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ATP依赖性DNA损伤识别机制的结构快照:UvrA通过构象变化机械探测DNA完整性
在生命活动中,DNA无时无刻不面临着各种内外源性损伤的威胁,从紫外线引起的嘧啶二聚体到化学物质导致的碱基修饰。为了维持遗传信息的完整性,生物体演化出了多种DNA修复途径,其中核苷酸切除修复(Nucleotide Excision Repair, NER)因其能够识别和修复多种结构不相关的DNA损伤而显得尤为重要。在细菌中,这一修复过程由UvrA、UvrB和UvrC三种核心蛋白协同完成。UvrA作为损伤识别蛋白,负责扫描DNA并初步定位损伤位点,然后将损伤DNA传递给UvrB进行验证,最终由UvrC执行切割操作。尽管科学家们对细菌NER途径已有数十年研究,但UvrA蛋白如何利用其ATP酶活性来识
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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三维成像揭示胰岛大小与内分泌组成影响1型糖尿病中胰岛丢失的规律
在糖尿病研究领域,胰腺中微小的内分泌器官——胰岛的奥秘始终是科学家们探索的重点。特别是1型糖尿病(T1D),其本质是机体免疫系统异常攻击并摧毁分泌胰岛素的β细胞,导致血糖调节失控。尽管医学界早已明确这一核心病理特征,但关于胰岛在健康与疾病状态下的真实样貌——包括其数量、大小、三维分布以及不同类型内分泌细胞的组成比例——仍存在诸多认知空白。传统研究多依赖于二维(2D)显微技术,这种方法犹如管中窥豹,难以全面还原胰岛在完整器官中的空间结构和细胞间复杂关系。更棘手的是,以往关于胰岛中β细胞占比约60%、α细胞占30%的经典结论,以及患者出现症状时β细胞已损失85-95%的长期观点,正受到新研究数据的
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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锥虫过氧化物酶体蛋白输入复合物的构象异质性及其调控机制的结构解析
在真核细胞中,过氧化物酶体(peroxisome)是承担脂肪酸代谢、醚磷脂合成等重要功能的细胞器。由于缺乏蛋白质合成系统,所有酶蛋白都需通过过氧化物酶体靶向信号(PTS)系统从细胞质输入。其中最常见的PTS1信号会被胞质受体Pex5识别,形成复合物后停靠于由Pex14和Pex13组成的膜转运通道。然而,这个过程中折叠蛋白如何跨膜转运、受体-底物相互作用的动态调控机制等关键问题仍悬而未解。特别是在锥虫这类病原体中,过氧化物酶体特化为糖酵解体(glycosome),其输入系统已成为治疗查加斯病(Chagas disease)的重要药物靶点,但结构生物学研究的滞后严重制约了靶向药物开发。近日《Nat
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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基于生物相容性锍盐的共价探针实现活细胞与固定细胞内源性微管蛋白的超分辨荧光成像
在细胞生物学研究领域,荧光显微镜技术犹如科学家们的"眼睛",让我们能够直观观察生命活动的动态过程。尤其是突破衍射极限的超分辨显微镜技术,将观测精度提升至纳米级别,为解析细胞精细结构提供了强大工具。然而,这些先进成像技术的发挥很大程度上依赖于荧光标记的质量——如何在不干扰蛋白质正常功能的前提下实现精准标记,始终是领域内的核心挑战。传统的标记策略主要存在两大瓶颈:一是荧光蛋白融合标记(如GFP)会引入分子量高达27 kDa的标签,相当于给目标蛋白"绑上重物",极易导致蛋白错误定位和功能紊乱;二是基于配体非共价结合的荧光探针虽体积较小,但其配体可能占据蛋白活性位点,且需要持续存在于成像环境中,容易引
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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卷曲螺旋与类肌动蛋白网络调控深部分支趋磁细菌磁小体细胞器组装的机制研究
在微生物世界的微观舞台上,有一类神奇的“活体指南针”——趋磁细菌(Magnetotactic Bacteria, MTB)。它们能沿着地磁场的方向游动,这种非凡的导航能力归功于其细胞内一种独特的细胞器——磁小体(Magnetosome)。磁小体是由磁铁矿(Fe3O4)或胶黄铁矿(Fe3S4)晶体构成,外面包裹着一层脂质膜,像一串纳米级的磁珠排列成链,使细菌能够感知磁场。尽管MTB分布广泛且表型多样,但过去几十年间,科学家们对磁小体形成机制的认识几乎完全来源于两个α-变形菌纲的模型物种。然而,在自然界中更为常见、被认为代表更古老祖先形态的,是那些“深部分支”的MTB(如属于Desulfobact
