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《真核生物重要生命活动的信息基础》2003年项目申请指南

日期 2003-05-29   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

  真核生物,特别是多细胞真核生物是非常复杂、精巧,又能进行自我复制和进化的信息系统。在这个复杂的信息系统中最为重要的是遗传信息、细胞分化信息和神经信息。本计划拟围绕这三个方面探讨和研究真核生物重要生命过程的信息基础。本计划的总体思想是立足国内已有的研究工作基础,瞄准各相关科学发展的前沿,充分利用国际上已有的各种数据库及研究成果,引入数学、物理、化学、信息等学科相关的理论和技术手段,选择合适的生物模式系统,研究真核生物生命活动的信息基础,包括遗传信息、细胞分化信息和神经信息的信息贮存、传递和调控机制。做出具有普适性的原始性创新和科学发现,在医学、农业等应用领域发展有独创性的生物技术。

  本研究计划与《国家重点基础研究发展规划》(973计划)和《国家高技术发展计划》(863计划)有些项目在内容上有一定联系,如“疾病基因组学理论和技术体系的建立”、“细胞重大生命活动的基础与应用研究”、“脑功能和脑重大疾病”、“水稻功能基因组”等。但本计划与这些项目有明显的区别,“973计划”项目和“863计划”项目强调与人类重大疾病(如肿瘤、自身免疫性疾病、老年性痴呆、帕金森病等),作物的经济性状、抗病抗虫等具体问题相联系,有明确的应用目标。本计划是围绕重要生命信息活动的核心科学问题开展有普遍生物学意义的探索和研究。本计划要求研究项目应具有前瞻性、基础性和前沿性,鼓励生命科学领域的科学家与其他领域的科学家广泛合作。

一、总体科学目标

  本计划以真核生物为主要对象,研究遗传信息、细胞分化信息和神经信息三方面的信息基础。包括信息的本质、载体、传递和修饰途径、调控等科学问题。在每个方面选择几种模式系统,建立起多学科交叉的技术平台,资助、协调、集成各相关领域的研究项目。通过对生命活动过程信息的研究,提高我国在遗传、发育、细胞、生化和神经等学科的基础研究的能力和水平,做出有原始性创新的研究成果。本计划的总体科学目标如下:

  1. 贮存在高等生物基因组全序列中的遗传信息的编制格式和基因系统性表达的表达规律:在已知基因组序列的基础上研究不同生物中遗传信息结构格式的共性和特性;数据库中基因组信息和蛋白质组信息的分析和整合;基因组中DNA序列的解释、基因预测和实验验证、非编码序列的组成特征和生物学意义及重复序列的信息学意义和生物学意义;基因表达的系统性调控等。
  2. 阐明细胞分化的信息基础和实现过程,包括:(1) 细胞分化的遗传信息基础及其调控:从基因组水平检测细胞分化过程中基因表达谱的改变,找出控制细胞分化关键步骤的相关基因以及维持分化状态的机制;了解与细胞分化相关基因的表达调控机制,特别是有关基因产物之间的相互作用;鉴定维持全能性或多能性干细胞未分化状态以及使之分化为特殊的功能细胞所需要的因子,以期实现可控制的分化。(2) 细胞分化中的信号传导:确定在正常细胞的各个分化阶段特异表达的信号传导分子,重点是发现信号通路中新的因子,并研究其与其它已知因子的相互作用;细胞内第二信使系统及细胞骨架在细胞分化中对胞内信号的整合、放大、传导的功能及其对细胞分化的调控作用;研究在细胞的分化中不同信号通路的相互作用机制;利用计算机仿真技术,建立虚拟细胞模型及网站,提供信号传导通路研究中的信息服务和进行模拟实验。(3)在胚胎发育和细胞分化中信息传递的物理和化学基础:在受精和早期胚胎发育中配子信息的分子本质及其作用;寻找控制组织和器官形成的关键基因和蛋白质,探讨其时空表达及其调控规律;揭示在胚胎细胞分化中调控因子的作用及其物理和化学基础。
  3. 了解神经信息的处理的信息学机制和分子生物学基础:围绕视觉、听觉、痛觉等感觉信息研究神经信息的传递、加工和整合的过程和机制:感觉信息处理的神经回路基础;感觉信息的神经编码和反馈调控;感觉信息处理的分子和细胞生物学基础。
  4. 重要生命信息过程的检测、分析、显示、仿真和虚拟技术:遗传信息的分析:在已知序列的基因组中对编码的功能基因的预测,以及对大规模基因表达动态过程的检测和分析。包括编写新型的基因预测软件、示踪基因表达的动态过程、大规模基因表达信息的量化、分析和整合。细胞分化的实时监测与仿真技术:利用计算机和生物信息学的技术模拟细胞分化过程中的信号传递的途径和网络;开发新型细胞染料和标记物,合成无毒、稳定、易检测、适于标记细胞的化合物,或从有色生物体分离克隆新的生色标记基因;研究可以在细胞分化中用来放大信号、瞬时成像等的新方法;用电子-细胞技术模拟细胞内的信号传递调控网络。神经信息的虚拟现实技术:在贴近现实生活的感觉刺激下,记录有关脑区或中枢的感觉反应,以及感觉指导行为的变化;利用感觉研究的成果改进虚拟现实技术;人和动物感觉信息处理的数学模型等。

