F1000：值得关注的基因组研究论文

　　

生物通报道：“F1000（Faculty of 1000 Medicine）”又名“千名医学家”，是由美国哈佛大学和英国剑桥大学等全世界2500名国际顶级医学教授组成的国际权威机构。其中近期最受关注的七篇基因组研究和遗传学研究论文如下：

M. Jaskelioff, et al., "Telomerase reactivation reverses tissue degeneration in aged telomerase-deficient mice," Nature, 469:102-6, 2011. Evaluations by Igor Kogut and John Cambier, National Jewish Med and Research Center; Charles Streuli, Univ of Manchester; William Hahn, Dana Farber Cancer Inst; Preston Estep and Martha Bulyk, Brigham and Women's Hosp, Harvard Med School; Tobias Dansen and Boudewijn Burgering, Univ of Utrecht.

哈佛科学家最近破天荒地令年老的老鼠器官获得新生，成功逆转衰老过程，这项突破成果或有望防治脑退化症(老人痴呆症)、糖尿病和心脏病等疾病，甚至有望打开永恒青春的奥秘，进一步迈向研制“长生不老药”。

所谓“端粒”，是指染色体末端的DNA重复序列，作用是保持染色体的完整性。“端粒”的长度反映着细胞复制史及复制潜能，被称作细胞寿命的“有丝分裂钟”。

报道称，科研人员将这些老鼠分为两组，把一种名为“TERT”的定时释放药物，植入其中一组老鼠的皮下，重启它们体内休眠的“端粒”基因。

结果在短短2个月内，有注射TERT的老鼠体内长出许多新的细胞，主要器官运作功能改善，身体差不多完全“返老还童”，当中雄性的老鼠更恢复生育功能。实验鼠最终活到正常鼠的寿命，但并不比普通鼠寿命长。

进行研究的德皮尼奥博士表示，实验鼠对人类而言，就像一个40岁的人，身体未老先衰像80多岁的老人，而这项实验逆转衰老过程，把他变回50岁一般。

不过，要把这一科技应用于人体身上将会较为困难，老鼠一生中都能制造端粒，但是人类到成年后便会自动“关掉”这种，从而阻止细胞增长失控，以免转化成癌症。因此，提升人体的“端粒”水平虽然或有助减缓衰老速度，但同时增加患癌的风险。

J. Rabl et al., "Crystal structure of the eukaryotic 40S ribosomal subunit in complex with initiation factor 1," Science, 331:730-6, 2011. Evaluations by Daniel Gallie, Univ of California; Daniel Wilson, Ludwig Maximilian Univ Munich.

E. Sahin, et al., "Telomere dysfunction induces metabolic and mitochondrial compromise," Nature, 470:359-65, 2011. Evaluations by Lucio Comai, Keck School of Med, Univ of Southern California; Kevin Conley, Univ of Washington.

最近对端粒（染色体端部的保护性末端）和线粒体之间的一个功能联系的揭示，提出这样一个可能性：二者都可能涉及与衰老相关的过程。现在，对来自小鼠心脏和肝脏组织的造血干细胞的转录组（全部RNA内容）所做的一项分析，表明存在一个“端粒- p53-PGC”轴线，这个轴线将端粒功能丧失与器官功能降低联系了起来，而且也可能与跟年龄相关的病变联系了起来。在端粒丧失功能的小鼠中，p53-调控的细胞生长停滞被激活，接着它又抑制PGC-1α 和 PGC-1β（代谢过程和线粒体过程的主要调控因子）。这会导致线粒体质量减少、线粒体功能丧失和ATP生成量减少、糖生成受损、心肌功能受损和活性氧增加。

K. Bebenek, et al., "Replication infidelity via a mismatch with Watson-Crick geometry," Proc Natl Acad Sci, 108:1862-7, 2011. Evaluations by Ulrich Hubscher, Univ of Zurich; Rieko Yajima and Katsu Murakami, Pennsylvania State Univ.

Y. Taniguchi, et al., "Quantifying E. coli proteome and transcriptome with single-molecule sensitivity in single cells," Science, 329:533-8, 2010. Evaluation by Daniel Hebenstreit and Sarah Teichmann, MRC Laboratory of Mol Biol.

人类首次实现了对物种在整个表达谱范围内的蛋白表达噪声测量。该项成果是单分子技术与系统生物学交互融合的典范，预示了单细胞基因表达分析时代的来临。

在基因表达研究领域，传统的研究方法是在同等条件下磨碎大量细胞，然后测量基因产物的数量，例如mRNA和蛋白。然而最近的研究却发现，看起来完全相同的单个细胞实际上表达水平完全是随机的，存在着巨大的个体差异，科学家称之为“噪音”。科学家们在研究单细胞生物体的“噪音”时发现，即使是基因完全相同的细胞其行为也是完全不同的。测量不同生物体内的蛋白表达噪音可以帮助科学家们了解生命的演化和功能。

哈佛大学化学与生物化学系谢晓亮组最新的研究成果将该领域带入了一个新的高度。他们报道了大肠杆菌的1018个基因在单个细胞内的绝对表达数以及各个细胞间的差异，这些基因占了大肠杆菌全基因组的四分之一左右。他们还同时测量了其中137个大量表达的基因的mRNA分子数量。

尽管在同基因组细菌群的细胞中，蛋白和mRNA拷贝数差异巨大，不过通常数量较小，难以在单分子水平上检测。谢晓亮组的研究人员利用自己搭建的一套全新的大肠杆菌黄色荧光蛋白融合库，成功地实现了单个细胞内在单分子水平对整个表达谱范围内的蛋白和mRNA的定量分析。

该项研究有两个惊人的发现。首先，20％的蛋白质表达水平很低，小于每个细胞一个分子。研究人员发现当表达水平较低的时候，几乎所有的蛋白分布均可用两个参数的伽玛分布来描述，也就是mRNA的转录速率和每个mRNA分子表达为蛋白质的数量。而当表达水平较高的时候，分布图被其他的外部噪音所充斥。

C. Lukas, et al., "53BP1 nuclear bodies form around DNA lesions generated by mitotic transmission of chromosomes under replication stress," Nat Cell Biol, 13:243-53, 2011. Evaluations by Antony Carr, Univ of Sussez; Junjie Chen, Univ of Texas M. D. Anderson Cancer Center.

R.D. Bickel, et al., "Composite effects of polymorphisms near multiple regulatory elements create a major-effect QTL," PLoS Genet, 7:e1001275, 2011. Evaluations by Deborah Charlesworth, Univ of Edinburgh; Casey McNeil and Stuart Macdonald, Univ of Kansas.

“Faculty of 1000 Biology”创办于2002年1月，是一种在线科研评价系统，其推荐原则立足于论文本身的科学意义而非发表在什么杂志上。该系统根据全球2300多名资深科学家的意见，提供对近期发表的生物科学论文的快速评论，目的是帮助广大科研人员遴选和发现有价值的研究工作。该机构专家根据论文对当前世界生物医学和临床实践的贡献程度和科学价值，每年对全球SCI文章总数不足千分之二的优秀精品医学论文进行推荐和点评，并赋予“F1000论文”称号向医学界推荐，涵盖了医学各个学科，是一项很高的学术荣誉。

（生物通：万纹）