本项目是采用种子蛋白质基因工程手段，将富含赖氨酸的豌豆球蛋白基因（Vicilingene）转入超大穗小麦体内并令其表达，以期大幅度提高超大穗小麦的种子蛋白质含量和赖氨酸含量，改良超大穗小麦的营养品质和加工品质，使超大穗小麦尽快成为大面积推广种植的超高产优质小麦良种。其次，本项研究将丰富分子遗传学理论并开辟一条高蛋白品质育种的新途径，所

本发明公开了一类蛋白质二级结构智能预测模型构造方法，利用多层递阶、逐步求精的结构模型集成。此模型CPM融合了原创型KAAPRO方法、新型同源性分析方法、改进型SVM方法等;CPM打破了传统的单一物化属性分析或单一结构序列分析的技术线路，而是采取了结构序列分析与物化属性分析相结合的优选线路，确保了模型整体的优化与预测精度的同时具有更好的普适性; CPM 采用高起点的alpha/beta库挖掘;并以领域知识与背景知识贯穿;CPM能够很好地对偏alpha/beta型蛋白质的二级结构进行预测，取得86%的最高精度(同类最高达81%)。

01.成果简介   “相”是指物质系统中物理、化学性质完全相同，与其他部分具有明显分界面的均匀部分。“相变”是指物质从一种相转变为另一种相的过程。与固、液、气三态对应，物质有固相、液相、气相。有研究表明，相变机制也广泛存在于生物细胞中，且在细胞生命周期的时空调控等方面发挥着重要的生物学功能。当溶液中的多价大分子与其多价配体互作时，容易产生更大的复合物，后者的溶解度一般会降低，从而从普通溶液相分离出来，形成一个复合物富集的独立的液态相，这个转变过程被称为“液-液分离相变”（即，“相变”）。 蛋白质翻译后修饰是指蛋白质翻译完成后，发生在蛋白质的特定氨基酸残基上的共价修饰过程，是蛋白质生物合成的步骤之一。目前，已知存在300多种翻译后修饰，常见的有甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化、糖基化修饰等，与蛋白质翻译后修饰相反的修饰过程为蛋白质去修饰，如去甲基化、去乙酰化、去磷酸化、去泛素化、去糖基化等。 本项成果是一种检测翻译后/复制后/转录后修饰的蛋白质/DNA/RNA与其修饰阅读器间相互作用的成套试剂，由A、B、C和D四种试剂组成；（1）A由名称为R的生物分子和名称为X的蛋白质连接而成；（2）B含有名称为L的生物分子；R与L相同或不同且二者间具有相互作用，R与L相互作用后发生相变；（3）C为由C单体形成的多聚体，C单体由名称为mc的单体、名称为甲的报告基团和名称为YC的生物分子连接得到的分子，大于等于两个的mc能形成多聚体；（4）D由名称为XL的带有修饰的蛋白质和名称为YD的生物分子连接而成；YC与YD间具有相互作用。通过该成套试剂及基于该成套试剂创建的多价招募系统，利用相变机制实现了互作蛋白和配体在相变液滴中的高度富集，将原本较弱的互作信号强烈放大，使其易于检测。02.应用前景 本项成果可以为检测经翻译后/复制后/转录后修饰的蛋白质/DNA/RNA与其修饰阅读器间的相互作用提供一种全新的技术手段。该技术尤其适合高通量筛选修饰酶或去修饰酶的抑制剂或促进剂。03.知识产权 本项成果已申请1项发明专利。04. 团队介绍 本项成果负责人为清华大学研究员、博士生导师、清华大学结构生物学高精尖创新中心成员、清华-北大生命科学联合中心成员、中组部“青千”基金获得者，主要从事“相变”相关领域的研究，并探索能够广泛应用于鉴定生物大分子互作及互作调控物筛选的新技术。研究成果发表于多个国际顶级权威期刊，申请专利多项。05.合作方式 专利许可、合作开发。06.联系方式 zhangxinrui@tsinghua.edu.cn

