武大2009年发表的高水平文章

　　

生物通编者按：2009年，奇迹之年。

在经历了多灾多难的2008年之后，中国坚挺的屹立着，奇迹般的从各种危机中站稳了脚，挺直了背。同样生命科学领域虽然也历经金融风暴对科研经费的影响，但是依然涌现出了不少重要的科学成果：

艾滋病研究取得了历史性的突破——成功破译完整基因组和首个艾滋病疫苗；从中国科学家手中诞生了第一个iPS小鼠；第一个细胞坏死“开关”被发现；华裔科学家发现了首个痒基因……

当然2009年也同样有阴霾：各种学术不端充斥着大小角落；干细胞临床实验失败，百万资金打水漂；我们正经历着流感的一波波侵袭……
这些事件让我们记住了2009年，也同样让我们对2010年充满希望，律回春晖渐，万象始更新，生物通2009年生命科学大盘点就是从2009年的归总中寻找2010年的希望！我们书写的不是记录，我们找寻的是未来趋势！

 

武汉大学历史悠久，且环绕东湖水，坐拥珞珈山，校园环境优美，被誉为“ 中国最美丽的大学 ”。其生命科学学院更是可以追溯到1922年，早在20世纪30年代，武汉大学原生物系汤佩松教授就在国际著名期刊Nature和Science不断发表学术论文，杨弘远院士80年代创立的植物离体受精技术在国际上具有重要影响。

2009年武汉大学陆续发表了影响力较高的一些生物相关文章，如下：

《Science》

来自斯克里普斯研究所（The Scripps Research Institute），武汉大学化学与分子科学学院的研究人员发现了一种醣蛋白的蛋白结构，该蛋白会将许多化疗药物阻挡在细胞之外，这是癌细胞对化疗药物具有抗性的主要原因之一。这项研究课题涉及生物、化学和结构等多个领域，在理解细胞膜运转蛋白的作用机理方面和多药抗药性领域具有突破性的贡献。这一研究成果公布在Science杂志上。

领导这一研究的是Geoffrey Chang，武汉大学2008级博士研究生翁玥文章的第四作者、化学部分的第一作者。武汉大学化学与分子科学学院为第四作者单位。翁玥同学是武汉大学在国家留学基金委资助下的第一批海外联合培养博士生，于2007年8月前往世界著名的The Scripps Research Institute（美国），并在张庆海教授课题组进行相关研究工作。

据世界卫生组织估计，全世界60%的医源性感染患者是由于抗生素耐药细菌引起的。细菌耐药的方式之一就是利用细胞膜上的大蛋白（转运分子）使抗生素无法进入细胞内发挥作用。但是，了解膜蛋白结构一直是一个难题。

转运分子是细胞膜上的大蛋白，它们能够将分子转运进入或转运出细胞。在人体中，它们的作用就是将有害的物质转运出细胞。了解膜蛋白结构一直是一个难题，因为它们不能形成好的晶状体结构，而晶状体结构是了解这个结构的第一步。由于现代分析技术的局限，很难得到清晰的高分辨谱图，因此这一研究采用了将环肽分子与蛋白质共同结晶的方法，以Se分子来定位蛋白质的结构。

这项研究首次成功合成了一系列以Se为核心的环肽，为这个课题的顺利进行和完成起到了决定性的作用，为生物和医学的研究应用做出了重要贡献，为医治癌症，提高生命质量带来了光明前景。这一课题得到了美国卫生署（NIH）和多家癌症医治中心的联合资助。

《Molecular Cell》

人类基因组30亿个碱基对仅编码约2.5万个蛋白质基因，但是正常的人体功能需要约25万以上的蛋白质。人类蛋白质编码基因通畅被多个内含子（平均6-7个）打断成外显子，而一个基因的转录产物可以通过外显子的可变剪接方式而产生多个不同成熟mRNA，继而产生多种蛋白质。最近的转录组研究表明人类90%以上的基因的pre-mRNA都是可变剪接的。可变剪接的调控对细胞分化、发育、癌症发生，以及干细胞功能维持等至关重要。

来自武汉大学生命科学学院，加州大学圣地亚哥分校的研究人员采用CLIP-seq技术，在基因组水平认识了可变剪接调控蛋白PTB（多聚嘧啶串结合蛋白）结合靶标pre-mRNA的特征，揭示出该蛋白通过结合在pre-mRNA的不同位置而对可变外显子的剪接实行正负双向调控的机制，从而打破了已写入教科书的、认为PTB是可变剪接抑制蛋白的传统观念。这一研究成果公布在《Molecular Cell》封面上。

在这篇文章中，研究人员采用CLIP-seq技术，在基因组水平认识了可变剪接调控蛋白PTB（多聚嘧啶串结合蛋白）结合靶标pre-mRNA的特征。发现该蛋白在Hela细胞里与超过40% 的蛋白质编码基因转录出的pre-mRNA结合（包括与神经细胞分化以及肿瘤发生相关的基因），20%的人类已知可变剪接事件与该蛋白的结合位点连锁。该研究组通过基因组定位和基因工程等方法，揭示出该蛋白通过结合在pre-mRNA的不同位置而对可变外显子的剪接实行正负双向调控的机制。该发现打破了已写入教科书的、认为PTB是可变剪接抑制蛋白的传统观念。