二、2002年度项目情况及2003年度支持的主要研究方向

  本研究计划2002年度共受理申请项目74项。其中重点项目申请51项;面上项目申请23项。择优资助8项重点项目,单项平均强度100万元;21项面上项目,单项平均强度33万元。总计1500万元,与该重大研究计划2002年度预算相符。

  从2002年受理项目的总体情况看,有3个方面的问题,(1)传统意义的生物学课题比例比较高,真正从中抽提出具有共性的、概括性的信息方面的研究、系统生物学方面的研究尚比较少。(2)学科交叉度不够,信息领域、数学、物理、化学领域的研究者参与不够;(3)受理项目中,申请预算偏大,与实际资助平均强度有比较大的距离,另外重点项目规模的申请项目比例偏大(约占69%)。

  本研究计划2003年度重点支持以下几个方面:

  1. 基因组全序列的生物遗传信息编制的结构格式、基因组中编码元件与非编码序列的信息学特征和功能分析;
  2. 基因组中基因表达的动态过程和系统性调控(包括利用生化分子生物学、生物信息学和生物质谱分析细胞分化过程中转录组和蛋白质组的变化);
  3. 在细胞分化的信号传导中信号的分子载体及其相互作用(包括细胞内信号传递网络的电子模拟技术);
  4. 细胞分化的实时监测、标记和实时无损成像技术;
  5. 神经信息的虚拟现实技术;
  6. 真核生物信息、信息传递过程能量学特征研究,包括化学能与物理能的变化及他们相关性研究

三、申请注意事项

  1. 在填报申请书前应认真阅读《真核生物重要生命活动的信息基础重大研究计划》指南。本计划旨在将相关研究联系起来,成为一个协调的综合“研究计划”。申请书应论述与项目指南最接近的科学问题,以及对解决核心科学问题和实现项目总体目标的贡献。不符合项目指南的申请将不予受理。为避免重复资助,申请人如已承担国家和部门其它相关研究项目,项目申请书应如实说明其申请与其它相关研究项目的联系与区别。
  2. 本重大研究计划希望能为各领域的科学家开展多学科交叉研究提供平台。鼓励和资助有创新探索研究、跨科学部交叉研究。欢迎不同领域的科学家联合申请(生命科学与数学、物理、化学、信息科学等学科交叉)。
  3. 本年度资助计划总经费1500万元,拟计划80%的经费(1200万元)用于资助面上项目,计划资助约34项,平均强度35万元;20%的经费(300万元)用于资助重点项目,计划资助2-3项目,平均强度拟控制在100-120万元。本重大研究计划课题执行期一般为3-4年。
  4. 请申请者注意2002年资助项目的有关信息。已资助的研究方向或课题,原则上不再受理与资助,可参考2002年资助项目情况。
  5. 本研究计划由生命科学部、信息科学部、化学科学部、数理科学部组成联合工作组,负责组织申请项目的评审。

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