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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转录因子与cBAF通过酪氨酸介导的共相分离选择性调控染色质重塑与基因激活
基因转录的精准激活是生命活动的核心事件,它依赖于转录因子(Transcription Factors, TFs)与染色质重塑复合物在特定基因组位点的协同作用。然而,这些关键组分是如何被招募并整合到正确位置,以开启特定基因表达的,其内在的分子机制一直笼罩在迷雾之中。cBAF(canonical BRG1/BRM-associated factor)复合物是一种重要的染色质重塑复合物,在调控染色质开放状态和基因表达中扮演着关键角色。其核心亚基ARID1A的突变在多种癌症中高频出现,暗示其在维持细胞正常功能中的极端重要性。但ARID1A如何与特定的转录因子“对话”,从而实现位点特异性的染色质重塑和基
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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BPTF通过增强染色质可及性及稳定AR-FOXA1互作调控雄激素受体活性以促进前列腺癌进展
前列腺癌(PCa)是全球男性发病率最高的恶性肿瘤之一,而晚期患者从激素敏感性前列腺癌(CSPC)进展为去势抵抗性前列腺癌(CRPC)是导致死亡的主要原因。雄激素剥夺疗法(ADT)及第二代AR通路抑制剂(如恩杂鲁胺)虽能暂时控制病情,但绝大多数患者最终会产生耐药。CRPC的进展与AR信号通路的重新激活密切相关,其机制包括AR过表达、突变、剪接变体产生、共调控因子上调以及肿瘤内雄激素合成等。因此,深入揭示AR活性的调控新机制,对于开发克服CRPC耐药的新策略至关重要。溴结构域PHD指转录因子(BPTF)是核小体重塑因子(NURF)复合物的支架亚基,该复合物是一种ATP依赖的染色质重塑器。BPTF在
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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高分辨率解析人T细胞白血病病毒衣壳蛋白揭示未成熟颗粒形态新机制
在病毒学领域,人T细胞白血病病毒1型(HTLV-1)作为一种δ逆转录病毒,一直是科研人员关注的焦点。这种病毒不仅是成人T细胞白血病/淋巴瘤(ATLL)和HTLV-1相关脊髓病/热带痉挛性截瘫(HAM/TSP)的致病元凶,更令人担忧的是,目前尚无获批的特效药能够预防或治疗HTLV-1感染。与人类免疫缺陷病毒(HIV)类似,HTLV-1编码的结构多蛋白Gag在病毒组装过程中扮演着关键角色,其中衣壳蛋白(CA)域更是决定Gag多聚化的核心因素。尽管科学家们已经对多种逆转录病毒的CA蛋白结构进行了深入研究,发现其三级结构在氨基酸序列差异较大的情况下仍高度保守,但HTLV-1未成熟颗粒的形态特征却显得与
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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工程化微生物群落实现混合塑料升级回收:基于分工策略的协同生物转化
全球塑料年产量已从1950年的150万吨激增至2020年的3.67亿吨,这种"获取-制造-废弃"的线性塑料经济模式不仅消耗大量化石资源,还加剧了温室气体排放。由于合成聚合物难以自然降解,其产量增长与低效的末端管理相结合,已造成严重的全球塑料污染危机。特别值得注意的是,消费后混合塑料废物由于化学组成复杂且存在批次差异,难以作为生物制造的标准化原料,这成为实现塑料循环经济的核心瓶颈。传统上,利用单一微生物宿主进行塑料升级回收存在明显局限:既要通过复杂的基因改造赋予其降解多种底物的能力,又要平衡目标产物合成途径的代谢负荷。更重要的是,单一菌株对环境扰动高度敏感,难以适应混合塑料解聚产物组分波动的特性
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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胰岛素信号通路依赖的DAF-16/FOXO核转位脉冲在秀丽隐杆线虫生长中的全身同步性研究
在生命科学领域,胰岛素/胰岛素样生长因子信号通路是调控机体生长、代谢和寿命的核心通路。当面临饥饿、高温或渗透压变化等不利条件时,该通路的关键转录因子FOXO会从细胞质转移到细胞核内,启动一系列应激反应基因的表达,从而使机体暂停生长以应对挑战。以模式生物秀丽隐杆线虫为例,其唯一的FOXO同源蛋白DAF-16的核定位长期以来被视为胰岛素信号活性的重要指标。然而,一个长期困扰科学家们的谜团是:即使在完全相同的恒定应激条件下,群体中仍有相当大比例的线虫幼虫并未显示出明显的DAF-16核定位。这种个体间的巨大差异暗示着我们对象胰岛素信号这样的核心通路在活体中的动态行为知之甚少。传统的静态观察方法无法捕捉
