生物科技

生物科技

真核染色體合成

天津大學(xué)化工學(xué)院系統(tǒng)生物工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室元英進(jìn)團(tuán)隊(duì)在同期《科學(xué)》雜志發(fā)表了題為《化學(xué)合成十號(hào)染色體缺陷靶點(diǎn)定位與生長表征》和《完美設(shè)計(jì)合成V號(hào)染色體及其環(huán)化表型研究》的兩篇長文。報(bào)道了全化學(xué)合成重新設(shè)計(jì)的真核生物釀酒酵母十號(hào)染色體，長達(dá)707 Kb，創(chuàng)建了一種高效定位生長缺陷靶點(diǎn)的方法，解決了合成型基因組導(dǎo)致細(xì)胞失活的難題，并且提供了一種表型和基因型關(guān)聯(lián)分析的新策略，有助于延伸對(duì)基因組和細(xì)胞功能的認(rèn)知；報(bào)道了精確匹配設(shè)計(jì)序列的真核生物染色體的化學(xué)合成，驗(yàn)證和評(píng)判了當(dāng)前真核生物人工染色體的設(shè)計(jì)原則。同時(shí)，開發(fā)了定制化人工構(gòu)建釀酒酵母環(huán)形染色體的方法，為研究染色體重排、癌癥、衰老、人類染色體異常疾病等提供了新的研究思路和研究模型。

酵母V號(hào)染色體設(shè)計(jì)合成

酵母X號(hào)染色體設(shè)計(jì)合成和缺陷靶點(diǎn)定位技術(shù)

中國科學(xué)家新發(fā)現(xiàn)14個(gè)唇腭裂易感基因

武漢大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院邊專教授團(tuán)隊(duì)和安徽醫(yī)科大學(xué)孫良丹教授團(tuán)隊(duì)合作開展唇腭裂易感基因研究，新發(fā)現(xiàn)了14個(gè)非綜合征型唇腭裂相關(guān)易感基因，相關(guān)文章發(fā)表于《自然-通訊》。唇腭裂是一種先天發(fā)育性畸形，其發(fā)生率在先天缺陷畸形中居前三位，2013年我國將唇腭裂疾病納入20個(gè)重大救助疾病之一。通過對(duì)7404例非綜合征型唇腭裂患者以及16059例不同種族的正常對(duì)照組個(gè)體的研究，證實(shí)了26個(gè)遺傳區(qū)域中41個(gè)SNP位點(diǎn)與唇腭裂顯著相關(guān)，其中14個(gè)是首次發(fā)現(xiàn)的新位點(diǎn)。這26個(gè)遺傳區(qū)域在中國人群非綜合征型唇腭裂患者中有10.94%的遺傳率。

DNA開關(guān)調(diào)控單個(gè)分子內(nèi)電流

南京大學(xué)特聘教授陶農(nóng)建帶領(lǐng)中外學(xué)者團(tuán)隊(duì)通過化學(xué)修飾，研制出首個(gè)可控制DNA開關(guān)，尺寸只有1納米，能調(diào)控單個(gè)分子內(nèi)電流，相關(guān)論文發(fā)表于《自然-通訊》。蒽醌是一種包含三個(gè)苯環(huán)的特殊結(jié)構(gòu)，具有氧化還原性的功能團(tuán)。研究團(tuán)隊(duì)利用蒽醌衍生物（Aq）對(duì)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修飾。通過插入DNA兩個(gè)堿基對(duì)中間，獲得了具有開關(guān)功能的Aq-DNA雙螺旋。利用掃描隧道顯微鏡，可以像用手開關(guān)水龍頭一樣對(duì)插入蒽醌的DNA進(jìn)行控制。DNA能表現(xiàn)出不同的行為方式，比如既能誘導(dǎo)電子表現(xiàn)出量子特性，像光波一樣流動(dòng)，也能讓電子像在金屬電線內(nèi)一樣“動(dòng)如脫兔”。

成癮戒斷記憶再鞏固的DNA甲基化調(diào)控機(jī)制

中科院心理研究所隋南研究組采用嗎啡-納洛酮誘導(dǎo)的條件位置厭惡（CPA）范式，通過核團(tuán)定位注射DNA甲基化抑制劑5-aza的方法探討了成癮階段記憶再鞏固的核團(tuán)及其轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制；相關(guān)論文發(fā)表于《行為神經(jīng)學(xué)前沿》。研究首次發(fā)現(xiàn)DNA甲基化在成癮戒斷記憶再鞏固中發(fā)揮重要作用，此外，該研究還發(fā)現(xiàn)島葉AI和杏仁核BLA亞區(qū)在負(fù)性情緒記憶再鞏固中可能發(fā)揮不同的調(diào)控作用。這為探索干預(yù)成癮記憶的新靶點(diǎn)提供了新證據(jù)。成癮戒斷引起的負(fù)性情緒記憶長期存在，是導(dǎo)致成癮者復(fù)吸的關(guān)鍵因素。再鞏固是長時(shí)記憶加工的重要階段，為破壞長時(shí)程病理性記憶提供了干預(yù)的“窗口”。