《Immunity》

天然免疫是细胞和机体天然存在的非特异性或广谱的抗病原微生物的功能，是机体抵抗病原微生物的第一道防线。抗病毒天然免疫最重要的方式之一是通过I型干扰素（α/β干扰素）来介导的。病毒感染细胞后，诱导细胞产生具有抗病毒功能的I型干扰素

2005年，舒红兵研究组及其它三个实验室各自独立地发现了一个在病毒感染诱导I型干扰素表达的信号传导中不可缺少的蛋白并被分别命名为VISA, MAVS, IPS-1和Cardif。该项成果被认为是细胞抗病毒天然免疫领域中一项路标式的发现及2005年细胞信号传导领域最重要的发现之一。舒红兵研究组的相关论文在Molecular Cell发表后，在3年多的时间里已被SCI他引250多次。2008年9月，舒红兵研究组用表达克隆的方法发现了一个与VISA相互作用、共同定位于线粒体外膜并在病毒感染诱导I型干扰素的信号传导过程中具有关键作用的新接头蛋白MITA，相关论文发表在Immunity，被论文评估机构“Faculty of 1000 Biology”推荐为“必读”论文。

在这项最新研究中，舒红兵研究组发现定位于线粒体的E3泛素连接酶RNF5通过泛素化修饰MITA并引起其降解而负调控病毒感染诱导的I型干扰素表达。机体对病毒等的免疫反应如果不被适当的控制，就会引起免疫损伤和疾病。舒红兵研究组的这项最新研究成果为了解抗病毒天然免疫的精细调控机制提供了新线索。

《PNAS》

稻飞虱是水稻生产中最重要的虫害之一，近年来我国水稻的稻飞虱发生面积达几亿亩。科学家们期望通过提高水稻品种抗性防治稻飞虱。上世纪60年代以来，全世界科学家从水稻农家品种和野生稻转育材料中鉴定出了20多个抗褐飞虱基因位点，但是一直没有克隆到这些基因，水稻抗虫性的分子机理也不甚明了。

长期以来，科学家们一直对水稻为何具备抗褐飞虱虫（稻飞虱的一种）的能力感到困惑不解，来自武汉大学生命科学学院，中国科学院国家基因研究中心的研究人员经过14年的研究，成功分离了抗褐飞虱基因Bph14，这是国际上应用图位克隆法(map-based cloning)分离得到的第一例水稻抗虫基因。研究结果发表在最新一期《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences，PNAS）上。

在这项研究中，研究人员成功分离了抗褐飞虱基因Bph14，科学家们发现，水稻抗褐飞虱基因Bph14就像一个“哨兵”，当褐飞虱为害水稻时，该基因就可感知到这一信号，并将信号传达到细胞核，调动其他基因的抗虫机制，抑制害虫的取食和消化，使害虫的生长发育受阻，害虫死亡率上升，从而使水稻免受危害。

其中何光存教授主要应用的技术是该图位克隆方法，这种方法又称定位克隆（positoinal cloning），1986年首先由剑桥大学的Alan Coulson提出。用该方法分离基因是根据功能基因在基因组中都有相对较稳定的基因座，在利用分离群体的遗传连锁分析或染色体异常将基因伫到染色体的1个具体位置的基础上，通过构建高密度的分子连锁图，找到与目的基因紧密连锁的分子标记，不断缩小候选区域进而克隆该基因，并单明其功能和疾病的生化机制。图位克隆方法分离基因的优点是无需预先知道基因的DNA顺序，也无需预先知道其表达产物的有关信息。


武汉大学生命科学学院病毒学国家重点实验室，芬兰赫尔辛基大学（University of Helsinki） 的研究人员发现了SARS冠状病毒致命点：一组叫“非结构蛋白nsp14”的基因编码。这一研究成果公布在《PNAS》杂志上。

领导这一研究的是武大生科院郭德银教授，其2002年作为武汉大学“珞珈学者”特聘教授回国，主要研究领域包括RNA病毒（冠状病毒和丙肝病毒）的基因组复制和与宿主细胞相互作用的分子机理；病毒免疫逃逸的分子机制；基于RNA干扰（RNAi）的艾滋病毒基因治疗。

SARS病毒曾在我国广东爆发流行，并在较短时间内传播到30多个国家与地区，对人类生命健康和经济社会发展造成重大损失。近年来，国内外实验室对SARS病毒进行了大量研究工作，但对SARS病毒的发生特点和致病机制仍然知之甚少。SARS病毒虽然已得到控制，但自然界野生动物群体中还存在SARS样冠状病毒，SARS病毒再次爆发的危险依然存在。

就此武大生科院的研究人员展开了相关研究，据长江日报报道，陈宇表示，非典病毒是现在发现的最大的RNA（核糖核酸）病毒，也就是生命基因靠RNA传递，“非结构蛋白nsp14”是这个基因传递链条上至关重要的一节，不仅能够保证病毒不效复制，还给病毒加上一顶特殊的保护性“帽子”。

陈宇形象地解释，首先，它为病毒遗传信息乔装打扮，让免疫系统识别不出，采取“特洛伊木马战术”，不知不觉中将大量部队送入了要袭击的地方。 非典病毒的遗传信息是通过RNA传递的，很不稳定，容易降解，但这项“帽子”能起到保护作用。此外，它还是将其基因变成病毒生病蛋白的核心，没有这组编码，再多基因也变不成病毒。

（生物通：万纹）