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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Ran调控Importinβ表面变构通讯的分子机制
细胞核作为真核细胞的控制中心,其与细胞质之间的物质交换需要通过核孔复合物(NPC)这一精密通道。在这一过程中,Importinβ作为典型的核输入受体,负责将含有核定位信号(NLS)的蛋白质货物转运进入细胞核。这一过程的核心调控者是小型GTP酶Ran,它在细胞核内以Ran-GTP形式富集,在细胞质中以Ran-GDP形式存在。Ran-GTP梯度为核质转运提供了方向性,但几十年来,科学家们一直对两个关键机制感到困惑:Ran-GTP如何降低Importinβ对苯丙氨酸-甘氨酸富集核孔蛋白(FG-nups)的亲和力,从而促进import复合物通过核孔的选择性屏障而不是堵塞核孔?又是如何解离import复
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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CTCF通过耦联染色质远程环挤出与扩散机制调控免疫球蛋白κ轻链多样性的形成
在B淋巴细胞发育过程中,V(D)J重排是产生抗体多样性的关键环节。这一过程需要RAG核酸酶将分布在数百万碱基对范围内的V、D、J基因片段进行精准重组。特别是在免疫球蛋白κ轻链(IgK)位点,3.2 Mb的基因组区域内分布着100多个Vκ基因片段,它们以正向和反向两种取向排列,分别通过缺失连接和倒位连接方式与Jκ片段重组。这种复杂的重组模式暗示着存在多种基因组折叠机制的协同调控。长期以来,染色质环挤出和扩散被认为是三维基因组组织的两种基本机制。环挤出机制依赖黏连蛋白(cohesin)复合物沿染色质线性移动,形成逐渐增大的环状结构,这种机制具有方向性,特别有利于相同方向的基因片段连接。而扩散机制则
来源:Nature Communications
时间:2025-12-12
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ADNEX-AI:基于超声图像自动提取预测因子的可解释卵巢癌风险分层模型
卵巢癌是全球女性第八大常见癌症,也是致死率最高的妇科恶性肿瘤。在发达国家,卵巢癌的五年生存率仅为30%至50%,这主要是由于约三分之二的患者在确诊时已处于晚期。超声检查因其易得性、安全性和低成本,被国际指南推荐为评估附件包块的首选影像学方法。然而,卵巢肿瘤的良恶性鉴别诊断高度依赖于超声医师的经验水平,不同医师之间的诊断一致性存在较大差异。为了解决这一问题,国际卵巢肿瘤分析(IOTA)小组开发了ADNEX模型,这是一个经过广泛验证的风险预测工具,能够对卵巢肿瘤进行精确的风险分层,并已被整合进超声报告系统和部分厂商的超声设备中。尽管ADNEX模型性能卓越,但其应用仍依赖于超声医师手动测量肿瘤的关键
来源:npj Precision Oncology
时间:2025-12-12
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MBNL1对HIF-1α的转录后调控抑制了胶质母细胞瘤(GBM)中由缺氧驱动的干细胞特性
胶质母细胞瘤(GBM)是成人中枢神经系统最致命的实体瘤之一,其发病机制与肿瘤微环境中的缺氧状态密切相关。最新研究发现,肌blind样蛋白1(MBNL1)通过调控缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)的mRNA稳定性,在抑制GBM干细胞特性中发挥关键作用。这项研究通过患者来源的胶质母细胞瘤干细胞(GSC)模型,系统揭示了MBNL1在缺氧信号通路中的新功能,为开发靶向治疗策略提供了理论依据。### 核心发现解析1. **MBNL1对HIF-1α的调控机制** 研究团队首次证实MBNL1直接结合HIF-1α mRNA的3'非翻译区(3'UTR),通过加速mRNA降解显著降低HIF-1α蛋白水平。
来源:Neoplasia
时间:2025-12-12
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青少年特发性脊柱侧凸的等离子体蛋白质组学特征分析
本研究针对青少年特发性脊柱侧弯(Adolescent Idiopathic Scoliosis, AIS)的分子机制展开大规模蛋白质组学分析,旨在通过血浆蛋白特征揭示疾病进展的生物学基础,并开发新型筛查工具。研究团队收集了304例患者的血浆样本(235例AIS患者、69例健康对照)及67例验证样本(43例AIS、24例健康对照),采用高精度质谱技术结合机器学习方法,系统解析了AIS的蛋白质组特征及其与临床指标的关系。### 一、核心发现与机制解析1. **整体蛋白质谱特征** 通过数据独立采集(DIA)质谱技术,研究发现AIS患者的血浆蛋白谱与正常人群存在显著差异。共鉴定出1,316个
