BioTechniques关注北大清华抢发研究成果

【字体: 时间:2015年10月23日 来源:生物通

编辑推荐:

  2015年9月14日,《Science Bulletin》发表了清华大学张生家(Sheng-Jia Zhang)课题组的一篇论文。该论文提到了一种新的遗传工具,可以与光遗传学相似的方式操纵神经元激活。但是,这项研究结果和论文发表的方式,都出现了问题。

  

生物通报道:一些动物有感应磁场的能力,但是这种独特技能背后的分子机制,仍然是一个谜。最近,一组研究人员提出了一个新的遗传证据,将一个蛋白确定为可能的磁受体蛋白。但是,围绕着这一研究结果出现了争议。

2015年9月14日,《Science Bulletin》发表了清华大学张生家(Sheng-Jia Zhang)课题组的一篇论文。该论文提到了一种新的遗传工具,可以与光遗传学相似的方式操纵神经元激活。但在这项研究中,作者不是把光用于激活靶蛋白,而是利用外部磁场来打开他们感兴趣的蛋白质。如作者所描述的,这样一种“磁遗传学(magnetogenetic)”的方法,可能是非侵入性地操纵特定细胞的一种独特工具,这样一个系统能够阐明最广泛研究但却知之甚少的动物行为。但是,这项研究结果和论文发表的方式,都出现了问题。相关阅读:9月王牌聚焦:学术之争与论文发表之争。 


感测磁场
我们都知道,在冬季的几个月里,鸟能飞行几百到几千英里,寻找一个理想的位置,用于交配或寻找最佳的食物来源。鸟类导航这些长距离的方式,已经被科学家研究了一段时间。它们似乎能感觉到地球的磁场,并将其用作方向的线索。鸟类不是感知磁场的唯一动物,其他动物似乎也能感知磁场,2008年在《PNAS》发表的一项研究甚至表明,奶牛在野外能根据地球的磁场确定方向。细菌也表现出感知磁场的能力,并使用这些输入信号作为行为的线索。

虽然这类研究已经清楚地表明,某些动物可感应磁线索,但是,动物体内感应磁场的生物分子和遗传途径,多年来一直是一个谜。研究人员一直很想解开这个谜。今年六月,美国德克萨斯大学奥斯丁分校的一组科学家,在《eLife》杂志上发表的一项研究,确定了秀丽隐杆线虫用于定位的磁敏神经元。作者发现,当线虫钻入土壤时,可根据地球的磁域进行定位,以至于来自世界不同地区的线虫种群,可根据自己的地理位置迁移到不同角度的土壤中。但是该论文第一作者Andres Vidal-Gadea和他的同事们,除了这些最初的行为观察之外,还识别出一套特定的神经元,可影响地磁的穴居活动。他们发现,定向能力——可让线虫进行磁敏感性的掘洞行为,需要TAX-4环核苷酸门控离子通道(在AFD感觉神经元中被发现)。

Vidal-Gadea和他同事的研究,首次指出了动物感知磁场的一个可能的磁敏元件分子或遗传途径。他们的结论表明,至少对线虫而言,响应磁场线索,对正常的土壤挖掘行为是至关重要的。发现磁场传感的分子基础,一直是研究“行为受磁场影响的动物”的科学家所面临的最大挑战之一,但是Vidal-Gadea使用线虫,一种很易于处理的模式生物,对于这种能力的分子和遗传因素有了更深入的了解。

免费索取Life Tech蛋白质组学产品信息

寻找分子磁性传感器?
在九月初,张生家和同事也利用线虫,试图理解磁敏感性并用其作为工具。在《Science Bulletin》发表的研究中,作者声称已经确定了一个单一的蛋白质,称为铁硫簇集蛋白1(Isca1),它可以被外部磁场激活。

张生家的研究论文一个好奇点是,作者如何专注于利用人类基因Isca1的鸽子同系物,对线虫进行遗传操作,而不是将这个蛋白定义为磁敏元件。他们的数据表明,在HEK-293细胞和培养的神经元中,当应用外部磁场时,Isca1基因的转染可导致一致的去极化和钙流动。也许更有趣的是,当作者将Isca1转基因导入线虫myo-3肌细胞,然后施加外部磁场时,蠕虫做出了收缩响应。这些结果似乎表明,Isca1可能是被发现的第一个磁敏元件分子。然而,围绕着这篇研究论文,已经出现了争议。

张生家的文章是在2015年9月9日收稿的,然后在2天之后被接收。这样快速的转变对于大多数研究人员来说可能是令人惊讶的,但也是可能的。然而,麻烦出现了10天以后,Nature News报道称,另一名研究人员——北京大学的生物物理学家谢灿宣称,张生家的研究小组使用了自己的数据用于出版,违反了研究人员先前达成的协议。

谢灿向Nature News解释说:“我从来没有真正的担心,是因为我们都认为,本文确定的蛋白应该是第一个。”张生家在Science Bulletin的文章中描述了这个蛋白在磁遗传学的应用。这场争论致使北大和清华两所大学建议,在找到解决方案之前,将张生家发表在Science Bulletin上的论文撤回。

谢灿和张生家是否确定了第一个真正的磁受体分子,这个问题可能不得不等待更长的时间,才能使出版问题得到解决。然而,我们要明确的一点在于,通过利用线虫,研究人员更加接近于理解“动物如何利用一个可检测的遗传平台来感知磁场”,这项工作将来有望解释动物行为的一个重要部分。

(生物通:王英)

生物通推荐原文:
1. Long et al. 2015. Magnetogenetics: remote non-invasive magnetic activation of neuronal activity with a magnetoreceptor. Science Bulletin. DOI: 10.1007/s11434-015-0902-0

2. Begall, S., Červený, J., Neef, J., Vojtěch, O. & Burda, H. Magnetic alignment in grazing and resting cattle and deer. Proc. Natl Acad. Sci. USA 105, 13451–13455 (2008).

3. Vidal-Gadea A et al. 2015. Magnetosensitive neurons mediate geomagnetic orientation in Caenorhabdtis elegans. eLife 4:e07493

 

 

 

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 仪器云展台 | 实验云展厅 | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 免费试用 | 有奖调研

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号