如果把世界最顶尖的科学家都聚到一起，让他们像好莱坞明星一样走一次红毯，是否就可以更好地展现科学的魅力，鼓励更多的年轻人投身基础研究事业呢？
——科学突破奖由此源起
科学突破奖自 2012 年设立以来，一直被冠以科学界「奥斯卡」称号（每位获奖的科学家不仅获得巨额奖金，还被受邀参加电视转播的颁奖典礼及红毯仪式）。该奖项由俄罗斯亿万富翁尤里·米尔纳夫妇设立，旨在奖励在生命科学、数学以及基础物理等领域做出重要科学贡献的学者。它也是迄今为止国际科学领域奖金最高的一个奖项，单项奖金高达 300 万美元，远超诺贝尔奖，又被称为科学界「第一巨奖」。在生命科学领域，有多位华人曾斩获此奖：
庄小威：开发超分辨率成像技术突破了光学显微技术的分辨率界限，揭示了细胞中隐藏的精密结构。
陈志坚：通过发现感知 DNA 的 cGAS 酶，他的研究揭示了 DNA 在细胞内部触发免疫和自身免疫反应的机制。
李文渝：在额颞叶痴呆（FTLD）和渐冻症（ALS）中发现 TDP43 蛋白聚集，并揭示了不同细胞类型中不同形式的 α-突触核蛋白（α-Syn）是帕金森病（PD）和多系统萎缩（MSA）的基础。
卢煜明：发现在孕妇外周血中存在胎儿的 DNA，能用于产前基因测试，判断婴儿是否患有 21 三体综合征和其他基因疾病。
2024 年 5 月，首届生命科学突破奖的获得者——威尔康奈尔医学癌症中心 Lewis C. Cantley 教授及其团队发表研究论文，成功绘制酪氨酸激酶底物特异性图谱，为理解激酶在信号传导中的作用和调控机制提供更详细的新见解[1-2]。他的团队早在 2023 年的另一篇 Nature 中就绘制了丝/苏氨酸激酶底物特异性图谱（生物学霸后台聊天对话框回复：1015，获取相关激酶汇总表）。
注：Lewis C. Cantley 教授在 2013 年因发现磷脂酰肌醇 3-激酶（PI3K）并揭示其在癌症代谢和糖尿病中的关键生化作用而获奖，堪称是激酶研究领域的元老级人物。
蛋白磷酸化是指将 ATP 的磷酸基团转移到底物蛋白氨基酸残基上（如丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸等）的过程，是一种普遍存在且至关重要的调节机制。激酶是催化这一过程的蛋白质，目前已经鉴定出 538 种蛋白质激酶，已知的磷酸化位点超过 10 万个。
激酶是信号转导的重要介质和多种细胞功能的关键调节器，几乎调节所有的细胞活动，如生长、分裂、代谢等，细胞通路的功能障碍会导致各种疾病。激酶是许多识别参与细胞功能障碍疾病和癌症的药物靶点。明确激酶的底物、参与的细胞通路以及调控机制，对于理解正常生命活动、疾病机制探究以及药物靶点开发至关重要，也是生物医学研究的重点方向之一。目前科学家已经解析一系列激酶特异性底物，为后续研究开展提供极大便利。
Lewis C. Cantley 团队成功绘制丝氨酸/苏氨酸激酶底物特异性图谱，为细胞信号转导过程中的磷酸化事件及生物学过程的研究提供依据和方向[1]。
图 1. 解析人丝/苏氨酸激酶底物特异性[1]
目前已鉴定的 538 种激酶中有 300 多个丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。其磷酸化位点有 9 万多，数千个与疾病和生物过程相关。本研究选择 303 种激酶进行研究，通过位置扫描肽阵列分析（PSPA），结合确定纯化的重组蛋白激酶，成功获得其磷酸化位点基序。根据系统发育树，激酶可重新分为至少 38 个分支，同一分支里的激酶在最佳底物基序中表现出高度相似性。
图 2. 人 Ser/Thr 激酶的磷酸化位点基序树[1]
本研究用到的 303 种 Ser/Thr 激酶有 72 种来自 SignalChem Biotech（义翘神州全资子公司）。
Jared L. Johnson 等人实现 Nature「二重奏」，同样利用组合肽阵列方法，成功分析所有 78 种酪氨酸激酶的磷酸化位点基序，深入解析其底物特异性，对揭示细胞信号传导网络的复杂性、疾病机制以及开发针对特定激酶的精准治疗策略具有重要意义[2]。
新的技术方法有利于深入了解激酶与底物之间相互作用机制和信号传导的复杂性，加快激酶抑制剂发现过程，为癌症等疾病的治疗策略提供新的理论基础。我们对蛋白激酶的认识还有很长的路要走。首先需要更深入了解激酶的调控机制，其次需要更好理解激酶在生物体内的功能，最后开发更精准有效的靶向激酶的治疗策略。机遇与挑战并存，高质量激酶产品是广大科研工作者深入研究的重要保障，推动基础探究和疾病药物开发。
SignalChem Biotech（义翘神州全资子公司）是激酶领域代表性企业之一，专注于研究、开发和生产高质量酶类蛋白产品。其激酶产品是世界范围内覆盖范围最全面的产品线之一，可提供一系列高活性的重组激酶以及脂质激酶，且已被众多制药企业用于其药物发现和开发项目。更多内容，点击下方小程序码了解。
内容策划：王丹琦
内容审核：周育红
题图来源：图虫创意
[1]. Johnson, J.L., et al. An atlas of substrate specificities for the human serine/threonine kinome. Nature, 2023. https://doi.org/10.1038/s41586-022-05575-3
[2]. Yaron-Barir, et al. The intrinsic substrate specificity of the human tyrosine kinome. Nature, 2024. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07407-y