来源:Molecular & Cellular Proteomics
时间:2025-12-12
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偶然性与黏菌:对高分子量蛋白质复合物的视觉研究揭示了聚酮合酶Pks16的结构
本研究以社交 amoeba(念珠菌)为模式生物,通过结合质谱分析与冷冻电镜技术,系统性地解析了其细胞溶体系中三种重要大分子复合体的结构特征,并首次实验测定了该物种聚酮合酶16(Pks16)的三维结构。该研究不仅验证了"shotgun EM"方法在复杂生物样本中解析多蛋白复合体的可行性,更为理解多酶复合体的动态组装机制提供了新视角。一、研究背景与意义1. 念珠菌作为模式生物的独特优势作为真核生物与原核生物之间的过渡类型,念珠菌在细胞信号传导、吞噬作用、细菌感染防御等过程中展现出与哺乳动物高度保守的生物学机制。其基因组包含40个聚酮合酶基因(PKSs),这一数量在真核生物中尤为突出,但具体功能与结
来源:Molecular & Cellular Proteomics
时间:2025-12-12
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基于患者血浆的免疫蛋白质组学研究发现了用于囊性包虫病诊断的新颖棘球绦虫抗原
包虫病免疫组学生物信息学研究进展与临床应用潜力分析包虫病(Echinococcus granulosus)作为人畜共患寄生虫病,其诊断仍面临诸多挑战。本文基于免疫组学生物信息学技术,系统性地解析了包虫囊泡组织蛋白组学特征,并构建了具有临床应用价值的重组抗原诊断体系。研究采用四阶段筛选机制,结合质谱分析与酶联免疫吸附试验(ELISA),最终确定8种新型重组抗原,其诊断效能显著优于现有检测手段。一、研究背景与现状分析包虫病在全球牧区地区发病率持续高位,传统诊断依赖超声影像学检查,存在敏感性不足(早期感染漏诊率达60%以上)、依赖专业设备(单次MRI检查成本达常规血清学检测的5-10倍)等缺陷。虽然
来源:Molecular & Cellular Proteomics
时间:2025-12-12
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用于毛囊发育的皮肤类器官中空间分辨的蛋白质组学图谱分析
本研究通过空间蛋白质组学技术,系统解析了人诱导多能干细胞(hiPSC)来源的皮肤器官模型中毛囊发育全过程的动态蛋白质表达图谱。研究以毛囊形成的关键时间节点(D55至D170)为对象,结合激光显微切割和质谱分析技术,首次构建了毛囊从胚胎期形态形成到成熟衰老的六阶段空间蛋白质组学数据库,揭示了不同发育阶段蛋白质表达谱的时空特征及其功能关联。在方法学层面,研究团队创新性地采用人源化皮肤器官模型进行体外模拟。通过调控Wnt、Notch和Shh等核心信号通路,成功诱导hiPSC分化形成具有完整毛囊结构的类器官。激光显微切割技术精准分离出不同发育阶段(毛芽形成、毛尖形成、毛囊显现、初期成熟、完全成熟、衰老
来源:Molecular & Cellular Proteomics
时间:2025-12-12
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尿路上皮标志物UPK2揭示具有独特分子与组织学特征的侵袭性结直肠癌
在全球范围内,结直肠癌(Colorectal Cancer, CRC)是癌症相关死亡的第二大原因,其治疗策略和预后评估高度依赖于肿瘤的分期、错配修复(Mismatch Repair, MMR)状态以及肿瘤形态学特征。尽管分子分型已经为精准肿瘤学带来了变革,例如针对血管内皮生长因子A(VEGF-A)和表皮生长因子受体(EGFR)的单克隆抗体疗法,但CRC依然具有显著的异质性,约20%的患者在初诊时已发生转移。因此,识别新的、能够更精细划分CRC亚群并预测其临床行为的生物标志物,对于改善患者预后至关重要。近年来,研究人员在探索罕见的侵袭性CRC亚型——微乳头状癌时,意外地发现了一个有趣的现象:一部
来源:British Journal of Cancer
时间:2025-12-12
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“科学趣味日”:让小学生亲近自然与微生物学的契机
英国埃塞克斯大学开展的“科学趣味日”活动(Science Fun Days)针对9至11岁小学生,旨在提升他们对微生物的认知并激发科学兴趣。活动通过实验室实践、户外探索和互动讲座等形式,结合微生物与日常生活、环境的关联性,打破学生对微生物的负面刻板印象(如仅将其视为致病菌)。以下是关键发现与分析:### 一、活动背景与目标英国科学教育体系在小学阶段鲜有系统微生物课程,且多数学生缺乏与科学家的直接接触。后疫情时代,公众对微生物的误解加深,部分学生甚至因卫生顾虑拒绝接触自然环境。埃塞克斯大学自2024年起连续两年举办“科学趣味日”,通过多维度活动设计,将微生物知识融入熟悉主题(如食品、健康、生态)
来源:Microbial Biotechnology
时间:2025-12-12