Cell、Nature、Science等最新关键文章

　　

生物通报道：在新一期的《Cell》、《自然》、《科学》和《PNAS》四大权威杂志上，分别刊登了有关基因表达调节、mRNA拼接和血糖控制相关信号等方面的最新研究成果。

 

Nature:糖尿病信号研究的新发现

 

来自多伦多综合医院研究所的研究人员发现肠道、大脑和肝脏三个器官之间的一种新的信号途径。

 

由Tony Lam博士领导的研究队伍利用大鼠模型发现，脂肪能够激活肠道中的一个神经亚单元，然后给大脑发送一个信号并继而通知肝脏降低葡萄糖或糖的生产。但是，仅吃高脂肪的食物三天的时间京九能够干扰这个信号，并抑制其功能，从而使它不能向其他器官发送信号来降低血糖水平。这项研究的结果发表在新一期的《自然》杂志上。

 

Lam博士指出，这是一种能够更高效地降低肥胖或糖尿病患者的葡萄糖或血糖水平德新方法。

 

目前，糖尿病患者通过饮食控制、运动、糖尿病药物或注射胰岛素来降低他们的血糖水平，并且需要按时检测血糖水平。高的葡萄糖水平能导致眼睛、神经和肾脏的损伤，并且增加心脏病、中风、失明、勃起功能障碍、足部问题和截肢。世界各地的许多研究室都在竞相寻找降低葡萄糖水平的更有效方法，因为这些严重的并发症都是由于高的糖水平所引发的。

PNAS：人类基因组进化“指纹”

 

美国科学家近日研究发现，遗传信息转变为蛋白质的过程中会留下遗传“指纹”，这些“指纹”甚至会出现在未参与蛋白编码过程的序列中。研究人员估计这些“指纹”至少影响到了三分之一的基因组，这表明虽然大部分DNA不参与编码蛋白，但是它们对在进化期间保持持续性具有重要的生物学作用。相关论文4月7日在线发表于美国《国家科学院院刊》（PNAS）上。

 

要检测保守性，研究人员需要在两个物种中找到匹配的序列。这对编码序列来说相对简单，而对非编码序列来说则要困难许多。即使在一个基因之内，编码目标蛋白的序列也通常会点缀着“内含子”（introns），这些内含子在蛋白质形成之前会被切除下来。

 

之前，科学家猜测内含子中的突变不会影响最后的蛋白质，所以它们就简单地积累起来。而在最新的研究中，美国冷泉港实验室和芝加哥大学的研究人员发现，即使在这些区域，进化也会拒绝一些类型的突变。研究负责人、冷泉港实验室教授Michael Zhang认为，虽然选择是微弱的，但就对存活的影响来说，“内含子不是中立的”。

 

接下来的研究发现，必须有某种信号序列（signal sequences）出现在内含子中，它才能被很好地剪切，否则会带来潜在的致命效果。其它一些序列同样得以保存在保留区域内。

 

研究人员还发现了内含子和编码区对不同碱基的偏爱。这些区域一共构成三分之一多的基因组，经历着进化的选择压力。这一发现支持了其他一些研究的结果，即虽然大多数DNA不编码蛋白质，它们中的大部分却具有重要的生物学意义。

 

除了证明了剪接怎样影响遗传进化之外，此次研究还确定了一些可能的信号序列，其中一些为过去已知，另一些则是全新发现。论文合作者、冷泉港实验室教授Adrian Krainer说：“令人激动的是，将来要用实验方法检测这些预测元素是否是真的。”

 

Science:耶鲁大学mRNA拼接研究重大成果

来自耶鲁大学的研究人员“瞥见”了帮助我们的基因组多样化的“古老机器”。通过构建出一个关键的RNA自我拼接区域的首个晶体结构，研究组阐明了人类和大多数原始生物中基因加工之间的关系。

高等生物的基因通过中间RNA分子来编码蛋白质的制造。但是在DNA转录后，这些RNA必须被切割并在翻译成蛋白质前被修补连接好。编码蛋白质的RNA序列片断被保留下来，并且干扰序列——内含子被切割出转录本。

这项发表在《科学》杂志上的研究成果是耶鲁大学Anna Marie Pyle教授16年的心血结晶，她的研究组对II型内含子的本质进行了深入的研究。这种特殊的内含子在RNA成熟过程中能够自我切除。

II型内含子（Group II introns）普遍存在于自然的生物中。尽管人们对它的结构很了解，并且通过生化和计算机分析知道了它们如何工作，但是到目前为止还没有获得高分辨率的晶体结构。这些新获得的图像证实了之前工作的发现，并且提供了有关RNA三维结构和拼接机制的新信息。

Pyle教授表示，这项工作最令人振奋的一个方面就是研究人员无需对这些分子进行任何破碎步骤以为结构分析做准备。这些分子证实了它们在自然状态下的结构、它们的活性位点和它们的活性。研究人员甚至能够看到它们的相关离子。

根据Pyle介绍，这种晶体结构揭示出了一些意料之外的特征，证实了作为关键活性位点成分的两个最复杂部分，并且支持了有关人类拼接过程和古老的细菌共享一些相似的进化特征。

Cell: 细胞核结构调节对基因表达作用

在2008年3月21日出版的《细胞》（Cell）上，来自美国和意大利的一组科学家证实了雌激素诱导的染色体重组，这种重组对于建立染色体内和染色体间基因网络是必需的，而基因网络则是染色质间颗粒区（interchromatin granule）基因增强表达必不可少的。

 

文章中描述了配合基诱导的染色体之间快速相互作用，这些相互作用发生在各种雌激素受体α结合转录单位（transcription unit）之间。这种细胞核区域的重构需要核肌动蛋白/肌浆球蛋白（actin/myosin-1）运输机器复合物，细胞动力蛋白轻链1（dynein light chain 1 DLC1），以及一类特殊的转录辅激活物（transcriptional coactivators）和染色质重塑复合物（chromatin remodeling complexes）。在文章中，研究人员提出了组蛋白赖氨酸脱甲基酶（histone lysine demethylase LSD1）对于染色质间颗粒区位点的特定染色体间相互作用是必需的，染色质间颗粒区长期以来一直被认为是拼接（splicing）机器的储存场所。

 

除了上述发现之外，科学家们在研究中还证实，这些三维相互作用对于实现特定雌激素受体靶基因的增强转录是必需的。以上研究结果揭示了哺乳动物细胞核基因表达过程中核结构调制所起到的作用。（生物通雪花）