目前，沙门菌的检测主要还是采用传统的细菌学方法，通过前增菌、选择性增菌、分离培养、生化试验以及血清学鉴定的步骤一步一步进行检测，工作量大且耗时长。PCR及Real Time PCR等分子生物学技术虽然具有快速、简便等大量优点，却较少应用，主要原因是以DNA为模版的PCR及Real Time PCR技术并不能区分细菌的死活细胞，样品中存在的死细胞可能导致假阳性结果。本课题将EMA对死活细胞的鉴别作用与Real Time PCR的灵敏度、特异性相结合，有效克服了DNA分子检测手段不能鉴别死活细胞的弊端，在实现检测的快速、简便的同时大大提高了结果的准确性。确证了EMA-Real Time PCR可实现实际样品中沙门菌活细胞的快速测定，可将EMA-Real Time PCR推广到实际检测工作中，如此便可大大缩短检测所需的时间，节省大量的人力、物力。研究成果具有重大的应用前景。 社会效益：EMA-Real Time PCR可用于实际样品中沙门菌活细胞的快速检测，建立一种快速检测病原菌的新方法体系，用于实际的检测工作中，如此不仅可以减少食品安全日常监测的工作量，更重要的是，在突发性食物中毒事件中，大大缩短了病原菌检测所需时间，提高了反应效率，为突发性公共卫生事件的解决提供更好的技术平台。

        非损伤微测技术（Non-invasive Micro-test Technology，NMT）源于美国MBL实验室（54位诺贝尔奖得主的摇篮），由神经学家Lionel F. Jaffe（美国扬格公司创始人之一）于1974年发明，2001年，美国扬格公司正式推出现代NMT。NMT是一种研究活体材料的底层核心技术，研究人员基于NMT能够建立自己独有的Me-Only 研究平台，从而获得极具创新的研究成果。         NMT可在不接触、不损伤样品的情况下，检测分子/离子进出生物活体的流速（流动速率和方向），可测样品种类繁多，小到菌、单细胞、液泡，大到组织、器官、整体都可检测。基于NMT商业化的设备统称为非损伤微测系统。         扬格/旭月的非损伤微测系统包含BIO系列、CONFLUX系列（共聚焦/荧光NMT）、NMT100系列、NMT200系列、NMT100S系列、NMT200S系列、NMT150系列、NMT活体工作站系列、NMT Physiolyzer®系列等，已发展至第七代自动化智能产品。扬格/旭月的NMT系统全部采用从美国扬格（旭月北京）研发中心自主研发的imFluxes智能操作软件，将十余年的NMT应用大数据与设备实现完美结合，并且在产品一体化、自动化、智能化、扩展升级等诸多方面都有大幅提升。         扬格/旭月已取得基于NMT的数十项专利及软件著作权，拥有完善的专利保护体系，所有产品全部通过中关村NMT联盟认证和ISO9001质量体系认证。扬格/旭月所销售的NMT专用耗材，已通过中关村NMT联盟认证，所有耗材是扬格/旭月研发中心结合十余年的经验、摸索并自主研发生产的。