-
综述:tRNA作为噬菌体防御中的毒素靶标,同时也是针对感染失败(abortive infection)进行反击的重点
噬菌体与宿主细菌之间的进化博弈催生了多种基于tRNA的防御机制。本文系统梳理了细菌通过毒素-抗毒素系统干扰宿主tRNA功能,而噬菌体则通过编码特异tRNA进行反制的三维对抗体系。研究显示,细菌防御系统已形成完整的分子工具箱,涵盖磷酸化、核苷转移酶活性、切割酶及稀有密码子调控等多样化策略。在直接作用机制方面,RelA-SpoT家族的FaRel2毒素通过3'接受茎末端腺苷的磷酸化修饰,阻断氨酰转移酶活性。这种修饰具有严格的碱基特异性, FaRel2仅识别甘氨酸和苏氨酸的tRNA分子,其作用位点精准定位在G1-C72至Pu5-Py68的5核苷酸序列。值得关注的是,该毒素通过改变靶标tRNA的接受茎构
来源:Current Opinion in Microbiology
时间:2025-12-23
-
Try和Amy在青鳉(Oryzias latipes)的摄食、消化、生长和发育中的作用:来自比较基因敲除研究的见解
摘要鱼类的消化酶在幼体阶段对食物消化至关重要,但目前仍缺乏能够充分证明这些消化酶功能及其必要性的证据。在这项研究中,我们首次利用 clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/CRISPR-associated 9 (Cas9) 技术在日本青鳉(Oryzias latipes)中生成了胰蛋白酶(try)基因和淀粉酶(amy)基因。删除 try 基因后,try−/− 青鳉幼体的胰蛋白酶表达显著下降,消化能力也随之减弱;在孵化后 8.5 小时时,这些幼体的消化道中观察到了未完全消化的卤虫。此外,在孵化后 15
来源:Journal of Zhejiang University-SCIENCE B
时间:2025-12-23
-
全球变暖背景下蔬菜作物耐热性的分子机制与育种策略研究
全球气候变暖正对农业生产构成严重威胁,其中蔬菜作物因其对高温的高度敏感性而尤为脆弱。研究表明,气温每升高1°C,主要谷类作物产量将下降3-7%,而蔬菜作物的产量损失更为显著,例如马铃薯在花期遭遇高温和干旱胁迫时减产可达35%,番茄在42-45°C下果实坐果率和产量下降超过95%。这种脆弱性不仅源于高温对植物生理过程的直接破坏,还与蔬菜作物相对缺乏系统的耐热性研究有关。目前,关于作物耐热性的研究多集中于水稻、玉米和小麦等主粮作物,对蔬菜作物的关注明显不足。然而,蔬菜是人类膳食中不可或缺的重要组成部分,提供膳食纤维、维生素和矿物质等关键营养素,对维持人类健康至关重要。全球人均蔬菜消费量从2010年
来源:Horticulture Research
时间:2025-12-23
-
通过无服务器云计算实现生物信息学领域高性能计算的民主化:以使用Crackling Cloud进行CRISPR-Cas9引导RNA设计为例
本文聚焦于利用云计算平台中的无服务器(serverless)架构优化CRISPR-Cas9向导RNA(gRNA)设计流程,通过AWS技术栈构建的"Crackling Cloud"系统,为生物信息学领域提供了一种高效、低成本且可扩展的解决方案。研究团队针对传统gRNA设计工具存在的硬件依赖性强、部署复杂、资源利用率低等痛点,系统性地将生物信息学算法与云原生架构相结合,其创新性和实践价值具有显著意义。一、云计算在生物信息学中的应用现状与挑战当前生物信息学领域存在两大核心矛盾:一是研究数据呈指数级增长,传统服务器集群难以支撑大规模并行计算需求;二是科研机构普遍面临计算资源获取成本高、运维复杂的问题。
来源:PLOS Computational Biology
时间:2025-12-23
-
利用单细胞CRISPR技术解析细胞生态系统
单细胞CRISPR筛选技术的突破性进展与临床转化路径一、技术演进与核心优势CRISPR技术自2012年突破性应用以来,已从基础研究工具发展为临床转化的重要平台。单细胞CRISPR技术的出现标志着该领域进入精准化新阶段,通过整合基因编辑与单细胞测序技术,实现了对细胞功能异质性的系统性解析。与传统的 bulk screening 相比,单细胞版本在多个维度展现出显著优势:1. 空间分辨率突破:单细胞分析能够捕捉到细胞群体中0.1%-1%的亚群细胞,这些细胞可能携带关键致病基因或治疗靶点。例如在肿瘤微环境中,CD8+ T细胞亚群对免疫治疗的响应差异可达20%以上。2. 动态过程追踪:通过时间序列单细
