近期《自然》杂志聚焦中国科学家

【字体: 时间:2006年10月27日 来源:生物通

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  《Nature》杂志始创于1869年,由Nature出版集团(The Nature Publishing Group,简称npg)发行,影响因子稳定在30以上,其系列月刊杂志的影响因子也相当高,基本代表了本学术的最高水平。因此在《自然》及其系列子刊中发表相关研究进展,也从一个侧面证明了研究成果得到了业内人士的认可。

  

生物通综合:《Nature》杂志始创于1869年,由Nature出版集团(The Nature Publishing Group,简称npg)发行,影响因子稳定在30以上,其系列月刊杂志的影响因子也相当高,基本代表了本学术的最高水平。因此在《自然》及其系列子刊中发表相关研究进展,也从一个侧面证明了研究成果得到了业内人士的认可。

近期《Nature》杂志及子刊频频发表中国科学家发表的研究成果,颇为引人注目。

10月26日《Nature》

  1. 中科院遗传与发育研究所:RNA介导的DNA甲基化中ARGONAUTE4的作用

    ARGONAUTE4 (AGO4)是一种在反向重复序列引发的RNA指导的DENA甲基化过程中的关键因子,在10月26日《Nature》杂志上,来自冷泉港实验室,以及纽约州立石溪大学(Stony Brook University)联合中国科学院遗传与发育研究所植物遗传国家重点实验室,以及北京生命科学研究所(NIBS)等处的研究人员(第一作者同属于冷泉港和NIBS)就这一方面发表了研究报告。报告指出AGO4能够包括源自转位因子和重复性元件的siRNA(小干扰RNA)在内的小RNA结合,并且降解靶标RNA转录本。
  2. 中科院地球化学研究所:水合作用对地幔物质电导性的影响 

    地幔的性质(如粘度和熔化温度)受含水量严重影响。然而,确定地幔含水量仍然富有挑战性。曾有人提出,橄榄石的水合作用是岩流圈(地壳和上层地幔下面的可变形层)高电导性的原因,但水对这些物质的影响(通过氢的结合而产生)尚未在实验室中确定。现在,两个小组报告了关于氢对橄榄石电导性影响的实验结果。他们都发现,少量氢能急剧增加电导性,但它们关于这种水合作用是否能够解释所观察到的地幔电导性的结论却不一致。显然,需要进行更多工作来确定这种偏差背后的因素

 10月19日《Nature》

中国农业大学:ABAR

来自中国农业大学生科院植物生理学与生物化学国家重点实验室(China State Key Laboratory of Plant Physiology and Biochemistry)的研究人员确定了一种ABA受体ABAR/CHLH在ABA信号传导中的重要作用,为植物激素研究带来了突破性的进展。这一研究成果公布在本期(10月19日)英国著名杂志《Nature》上,这也是近年来中国农业大学首次在《Nature》杂志上发表文章。

参予本次研究的包括中国农业大学博士生导师张大鹏教授(通讯作者),沈元月(Yuan-Yue Shen),王小方(Xiao-Fang Wang)和吴福青(Fu-Qing Wu)(三人同为第一作者)。

脱落酸(Abscisic acid,ABA)是一种天然植物生长激素,被称为植物的“抗逆诱导因子”,这是因为脱落酸能够启动植物的抗逆基因,诱导植物体内的抗逆免疫系统,提高植物对寒、旱、病虫害、盐碱的抗性,同时在调控植物生长发育、提高作物品质等方面也具有重要的生理活性作用和应用价值。

虽然目前已经发现结合RNA的蛋白FCA是一种脱落酸受体,参与对开花和根的形成的控制,但是有关脱落酸对种子发育和气孔开度(stomatal aperture)的关键性作用过程中脱落酸的受体了解并不多,也没有具体确定受体是哪些。中国农业大学的研究人员之前从蚕豆(broad bean)中识别了一种气孔信号传导的ABA绑定蛋白(ABA-binding protein,ABAR),这种蛋白的基因可以编码Mg离子鳌合酶(Mg-chelatase ,CHLH)的H亚基——这一亚基是叶绿素的生物合成以及植物质体向细胞核信号传导(plastid-to-nucleus)过程的关键成员。