NMT专用耗材较传统的通用型耗材保质期更长，性能更稳定、可靠，所有对外销售的耗材全部经过严格的生产、检验流程。         扬格/旭月的NMT研究平台已经帮助国内外科研单位取得近百项各类专利，以及包含Nature、Cell在内的500多篇论文。同时，已销往欧洲的瑞士苏黎世大学（拥有包括爱因斯坦在内10余位诺贝尔奖得主），以及中国科学院、中国林科院、中国农科院、农业部下属的众多科研院所与高校，以及北大、上海交大等知名高校。 名称：NMT活细胞工作站 代数：第七代 品牌：旭月 产地：中国 已获得认证：中关村NMT联盟认证，ISO9001国际质量体系认证 简介：NMT活细胞工作站是一款针对活细胞生理功能研究而特别设计的活体生理功能检测平台，可在细胞的正常培养/生长环境中，检测进出细胞内外的分子、离子的流速，反映细胞的实时生理状态，分辨率高达10-12 mol级别。能满足质膜生理功能、神经传导、细胞凋亡等方向的临床与基础研究需求。 1 活体、原位、非损伤测量 对整体或分离后的样品不造成损伤，获取正常生理状态下的信息。 2 无需标记 预先知道测定的是何种指标，无需用放射性、化学或药理学等标记方法，安全且环保。 3 不用提取样品 可直接检测，不需要研磨等传统的提取方法。 4 实时、动态检测 动态实时（最短在6秒左右）检测和获取数据。 5 长时间持续检测 可进行长达8个小时以上的实时和动态监测。 6 可测指标 采购相对应耗材后可单独检测Ca2+、Cl-浓度和流速。 预留指标检测升级端口，可升级指标包含：IAA、O2、H2O2、Cd2+、Pb2+、Cu2+、Ca2+、H+、K+、Na+、NH4+、NO3-、Mg2+的浓度和流速检测。 预留双指标检测升级端口，升级后可单独检测一种离子或分子，也可同时检测两种离子或一种离子与一种分子的浓度和流速，用于离子/分子相关性研究及更前沿的科研探索。 7 可测样品种类繁多 整体、器官、组织等都可以检测（理论值：5μm-10cm均可）。 8 自动化操作 X、Y、Z方向自动/手动操控传感器移动。 9 数据采集方式 X方向一维数据采集。 型号 功能 可升级功能 NMT-LCP 1.标配两种指标：Ca2+、Cl-。 2.操作方式：三维自动。 3.检测样品：可检测样品尺寸为5μm-10cm。 4.数据：1D。可直接检测、输出流速和浓度数据。 5.检测方式：单传感器检测 6.异常报警：有 1.可升级指标：膜电势、IAA、O2、H2O2、Cd2+、Pb2+、Cu2+、H+、K+、Na+、NH4+、NO3-、Mg2+。 2.可扩展：未来新研发指标可扩展升级。 3.可升级检测方式：单/双传感器检测可选。 4.数据：1D/3D可选。可直接检测、输出流速和浓度数据。                                                                                                                                                                       