来源:Blood Science
时间:2025-12-23
-
靶向丝氨酸蛋白酶TMPRSS2抑制鸡细胞和器官培养物中甲型流感病毒复制的研究
禽流感病毒(AIV)一直是悬在全球家禽业和公共卫生头上的达摩克利斯之剑。近年来,高致病性禽流感病毒(HPAIVs)H5N1的泛流行事件更是敲响了警钟,导致数百万只鸟类死亡或被扑杀,甚至跨越物种屏障感染了包括牛在内的多种哺乳动物。与此同时,高致病性和低致病性禽流感病毒(LPAIVs)的全球传播和重配以惊人的速度进行着,这迫切要求我们探索不同的方法来限制病毒复制和预防感染。鸡作为禽流感病毒的自然宿主,不仅是研究病毒与宿主相互作用的独特模型,更是人类饮食中动物蛋白的重要来源。尽管实施了严格的生物安全措施,禽流感疫情的暴发仍持续给家禽业造成巨大的经济损失。因此,深入理解病毒与宿主的相互作用,对于开发实
-
细胞内耦合振荡器:合成生物学中复杂动态行为的设计与应用
在合成生物学领域,工程师们一直致力于让活细胞执行特定任务,就像电子工程师设计电路控制设备一样。然而,随着所需功能变得越来越复杂,传统的基因电路设计方法显得力不从心。这就像试图用单个晶体管构建超级计算机——虽然理论上可行,但实际操作却异常困难。那么,有没有更高效的方法呢?自然界给了我们启示:大脑中的神经元通过同步振荡处理信息,心脏细胞通过协调跳动维持生命,生物钟通过内在节律调节生理活动。这些系统都有一个共同点——它们都依赖于多个振荡器的协同工作。受此启发,科学家开始思考:能否在单个细胞内设计多个合成振荡器,并通过巧妙耦合让它们产生丰富的动态行为,从而实现更复杂的生物计算功能?近日,瑞士洛桑大学基
来源:Nature Communications
时间:2025-12-22
-
TTBK2激酶结构域错义变异导致功能丧失与磷酸化受损的机制研究
在神经科学领域,tau微管蛋白激酶2(TTBK2)作为一种广泛表达的丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶,参与调控微管动力学、纤毛发生、突触信号传导等关键细胞过程。尤其值得注意的是,TTBK2能够磷酸化TAR DNA结合蛋白43(TDP-43),后者在肌萎缩侧索硬化症(ALS)和额颞叶痴呆(FTLD-TDP)的病理蛋白聚集过程中扮演重要角色。然而,尽管TTBK2基因的截短变异已被明确证实会导致常染色体显性遗传病——脊髓小脑共济失调11型(SCA11),但位于激酶结构域内的错义变异是否具有致病性、其分子机制如何,至今仍是未解之谜。SCA11是一种罕见的进行性神经系统疾病,患者主要表现为小脑性共济失调、构音障碍
来源:Scientific Reports
时间:2025-12-22
-
Florigen(开花素)和细胞分裂素信号通过拮抗作用调节FLOWERING LOCUS T-LIKE1(FLTL1)基因的表达,从而形成一个开花素传递机制,促进水稻花序的发育
水稻生殖发育调控机制研究揭示开花素与细胞因子的空间拮抗作用本项研究系统解析了水稻(*Oryza sativa*) shoot apical meristem(SAM)向inflorescence meristem(IM)及 floral meristem(FM)的转化过程中,开花素分子Hd3a与细胞因子信号网络的互作机制。通过单细胞三维成像、基因编辑及转录组分析等技术,研究团队首次明确了OsFTL1蛋白作为整合因子,在时空维度上协调开花素与细胞因子信号的空间分布格局。一、生殖发育阶段转换的分子调控网络水稻生殖发育包含三个关键阶段转换:SAM向IM的过渡由Hd3a主导,IM向FM的转化依赖OsF
来源:SCIENCE ADVANCES
时间:2025-12-21
-
CRISPRa介导的2C样状态下Dux-MERVL轴的解缠、全能性及细胞死亡
这篇研究系统性地探讨了转座子元素MERVL与转录因子Dux在胚胎发育早期(2C阶段)的相互作用及其对细胞命运的影响。通过CRISPR激活系统结合多组学分析,研究揭示了MERVL和Dux在调控ZGA和2C-like细胞特性中的不同作用,并首次明确了Dux诱导的细胞凋亡与MERVL激活的独立性。### 核心发现解析1. **MERVL的调控功能有限性** 研究发现MERVL的激活仅驱动约40%的2C特异性基因表达,且这些基因多位于MERVL LTR下游10kb范围内。通过比较Dux激活与MERVL单独激活的转录组,证实Dux是更全面的2C程序启动子。例如,Zscan4d等关键基因由Dux直
