中国科学家11月参与发表多篇Nature文章

【字体: 时间:2017年11月28日 来源:生物通

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  11月中国学者参与的多项研究在Nature杂志及其重要子刊上发表,其中包括胶质细胞-神经元信号的遗传多态性能调节衰老的速度,侏罗纪燕辽生物群滑翔型树贼兽揭示哺乳动物中耳结构新型式,以及一种全新概念的测序方法——纠错编码(简称ECC)测序法。

  

生物通报道:11月中国学者参与的多项研究在Nature杂志及其重要子刊上发表,其中包括胶质细胞-神经元信号的遗传多态性能调节衰老的速度,侏罗纪燕辽生物群滑翔型树贼兽揭示哺乳动物中耳结构新型式,以及一种全新概念的测序方法——纠错编码(简称ECC)测序法。

来自中科院神经科学研究所等处的研究人员发现胶质细胞-神经元信号的遗传多态性能调节衰老的速度,从而解析了个体之间衰老速度差异之谜。研究组利用秀丽线虫这一模式生物探讨个体之间衰老速度差异的遗传机制。秀丽隐杆线虫是一种可以独立生活的微小动物(成虫体长仅1毫米), 其遗传背景清楚、生活史短、行为清晰,是目前研究衰老的重要模式生物,许多重要的调控衰老的信号通路是在线虫中首先发现的。他们发现来自世界不同地区的野生线虫在雄性交配、进食和运动能力方面随衰老退化速度存在着显著差异。通过进一步研究,他们发现一个全新的神经肽(RGBA-1)及其受体(NPR-28)编码基因上存在单核苷酸多态性(SNP),这些遗传多态性导致了野生型线虫雄性交配等行为能力退化速度不同。

研究人员通过深入研究发现,该神经肽由胶质细胞释放,作用于5-羟色胺能和多巴胺能神经元上NPR-28受体,抑制了由蛋白去乙酰化酶SIR-2.1介导的线粒体应激反应,进而调控线虫衰老速度。野生型品系间存在的遗传多态性造成了RGBA-1神经肽分泌量或NPR-28受体活性不同,使得该信号通路的强度不同,最终导致线虫衰老速度差异。他们还对RGBA-1和NPR-28编码基因所在的基因组区域进行了群体遗传学和进化分析,确定了RGBA-1和NPR-28的祖先型等位基因(allele)形式,并且证明这两个基因所在的遗传区域可能在进化过程中受到了正向选择。

这项研究首次揭示了个体之间衰老速度差异的遗传基础,发现一条新的信号通路调控动物衰老,阐明了神经肽介导的胶质细胞-神经元信号在衰老速度调控中的重要作用,是近年来衰老领域取得的重要突破。调控个体之间衰老速度差异的基因已经历了长期的进化选择,对生长和繁殖一般没有不良影响,有望成为抗衰老的潜在靶点。该工作为抗衰老研究提供一个全新视角,进一步解析个体之间衰老差异将有助于我们系统地理解健康衰老的调控机制。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所与中美数家研究机构的研究人员联合发布了于晚侏罗纪早期燕辽生物群树贼兽一个新种——阿霍氏树贼兽的研究成果。

贼兽类是已经绝灭的哺乳动物类群,生活在晚三叠世到晚侏罗世的北方大陆,是哺乳动物中出现最早的分支之一,其分类地位一直存在争议。早在1847年,贼兽的化石标本便在欧洲发现。从那以后,尽管陆续有新材料发现,但绝大多数标本均为零散的牙齿,只有极少的破碎颌骨。直到2013年金氏树贼兽以及随后的神兽、仙兽、翔齿兽、祖翼兽等在《自然》上的系列报道,才逐渐揭开了地史时期贼兽类这个绝灭哺乳动物类群的重要形态学特征。

阿霍氏树贼兽全身骨骼纤细,前后肢骨骼伸长,前后肢之间具主侧翼,颈部和前肢间具前翼,以及尾部和后肢间具尾翼,皮翼上有规律排列的毛发,长且可以展开毛发的尾部。它们手掌、脚掌都有伸长的指(趾)骨,体现了具抓握、攀缘能力的骨骼特征。这些综合特征和现生的有袋类、啮齿动物中的滑翔物种非常近似。到目前为止,燕辽生物群中的所有贼兽类属种,均来自距今约164-159百万年前这一时间段,都呈现出适应树栖、具有滑翔能力的特征,代表着一个在侏罗纪森林环境中多样性较高的树栖类群,在时代上仅次于2006年发表的已知最早的中生代滑翔哺乳动物,产于内蒙古宁城道虎沟、同属燕辽生物群的翔兽(距今约为168-164百万年前)。

除了适应滑翔的特征和精细结构,阿霍氏树贼兽还保存有早期哺乳动物中最为完整的中耳结构。哺乳动物中耳的演化,一直是脊椎动物演化中的一个经典课题。至少从1837年开始,人们就认识到哺乳动物中耳的听小骨,是由与爬行动物颌关节有关的几块骨头演化而来的。中国学者最新发表Nature文章

此外,北京大学生物动态光学成像中心等处的研究人员报道了一种全新概念的测序方法——纠错编码(简称ECC)测序法。ECC测序法采取一种独特的边合成边测序(SBS)策略,利用多轮测序过程中产生的简并序列间的信息冗余,大幅度增加了测序精度。

研究人员首先从化学原理上对荧光发生测序技术中的荧光标记分子进行了结构优化,设计合成了具有不同波长、更优性能的测序底物分子,并对聚合酶参与的各阶段反应动力学进行了细致的测量和建模;在深入理解荧光发生测序化学反应速度、完成度、副反应等关键技术细节的基础上,完善了ECC测序原理样机的搭建,不断迭代优化测序反应条件和信号采集流程;从数据入手,构建了精确的测序信号失相模型并提出了次级延伸理论,并据此开发出算法软件对测序反应失相过程做出了合理简化使其具备了实用性。

在ECC测序法中,序列信息的冗余来自黄岩谊课题组新发展的“对偶碱基荧光发生”SBS测序流程,该流程通过对测序试剂按对偶碱基分为两两匹配的三组,并对待测DNA序列进行三轮独立测序,继而产生三条互相正交的简并序列编码。这三条编码可互为校验,后续不但能够通过解码推导出真实碱基序列信息,而且具备对单轮测序错误位点的校正能力。

ECC编码和解码策略已被广泛应用在信息通讯和存储等其它领域中,并被证实可以有效检测和纠正数据传输或存储时发生的错误。此次黄岩谊团队在测序技术中首次引入冗余编码概念,通过和低错误率的荧光发生测序技术巧妙结合,在实验室搭建的原理样机上获得了单端测序超过200碱基读长无错误的实验结果。一种全新概念的测序方法

(生物通)
 

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