近日，药学院钱旭红院士、杨泱泱副教授课题组在蛋白靶向降解策略研究中取得重要进展，相关成果以“An Endoplasmic Reticulum (ER)-Targeting DNA Nanodevice for Autophagy-Dependent Degradation of Proteins in Membrane-Bound Organelles”为题发表于著名期刊Angew. Chem. Int. Ed. (DOI: 10.1002/anie.202205509)，并入选VIP (Very Important Paper)。

本研究成果是立足我国蛋白质饲料资源短缺、人畜争粮、畜禽对饲料蛋白质利用率低以及动物粪便中含氮物质排放污染环境等现实问题，开展的以提高饲料蛋白质消化率、减少粪尿氮排放，和提高饲料蛋白质资源利用率为主要目标的系列研究，获 2012 年江苏省科学技术三等奖。该成果提高反刍动物生产率 5-10%、 N 素减排 5-7%。

生物大分子药物是21世纪药物研究开发中最有前景的领域之一。运用生物信息学和计算机辅助药物设计方法开展蛋白质工程药物的分子设计是当今生物药物的研究热点。现在生物大分子药物已被全球公认为21世纪药物研究开发中最具尖端性及前沿性的研究领域，世界上所开展的所有最尖端、最先进的重大疾病治疗方法均与生物大分子药物有关，近年来蛋白质工程技术为药物的研究提供的有效的技术平台，加快了开发理想蛋白质工程药物的进程. 当前心脑血管疾病已成为对人类健康的最大威胁之一，研究开发高效的溶栓药已成为临床的迫切要求，尽管现有的溶栓药物疗效肯定，但其中大多数药物用药剂量大,治疗成本高, 还由于缺乏组织特异性和病变部位的靶向性，在体内极易降解，半衰期短或难以进入细胞内，并有潜在的出血性以及服药后血栓再生等缺点，如何提高溶栓药物的靶向性，使药物选择性地作用于血栓部位，以减少不良反应，是当前治疗心血管疾病的一个亟待解决的问题，运用基因组、蛋白组研究的最新成果以及采用现代生物技术开发新型高效靶向的溶血栓新药具有创新的学术价值和重大的社会意义及显著经济效益。近年来蛋白质工程技术将溶栓药物与抗凝剂等连接成既具溶栓活性,又具抗凝双重功能融合蛋白是目前国内外第三代溶栓药物研究的方向，新型溶栓剂的要求是具有多种功能综合在一起的理想的溶栓制剂,既具有较高的溶栓活性,又具抑制血栓的功能,从而使溶栓剂具有较高的纤维蛋白的专一性,降低溶栓药物使用后再栓塞形成的可能性。采用蛋白质工程技术设计具有抗凝溶栓双功能的新药已经成为现代药学的研究重点。同时随着基础研究血栓形成机制的进一步阐明,血栓疾病的发生非单一靶点引发而是一种多靶点疾病，针对血栓形成的特点和不同靶点进行更有效的抗血栓形成的新药研究是国内外该领域的前沿。 本项目是一种具有成为新一代溶栓新药的良好潜景的全新抗凝和溶栓双重功效水蛭素12肽-瑞普替酶融合蛋白(HV12p-rPA) 。

南方科技大学生物系兼职教授、美国科学院院士邓兴旺联合北京大学生命科学学院副研究员朱丹萌课题组，揭示了HY5(ELONGATED HYPOCOTYL 5)在光下可通过蛋白-蛋白直接互作增强BIN2 （BRASSINOSTEROID-INSENSITIVE 2）的激酶活性，抑制幼苗下胚轴伸长。相关论文以“Modulation of BIN2 kinase activity by HY5 controls hypocotyl elongation in the light”为题发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。这项研究发现了HY5调控下胚轴伸长的新方式，揭示了其介导的BR信号抑制机理，为GSK3β激酶活性调控研究提供了新视角，或可为今后HY5蛋白的定向改造提供氨基酸位点信息。这项研究是研究团队继发现光形态建成抑制因子COP1抑制BIN2活性来促进暗形态建成的非经典功能 (Ling et al., 2017, PNAS)之后的又一新发现，并再次揭示光信号途径重要因子“技多不愁”的有趣现象。

真核细胞具有复杂而高度有序的空间结构，研究生物大分子的亚细胞定位，对于阐明其生物学功能有着重要意义。核酸分子在细胞中的特异性分布直接影响基因表达的效率，在蛋白质翻译调控、学习与记忆形成等一系列生物学过程中扮演了重要角色。针对亚细胞区域中RNA组份的研究，传统手段依赖于化学交联、免疫沉淀、离心分离等技术，不但需要预先破坏细胞的天然结构，而且还局限于少数能够被机械分离的亚细胞区域，缺乏普适性。 本研究提出“邻近核酸标记”的策略。该策略的核心是在活细胞中利用酶促反应形成大量高活性的自由基，与酶邻近的核酸分子发生共价加成反应，从而实现空间特异性标记。从工程改造的过氧化物酶APEX2出发，邹鹏课题组首先设计并合成了十余种与生物素偶联的酶底物，并从中发现生物素-苯胺探针的核酸标记活性最高。他们进一步以线粒体、核纤层和核仁等亚细胞结构为例，建立了在活细胞中开展邻近核酸标记的方法，并通过定量PCR与高通量测序分析证实了标记方法具有良好的空间特异性。邻近核酸标记技术操作简单、具有普适性，为日后研究核酸的亚细胞定位与功能关系提供了必要的工具。