在这一基础上,研究人员发现拟南芥ABAR/CHLH也可以特异性的结合ABA,并且介导ABA信号传导:对种子萌芽,萌芽后生长以及气孔发育有正调控作用,这说明了ABAR/CHLH是一种ABA受体。除此之外,研究人员发现ABAR/CHLH也是一种在绿色和非绿色组织中普遍表达的蛋白,这也表明ABAR/CHLH也许能在植物整体水平上参予ABA信号传导。

 9月21日《Nature》

北京生命科学研究所:dyskerin突变致病机理

来自北京生命科学研究所(National Institute of Biological Sciences,NIBS)叶克穷博士和李玲博士发表了催化假尿嘧啶形成的H/ACA RNA蛋白质完整复合物的空间结构,为dyskerin突变致病机理提供了一些启发,为近一步研究H/ACA RNP复合物在催化假尿嘧啶形成、核糖体RNA剪切和端粒酶功能中的作用提供了基础。这一研究成果公布在9月21日《Nature》杂志上(之前公布了在线版)。

这一研究项目受到科技部863项目和北京市政府资助,在北京生命科学研究所完成的。晶体衍射数据的采集获得了日本SPring-8同步辐射光源的支持。该工作还得到段景绮、康彦勇和王伟同学的帮助。

假尿嘧啶是最普遍的RNA修饰形式。假尿嘧啶也被称为鸟嘌呤、腺嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶以外的第五种碱基。核糖体RNA就含有大量的假尿嘧啶,这些保守的假尿嘧啶位于核糖体关键功能区,一直被认为和核糖体的结构和功能有重要关系。H/ACA 复合物是一类从古细菌到人类高度保守的假尿嘧啶合成酶,主要催化核糖体RNA特定位点上的尿嘧啶转化为假尿嘧啶。H/ACA复合物也是目前发现最复杂的假尿嘧啶合成酶,由四个蛋白质Cbf5/dyskerin, Nop10, Gar1和L7ae,还有一条决定修饰特异性的H/ACA 向导RNA组成。该酶独特之处在于向导RNA的功能:向导RNA通过和底物RNA被催化的尿嘧啶两边的碱基序列互补配对来选择特定的修饰位点。这种由RNA介导的底物识别机理赋予了该酶“可编程”的能力,当复合物和不同的向导RNA结合后,就可以识别不同的底物位点。有近百种人源H/ACA RNA指导着假尿嘧啶的生物合成。另外,某些H/ACA 复合物还参与核糖体RNA的剪切加工,参与人类端粒酶的组成。基因分析已经证明该复合物中的dyskerin蛋白质突变可以引起一种罕见的“先天性角化不良”(dyskeratosis congenita) 遗传病。

研究人员利用X射线晶体衍射技术解析了H/ACA 完整复合物的三维结构(见下),这一工作大大增进了对这类合成酶组织形式和工作原理的认识。晶体结构显示其中L7ae, Nop10 和Cbf5三个蛋白质和H/ACA RNA直接结合,导致该RNA的底物识别序列恰好位于催化反应中心附近,为向导RNA识别底物提供合理的位置。研究人员还构造了一个底物结合模型,模型显示了向导RNA如何和底物结合,从而使被修饰的尿嘧啶定位在反应中心。另外晶体结构显示Gar1蛋白不直接结合RNA,作者提出Gar1可能通过跟Cbf5的相互作用来控制底物的结合与释放。该工作也为dyskerin突变致病机理提供了一些启发,为近一步研究H/ACA RNP复合物在催化假尿嘧啶形成、核糖体RNA剪切和端粒酶功能中的作用提供了基础。

文章的审稿人评价该工作“显著提高了对H/ACA 复合物各个组分功能以及对催化相关结构的理解”,“是一项对RNA修饰领域十分重要的贡献。”

《自然》子刊

  1. 香港大学:《Nature-Genetics》、《Nature-Medine》等出研究成果

    香港大学是香港历史最为悠久的全科大学,有着极高的声誉和学术水平,近期香港大学微生物系,病理学系分别在《Nature》杂志子刊《Nature-Genetics》和《Nature-Medine》上发表了有关癌症研究和H5N1方面的研究成果,另外在Nature出版社《British Journal of Cancer》杂志上也发表了有关肝癌的研究进展.