人類MFN1片段晶體結(jié)構(gòu)

中山大學(xué)腫瘤防治中心高嵩教授課題組解析了MFN1片段在不同三磷酸鳥苷（GTP）水解狀態(tài)下的晶體結(jié)構(gòu)，闡明了MFN1水解GTP的機(jī)制，并提出了MFN1介導(dǎo)線粒體外膜栓連的模型，研究論文發(fā)表于《自然》。人體絕大多數(shù)細(xì)胞中都含有一種名為“線粒體”的重要“器官”（細(xì)胞器），它是細(xì)胞的“能量工廠”。線粒體的融合依賴一種名為mitofusin的蛋白質(zhì)“機(jī)器”實(shí)現(xiàn)。這種機(jī)器錨定在線粒體的表面上，通過使用一種名為GTP的小分子化合物“燃料”來實(shí)現(xiàn)不同線粒體的對(duì)接和融合。Mitofusin機(jī)器有時(shí)會(huì)因?yàn)榛蛲蛔兌霈F(xiàn)某個(gè)“零件”的故障。觀察到的mitofusin機(jī)器的細(xì)微結(jié)構(gòu)顯示，它通過消耗GTP燃料可以調(diào)節(jié)自身的構(gòu)造，并兩兩“吸附”在一起。

MFN1介導(dǎo)的OMM融合模型

Mitofusin的結(jié)構(gòu)以及相互“吸附”的原理圖

細(xì)胞壁乙酰化修飾調(diào)控機(jī)制

中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所周奕華研究組與儲(chǔ)成才研究組發(fā)現(xiàn)了一個(gè)能負(fù)調(diào)控木聚糖乙酰化水平的酶；相關(guān)論文發(fā)表于《自然-植物學(xué)》。水稻脆鞘突變體bs1具有脆鞘、矮生等表型。圖位克隆發(fā)現(xiàn)BS1基因編碼一個(gè)GDSL酯酶家族成員，定位于多糖“合成工廠”高爾基體上。bs1突變體細(xì)胞壁中總乙酰酯含量升高，且差異來自水稻中最主要的半纖維素木聚糖。重組BS1蛋白具有特異的木聚糖乙酰酯酶活性，反應(yīng)產(chǎn)物得到了液相質(zhì)譜(LC-QTOF)和核磁共振分析的驗(yàn)證，表明BS1確為木聚糖乙酰酯酶。BS1在富含次生壁的維管束和厚壁組織中高表達(dá)，影響木質(zhì)部導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響植株形態(tài)和粒重等農(nóng)藝性狀。

細(xì)菌Argonaute蛋白生成和加載DNA引導(dǎo)鏈的分子機(jī)制

中科院生物物理研究所王艷麗課題組及其合作者關(guān)于細(xì)菌Argonaute（Ago）蛋白獨(dú)立生成和加載DNA引導(dǎo)鏈的分子機(jī)制，研究論文發(fā)表于《分子細(xì)胞》。真核生物的Ago蛋白是RNA干擾通路的重要組分，它們利用小的RNA引導(dǎo)鏈靶向互補(bǔ)配對(duì)的RNA分子。TtAgo能夠降解不穩(wěn)定的雙鏈DNA，產(chǎn)生小的雙鏈DNA片段，TtAgo能夠選擇性地加載這些降解的DNA，之后引導(dǎo)靶DNA的降解。結(jié)合單分子熒光、分子動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)研究，科研人員發(fā)現(xiàn)，TtAgo加載雙鏈DNA分子偏好于引導(dǎo)鏈的5’末端相對(duì)位置處的過客鏈含有脫氧鳥苷。這就解釋了為什么TtAgo在體內(nèi)優(yōu)先加載含有5’末端脫氧胞苷的引導(dǎo)鏈。

青藏高原青稞早熟性相關(guān)等位基因

中科院西北高原生物研究所和四川大學(xué)合作，在青稞早熟適應(yīng)性方面取得進(jìn)展，相關(guān)論文發(fā)表于《理論與應(yīng)用遺傳學(xué)》。青稞是青藏高原極具特色的作物類型。研究青稞早熟性形成的遺傳機(jī)制對(duì)于揭示青稞對(duì)青藏高原極短生育期條件的適應(yīng)和進(jìn)化過程具有重要的科學(xué)意義。來自西藏的青稞地方品種“拉魯青稞”EAM8第三個(gè)內(nèi)含子中存在的A/G替換導(dǎo)致該基因在轉(zhuǎn)錄時(shí)發(fā)生可變剪接和內(nèi)含子保留，之后提前出現(xiàn)的終止密碼子最終導(dǎo)致無功能的截?cái)嗟鞍椎男纬桑瑢⒃摰任换蚨麨閑am8.l。eam8.l等位基因是植物中第一個(gè)發(fā)現(xiàn)的可變剪接導(dǎo)致早熟的自然突變基因。