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2016中国生命科学领域十大进展公布

作者:商品经济
出处:www.lunrr.com
时间:2019-12-01

作者:李晨阳来源:科学网发布日期:2017/3/16 21:49336025

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2016中国生命科学十大进展公布

日前,中国科学技术协会生命科学学会协会组织了18个会员协会进行推荐,生命科学领域的专家评审并评选出2016年“中国生命科学十大进展”

植物分支激素曲格内酯的感知机制

植物分支激素曲格内酯

植物激素调节植物繁殖的感知机制示意图,与人类生活环境和食品安全密切相关。作为一种新的植物激素,曲格内酯调节植物分枝,决定植物类型,影响作物产量。清华大学谢道新、饶何姿和娄智勇共同发现了曲古内酯的受体传感机制,揭示了“受体-配体”不可逆识别的新规律,发现受体D14参与激素活性分子的合成和不可逆结合,从而触发信号传递链,调节植物分枝。这一发现丰富了生物领域100年来建立的配体可逆结合受体并循环触发传导链的“配体-受体”识别理论,为生物受体和配体不可逆识别新理论的建立奠定了重要基础,并在植物类型遗传改良和寄生杂草防治中发挥了重要的指导作用。这项研究发表在《自然》杂志上(自然杂志,2016年,536:469-474)。

线粒体呼吸链超级复合体

哺乳动物呼吸器3D结构

呼吸电子传递和质子传递途径

呼吸是生命中最基本的生命活动之一。它由位于线粒体内膜的氧化磷酸化系统完成,为细胞提供能量。人线粒体呼吸链氧化磷酸化系统异常可导致多种疾病,如阿尔茨海默病、帕金森病、多发性硬化、青少年脊髓共济失调和肌萎缩侧索硬化。哺乳动物呼吸体是分子量为1.7兆道尔顿的超膜蛋白分子机器,由81个蛋白质亚单位组成,包括44个膜蛋白(69个不同的蛋白质分子)。清华大学杨茂君研究组先后在《自然》(自然,2016,537: 639C643)和《细胞》(细胞,2016,167:1598C1609)杂志上发表文章,报道了呼吸链超级复合体的结构。这种结构是迄今为止分析过的不对称膜蛋白超分子机器(图A和图B)中最复杂的结构,为进一步了解哺乳动物呼吸链超复合物的组织形式、分子机制和细胞呼吸相关疾病的治疗提供了重要的结构基础。早期胚胎发育中

组蛋白甲基化修饰的建立和调控

小鼠植入前胚胎中组蛋白H3K4me3和H3K27me3修饰的动态变化

组蛋白修饰在调节基因表达和沉默中起着重要作用。组蛋白异常修饰会导致早期胚胎发育停滞。哺乳动物植入前胚胎中组蛋白修饰在全基因组水平上的建立和调控是发育生物学领域亟待解决的科学问题。同济大学高绍荣的团队利用微细胞染色体免疫共沉淀技术首次揭示了两种重要组蛋白修饰h3k 4 me3和H3K27me3在早期胚胎中的分布特征及其对早期胚胎发育的独特调控机制。发现早期胚胎中广泛存在H3K4me3修饰,在基因表达调控和胚胎发育的第一次细胞命运决定中发挥重要作用。该结果发表在《自然》杂志上(自然杂志,2016,537: 558-562)。其意义在于揭示植入前胚胎发育和早期细胞分化过程中组蛋白修饰的特定调控模式,对研究胚胎发育异常和提高辅助生殖技术的成功率具有重要意义。

一种基于胆固醇代谢调节

胆固醇酯化酶ACAT1调节的肿瘤免疫治疗新方法T细胞肿瘤杀伤过程示意图

t细胞介导的肿瘤免疫治疗是肿瘤治疗的重要武器,在临床实践中取得了巨大成功。然而,现有的基于信号转导调节的肿瘤免疫治疗方法仅对部分患者有效,因此迫切需要开发新的方法使更多患者受益。中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所的许陈其、李梁博和他们的合作者从代谢调节的全新角度研究了T细胞肿瘤免疫反应。胆固醇酯化酶ACAT1被鉴定为调节肿瘤免疫反应的代谢检查点。抑制其活性可增强CD8 T细胞的肿瘤杀伤能力。同时,发现ACAT1抑制剂Avasimibe(辉瑞公司开发的治疗动脉粥样硬化的药物,已在三期临床试验中测试)具有良好的抗肿瘤效果,可与现有临床药物PD-1抗体联合治疗。这项研究开辟了肿瘤免疫治疗研究的新领域。同时,发现了药物靶标ACAT1及其小分子抑制剂的应用前景,开发了一种新的肿瘤免疫治疗方法。该研究论文发表在《自然》(自然杂志,2016,531:651-655)上。

内源性干细胞介导婴儿白内障功能性晶状体再生

中山大学中山眼科中心的刘一智教授带领团队经过18年的研究发现了晶状体上皮干细胞。为了利用干细胞的再生潜能实现组织修复,设计并创造了一种新的微创白内障手术方法。自体晶状体干细胞及其再生微环境得以保存,功能性晶状体得以生长。用于婴儿白内障的临床治疗,改善儿童视力,减少并发症。该研究不仅为白内障治疗提供了全新的策略,而且首次实现了自体干细胞介导的实体组织和器官的再生,为干细胞的组织再生和临床应用开辟了新的方向。这篇论文发表在《Nature》杂志上(自然,2016,531: 323-328)。“活性RAG转座子”的发现揭示了文昌鱼原RAG转座子与脊椎动物RAG蛋白

