酸协作组，王应睐担任组长．1978 年成立合成会战组， 王德宝担任组长．1981 年11 月成功
地合成了具有生物活性的 tRNAAla．tRNAAla 由76 个核苷酸组成，它含有 7 种9 个稀有碱
基．合成的路线是：先合成小片段，然后组建成 6 个较大片段，进而得到 5′ 半分子与 3′半分
子，最后在 T4RNA 连接酶催化下生成 tRNAAla．合成样品接受丙氨酸的活性最高达到天然酵
母tRNAAla 的91% ．20 世纪 80 年代国际上也有实验室研究 tRNA 的合成． 1981 年日本学者
报道合成大肠杆菌甲酰甲硫氨酸 tRNA ，但是合成的产物不含天然分子中的稀有核苷酸，活性
只有天然的 6%[3].
《酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工全合成》一文于 1983 年全文发表于 《中国科学》[4]．项目
获得 1987 年国家自然科学一等奖．
2乙肝病毒基因研究
20 世 纪 70 年代围绕 DNA 研究的技术快速发展， 推动了整个生命科学的发展．1970 年，H.
O. Smith 分离纯化了专一的限制性内切酶[5] ，使得分离基因或基因片段成为可能．此后各种基
因操作的工具酶相继发现．1972 年P. Berg 将外源DNA 片段插入猴 SV40 环状病毒 DNA 分
子，获得第一个 DNA 体外重组体[6] ．1973 年S. Cohen 成功获得细菌质粒重组体的克隆
[7]．1975 年F. Sanger 建立了 DNA 酶法测序[8] ．1977 年A. M. Maxam 和W. Gilbert 建立了
DNA 化学测序[9] ．这些进展都有划时代的意义，使得研究 DNA 的结构与功能、基因的表达
调控成为现实．十年动乱使国内的DNA 研究完全落后了，此后几乎只能从零起步．当时外汇
较紧张，国内科研人员不等不靠，在一段时间里自己分离提纯大多数国外已商品化的工具酶．
在研究制备已知的限制酶的同时，强伯勤在国际上首次发现了八核苷酸限制酶SfiⅠ[10]．为了
尽快地赶上国际水平，同时结合中国特色，李载平主持了乙肝病毒的研究．周翊钟从病人血清
中分离了乙肝病毒颗粒，进而分离了乙肝病毒 DNA．1979 年Tiollais 克隆得到乙肝病毒欧洲主
要亚型 ayr 的基因组[11]．1983 年李载平与日本学者同期分别完成亚洲乙肝病毒 adr 亚型的全
基因组克隆[12]．在此基础上完成的乙肝基因工程疫苗(痘苗病毒产) 于1992 年获卫生部新药证
书．
3基因组研究
1990 “ ”年启动的 国际人类基因组计划 的核心内容是测定人基因组的全部 DNA 序列．中国是继
美、英、法、德、日之后的第6 个参与国，也是唯一的一个发展中国家．我国承担的任务是，
完成人类3号染色体短臂上距端粒端约 30 cM 的DNA 序列的精细测定，由杨焕明、沈岩负
“ ”责．主要内容包括：物理图谱建立与大规模克隆筛选、霰弹法测序与 工作框架图 构建、序列
“ ”的组装与完成图构建、生物信息学技术的建立和大量数据的整理分析．2001 年8 月26 日，
“ ”国际人类基因组计划中国部分 完成图 提前两年高质量地绘制完成．韩斌研究水稻第四号染色
体精确测序及着丝粒序列结构分析．克隆和鉴定了水稻芒长等驯化相关基因，系统鉴定了水稻
全基因组驯化选择位点[13].
“ ”杨焕明、汪建、于军开展了中国杂交水稻基因组计划，创建了 北京华大基因研究中心，为我
国的水稻[14]、家鸡[15]、家蚕[16] “ ”等大型基因组，以及 非典 病毒等微生物基因组的研究和我
国基因组学规模化研究的发展起到了重要作用．
4功能基因研究
测序水平的提高为健康领域的新基因与疾病基因及农业领域的高产、抗逆基因的发现打下了基
础．夏家辉克隆了神经性高频听力下降的耳聋疾病基因[17]．贺林研究辽A-1 型短指(趾)症的
致病原因[18]．沈岩、孔祥银对遗传性乳光牙本质致病基因研究取得成果[19-20]．陈义汉发现
引起家族性房颤的致病基因[21] ——— ．孔祥银发现儿童白内障的致病基因 热休克转录因子
4，把热休克蛋白的合成与白内障的发生联系起来[22]；孔祥银还发现KITLG 基因突变引起家
族性进行性色素过度沉着症[23]．曾益新通过对鼻咽癌高发家系进行全基因组扫描连锁分析、
精细定位及单体型分析，将鼻咽癌的遗传易感基因定位于 4 号染色体4p11-p14 区[24]．林鸿宣
发现了多个控制水稻抗逆和产量性状的重要新基因[25]．李家洋分离了一批株型与育性等生长
发育性状发生改变的拟南芥突变体，并克隆出相关基因[26].