    在第一篇有关MLH1基因甲基化(属于生殖细胞表型突变(Epimutation))的研究中,香港大学Queen Mary 医院(Queen Mary Hospital)病理学系等处的研究人员针对这一影响人类遗传性癌症综合病症的基因进行了家族遗传追踪,他们报道了一个三代连续遗传生殖细胞等位基因特异性和MSH2 mosaic hypermethylation的家族(没有发现DNA错配基因突变)。这是第一次的发现,并且也许也是一个不同于孟德尔遗传学说的遗传疾病机制。

    H5N1的相关研究自禽流感第二次暴发之后倍受关注,牛津大学临床研究系联合香港大学微生物学系新发传染性疾病国家重点实验室,以及越南Pediatric Hospital Number One通过体外实验和动物实验,发现病毒复制的广度和密度对于疾病发病机理是非常重要的,这也与之前所假设的并不完全相同。这篇发表在《Nature Medicin》上的研究报告指出高病毒负荷(high viral load)和导致的密集的炎症反应是流感病毒H5N1的关键所在。

  2. 上海植物生理生态研究所:一种与耐盐性相关的基因

    在10月出版的《自然—遗传学》杂志上,来自中科院上海植所和美国加州大学的研究人员报道说他们在水稻中鉴别出一种与耐盐性相关的基因。这篇文章的通讯作者是中国科学院植物生理生态研究所植物分子遗传国家重点实验室的林鸿宣和加州大学伯克力分校的栾升。

    土壤含盐量是限制全球农作物产量的关键因素。从基因的角度深入认识自然界中耐盐作物,有助于发展新的转基因工程以提高农作物能抵御环境中的高盐问题。

    Nona Bokra是一种特别的水稻品种,林鸿宣等人发现,Nona Bokra耐盐性缘于一种名为SKC1的基因变异。SKC1编码一种运送钠的蛋白质,这种蛋白质负责在农作物的根部与顶部间循环运送钠离子,在根部其它运送器的帮助下,SKC1可促进钠离子的排除。另一水稻品种Koshihikari对盐非常敏感。研究人员发现:SKC1基因在Nona Bokra中活跃程度比在Koshihikari中强多了,原因是两种SKC1蛋白质中有4个氨基酸是不同的。
  3. 浙江大学:《Nature-Biotechnology》系列文章解析芯片技术

    生物通报道:来自美食品药物管理局(US Food and Drug Administration,FDA)国家毒物学研究中心(National Center for Toxicological Research),浙江大学药物信息学研究所,联合安捷伦科技公司(Agilent Technologies),GE通用电气医疗集团(GE Healthcare),Z-Tech有限公司,昂飞公司(Affymetrix, Inc.),以及Applied Biosystems(ABI)等处的研究人员外源RNA对照(external RNA controls,ERC)行为和效用进行了多平台的评估,为更好的描述未来多平台分析性能(assay performance)评估中ERC的使用提供了一个基础。这一研究成果公布在《Nature》杂志子刊《Nature-Biotechnology》上。

    参予这一研究的浙江大学代表是药物信息学研究所的范骁辉(Xiaohui Fan)研究员,领导这一实验的是来自FDA的石乐明(Leming Shi,音译,毕业于湖南大学,中国科技大学获得硕士学位,中科院化学所获得博士学位,简介见下一页),并且在同期《Nature-Biotechnology》的MAQC专题中,另外两篇由他领导完成的实验结果也围绕这一方面展开了描述,其中有关MicroArray Quality Control (MAQC)项目的研究文章值得一看,涉及到的参予单位达51所,是一项国际化的研究进展。

    在过去的十年里,芯片技术已经在基因表达研究中起到了举足轻重的作用,带来了深广的影响。但是随着利用不同芯片平台获得相异甚至大相径庭的结果逐渐增多,许多人产生了对这一技术可靠性的质疑争论。芯片质量控制(MicroArray Quality Control,MAQC)计划因而得以诞生,作为一个标准将对相关数据分析和争论进行评定。

    外源RNA对照(External RNA controls,ERCs)是MAQC的一个重要部分,对于芯片分析性能测评也是非常重要的一个指标,但是在各研究团体中并未能得到充分利用。在这一研究报告中,研究人员对两类ERCs进行了评估:其中一类在样品扩增和标记之间加入到总RNA中,另外一类怎是在杂交之前加入到copyRNAs (cRNAs)中,通过多商业芯片平台(multiple commercial microarray platforms获得了ERC浓度反应曲线(concentration-response curves),辨认出在分析过程中出现问题的分析以及潜在的变量来源,除此之外研究人员也对不同的ERC类型的行为进行了检测。这些ERC评估将为未来的多平台分析性能评估中ERC的更好使用提供了一个基础。

(生物通:张迪)


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