RAG介导的抗体重排之间抗体V(D)J重组

功能比较的起源,是以免疫记忆和疫苗生产为中心的人类适应性免疫的关键机制。因此,RAG基因的起源一直是揭示免疫形成秘密的关键问题。为此,1979年诺贝尔奖获得者苏姆托内加瓦提出了转座子起源假说。自那以后,学术界就RAG的起源和功能展开了激烈的争论。直到这一成果发表,转座子起源假说才得到证实,并成为免疫学中的经典难题。

北京中医药大学徐安龙研究组以被称为活化石的文昌鱼为研究对象,发现了具有介导V(D)J重排功能的原始RAG转座子,证实了素木通川假说。这一发现不仅改写了免疫教科书中关于自适应免疫起源的观点:将近1亿年前脊椎动物的自适应免疫起源推向无脊椎动物,也为未来利用重排机制设计新的免疫抗体/基因提供了新的基因编辑思路和技术。相关研究论文发表于《细胞》[166室(1) 3336102-114,2016】。

植物雌雄配子体识别的分子机制

受精需要精子和卵子的结合,精子能否及时转移到卵子中是受精的关键。在被子植物中,精子是通过花粉管传递的,但是花粉管是如何将精子传递给卵子的呢?这一问题几十年来一直是植物生殖生物学的主要关注点之一,也是植物生殖隔离和物种多样性维持的重要因素之一。中国科学院遗传发展研究所杨蔡威研究组首次分离出拟南芥中识别女性吸引信号的受体蛋白复合物,揭示了信号识别和激活的分子机制。通过转基因手段将信号受体之一导入荠菜,并与拟南芥杂交。转基因荠菜花粉管鉴定拟南芥胚囊的效率显着提高。本研究通过基因工程建立了一种利用关键基因打破生殖隔离的方法,为克服杂交育种中的杂交不亲和性提供了重要的理论依据。研究结果发表在《自然》杂志上(《自然》,2016,531: 241-4)。

精子tsRNAs可用作记忆载体,介导获得性状的转基因遗传

研究发现,父亲的某些后天特征,如饮食诱导的代谢紊乱,可以在精子中“记忆”,并通过表观遗传的方式传递给下一代,这对人类健康和生殖有深远的影响。基于父系高脂饮食小鼠模型,中国科学院动物学研究所周琦和段奎恩以及上海生命科学研究所营养科学研究所翟启伟的合作团队发现,在高脂饮食下,精子中一种来源于tRNA的小核糖核酸(tsRNAs)的表达谱和核糖核酸修饰谱发生了显着变化,将高脂小鼠精子中的tsRNAs片段注射到正常受精卵中可诱发F1代代谢疾病。在进入受精卵后,TsRNAs可引起早期胚胎和后代小鼠胰岛代谢途径基因的显着变化。这项研究为从精子核糖核酸的角度研究获得性性状的世代遗传开辟了一个新的视角,并提出精子核糖核酸是一种新的父亲表观遗传因子,可以介导获得性代谢疾病的世代遗传。文章发表后,被重要国际出版物广泛引用和评价,也引起了主要国际媒体的关注。这篇论文发表于《科学》(科学,2016,351 (6271) : 397-400)。

MECP2转基因猴子

MECP2转基因猴子的孤独症样行为特征和种系传播显示出与人类孤独症相似的刻板行为和社会障碍

中国科学院上海神经科学研究所研究员邱子龙等人通过构建携带人类孤独症基因MECP2的转基因猴模型,并对MECP2转基因猴进行分子遗传学和行为分析,发现MECP2转基因猴表现出与人类孤独症相似的刻板行为和社会障碍。本研究首次建立了携带人类孤独症基因的非人灵长类动物模型,为孤独症病理学的进一步研究和可能的治疗干预方法的探索提供了重要基础。

本研究中,研究人员通过睾丸异种移植将幼年食蟹猴的睾丸移植到裸鼠背部,实现了食蟹猴睾丸的早期成熟,并利用移植睾丸组织中产生的精子成功获得健康的F1代MECP2转基因食蟹猴后代。这项工作加快了食蟹猴的精子生产速度,缩短了食蟹猴的繁殖周期,对促进非人灵长类动物模型的应用具有重要意义。研究结果发表在《自然》杂志上(自然,2016,530:98C102)。

埃博拉病毒入侵机制研究

埃博拉病毒入侵宿主细胞模式图(左)博拉病毒表面活化糖蛋白GPcl和宿主内吞受体NPC1复杂三维结构图(右)。

2014-2015年埃博拉病毒爆发已在西非国家造成1万多人死亡,并引起整个人类社会的极大关注。此前,埃博拉病毒侵入宿主细胞的分子机制尚不清楚。中国科学院微生物研究所的高福团队是世界上第一个分析埃博拉病毒表面活化糖蛋白与宿主细胞内吞膜受体NPC1内腔结构域C复合体的三维结构,阐明两者如“锁与钥匙”的相互作用模式,并从分子水平解释荚膜病毒新的膜融合激发机制(第五机制),这已成为近年来国际病毒学领域的重大突破。该研究为抗病毒药物设计提供了新的靶点,加深了人们对埃博拉病毒入侵机制的认识,为应对埃博拉病毒疾病流行和防控提供了重要的理论依据。研究结果发表在《细胞》杂志上(Cell,2016,167:1511C1524)。

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