邓子新在众多细菌 DNA 大分子上首次发现了硫(S)修饰[27]．
5植物分子育种
1974 年周光宇为了实现分子育种的设想开始广泛的调研，在此基础上开展远缘杂交高粱稻的研
究．1979 年发表了高粱稻及其亲本的酯酶同工酶的研究，为DNA 片段杂交提供了证明，并在
以后的 DNA 测序中证明远缘亲本高粱DNA 插入了水稻基因组．此后在棉花、小麦等作物上
也实现了外源DNA 经花粉管导入植物， 并且阐明了花粉管珠心通道是外源DNA 从珠孔到达
胚囊的途径．以上工作应邀于1983 年的 Methods in Enzymology 上予以比较全面的介绍[28]．
6基因的表达与调控
基因表达的程度、时间和空间是受严格控制的． 揭示这种调控规律是了解生物生长、发育和分
化，以及疾病发生的基础， 同时也能为基因工程提供更好的调控元件，构建高效表达系统．李
载平和汪垣研究乙肝病毒基因的表达调控，从正常成人肝cDNA 库克隆了HB1F，这是一个新
的调控乙肝病毒肝细胞特异表达和复制的关键转录因子，它还调控多个肝细胞特异基因如胆固
醇合成中的关键酶CYP7A1 的表达[29]．尚永丰提出、验证并从分子机理上诠释了雌激素受体
转录起始复合体在靶基因启动子上循环反复结合的假说，以及雌激素受体所介导的基因转录具
“ ” “ ”有双相性和 两维性 的特点，为基因转录调控的理论增添了新的内容[30]．他还揭示了组蛋
白去乙酰化和组蛋白去甲基化在染色质重塑中相互协调作用的机理，对认识表观遗传调控的分
子机制具有创新性的理论意义．张永莲在雄激素诱导大鼠前列腺类固醇结合蛋白(PSBP)基因表
达的机制研究中，证明了其作用发生在转录水平，并鉴定到4 个调控元件和与之作用的反式因
子，提出启动子上的通用元件也与组织特异因子结合，为多元件多因子参与协同作用的论点提
供了证据[31]．陈赛娟等[32]系统地阐明了三氧化二砷治疗急性早幼粒白血病的分子机制．说
明它的治疗作用与癌基因的超甲基化有关．砷剂通过部分或选择性抑制S-腺苷甲硫氨酸依赖的
甲基转移酶，影响了S- 腺苷甲硫氨酸浓度而发挥作用．洪国藩研究固氮基因群，证实了主要
结瘤调控因子 NodD 蛋白与 nod box 特异结合，说明NodD 蛋白是转录激活因子，为在分子水
平研究结瘤基因的调控机理奠定基础[33]．发现新的结瘤调控基因 hurL，并将其定位在染色
体， 纠正了结瘤基因仅位于共生大质粒的观点．陈晓亚对植物倍半萜代谢开展了系统深入的研
究，克隆鉴定了棉酚合成途径一系列酶和调控因子基因[34]．通过对棉纤维发育相关转录因子
的分析，鉴定了调控基因并提出其内含子起重要作用，为揭示棉纤维和植物表皮毛细胞发育的
分子机制做出了贡献．童坦君系统地揭示了6 等细胞衰老相关基因。的作用机制，基因调控及
信号转导，发现环境因素不仅可直接作用，也可引发基因变化，间接影响衰老．在国际上首先
证明p16 不通过端粒酶，可影响端粒长度与DNA 修复能力．为观察不同因素对衰老影响，创
“ ”建了估算人类细胞 年龄的基因水平生物学指征，建立了一套国际承认的评估细胞衰老定量指
标[35]．敖世洲以酵母酸性磷酸酯酶基因系统为模型(这个系统包括编码不同酸性磷酸酯酶的结
构基因及多种调控基因)，克隆了三种结构基因．研究基因表达的顺式作用元件和反式作用因
子的结构与功能，它们之间的相互作用规律．基本上阐明了酵母酸性磷酸酯酶基因转录调控的
分子机制[36]．李伯良研究细胞内唯一的胆固醇酯合成酶，人酰基辅酶A：胆固醇酰基转移酶
(ACAT)．发现人ACAT1 的mRNA 来自2条染色体(1q25 和7q31)．发现有三个层次系统(2 个
启动子活性、顺式和反式两种剪接和两种起始翻译)的协调基因表达网络[37].
摘要：
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我国近40年生物化学研究综述在《生物化学与生物物理进展》创刊的40年中，中国生物化学基础研究既经历了文化大革命的艰难岁月，也经历了改革开放后的快速发展．改革开放后老中青都奋起努力学习先进理念与方法，我国生物化学研究不仅很快地得到复苏，而且得到巨大的进步，许多方面在国际生物化学界有了一席之地，有的曾处于国际领先地位．下面对这一期间部分主要研究成果，除本专刊有专文论述的酶学、生物膜、结构生物学外，作一简略的介绍.1人工全合刊母丙氨酸转移核糖核酸(tRNAAla)1965年我国人工合成牛胰岛素的成功[1]给广大生物化学工作者很大鼓舞．就在1965年，美国RobertW．Holly实验室解析了酵母丙氨...
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作者：闻远设计
分类：社科文学类资料
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时间：2024-04-23