来源:SCIENCE ADVANCES
时间:2025-12-21
-
基因组尺度空间转录组揭示霍奇金淋巴瘤微环境中IL13介导的肿瘤细胞生存新机制
在肿瘤研究领域,霍奇金淋巴瘤(cHL)始终是一个特殊的谜题。这种淋巴瘤的肿瘤细胞——霍奇金-里德-斯特恩伯格(HRS)细胞仅占肿瘤组织的1-5%,却能在大量免疫细胞和基质细胞构成的复杂微环境中存活增殖。更令人困惑的是,HRS细胞在体外极难培养,暗示其生存高度依赖微环境提供的信号。然而,由于技术限制,科学家们一直难以全面解析这种特殊的细胞生态系统,特别是各种细胞在空间上是如何组织并相互作用的。近日,《自然·通讯》发表了一项突破性研究,研究人员通过基因组尺度的空间转录组分析,结合单细胞测序技术,首次在单细胞水平和空间维度上系统绘制了霍奇金淋巴瘤的微环境图谱,不仅揭示了HRS细胞周围的特化生态位结构
来源:Nature Communications
时间:2025-12-21
-
模块化插件系统重塑碱基编辑器的编辑模式
在精准基因编辑领域,DNA碱基编辑器(Base Editors)作为革命性工具,能够在不引起DNA双链断裂的情况下实现特定碱基转换,为遗传病治疗带来曙光。然而现有碱基编辑器存在明显局限:脱氨酶通常只能固定在nCas9(D10A)蛋白的N端或C端,导致编辑窗口(editing window)固定、编辑模式单一,难以应对复杂多样的基因编辑需求。特别是当目标碱基位于特定序列上下文(sequence context)或非典型位置时,传统编辑器往往效率低下或产生过多副产物(byproducts),严重制约其临床应用潜力。为突破这一瓶颈,武汉大学等单位的研究团队在《Nature Communication
来源:Nature Communications
时间:2025-12-21
-
TMEM164冷冻电镜结构揭示独特的抗铁磷脂重塑机制及其抗铁死亡潜能
细胞膜上的磷脂不仅构成细胞的物理屏障,更通过其动态组成参与调控细胞的生命活动。其中,脂质重塑——即磷脂分子中脂肪酸链的替换过程——如何精确影响细胞命运决定,尤其是与一种新型程序性细胞死亡方式“铁死亡(ferroptosis)”的关联,仍是生命科学领域亟待破解的谜题。铁死亡 characterized by iron-dependent lipid peroxidation(铁依赖性脂质过氧化),与神经退行性疾病、缺血再灌注损伤以及肿瘤治疗耐药等多种重要病理过程密切相关。尽管谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)作为关键的抗铁死亡蛋白已被广泛认知,但细胞是否存在其他并行或替补的防御通路,以及膜脂质组成
来源:Nature Communications
时间:2025-12-21
-
靶向TIGIT增强BCMA-CAR-T疗效及缓解T细胞耗竭的临床前研究
在血液肿瘤治疗领域,靶向B细胞成熟抗原(BCMA)的嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)疗法为复发/难治性多发性骨髓瘤(RRMM)患者带来了突破性希望。临床数据显示,BCMA-CAR-T疗法可实现73%的完全缓解率,但中位无进展生存期仅18个月,绝大多数患者最终面临复发困境。这一严峻现状背后,T细胞功能耗竭被认为是导致CAR-T疗效难以持久的关键障碍。为破解这一难题,南京医科大学附属第一医院血液科团队将目光投向新兴免疫检查点TIGIT(T细胞免疫球蛋白和ITIM结构域蛋白)。既往研究表明,传统PD-1抑制剂在多发性骨髓瘤中疗效有限,提示存在独特的免疫抑制机制。研究者推测,TIGIT可能在该疾病背景
来源:Cell Death & Disease
时间:2025-12-21
-
PRDM1驱动的SLC30A9过表达通过促进线粒体功能亢进而促进宫颈癌细胞的恶性表型
宫颈癌作为全球女性癌症负担的重要部分,其发病机制与线粒体功能调控密切相关。本研究通过多维度研究揭示了SLC30A9基因在宫颈癌中的关键作用及其分子调控网络。研究首先通过单细胞RNA测序技术发现,在宫颈癌恶性上皮细胞亚群中存在SLC30A9的显著过表达,且该表达模式在患者临床样本和多种细胞系中得到一致验证。值得注意的是,这种过表达具有细胞类型特异性——在正常宫颈上皮细胞和间质细胞(如成纤维细胞、内皮细胞)中未发现类似现象,进一步佐证了其与肿瘤上皮细胞的特异性关联。研究团队创新性地构建了SLC30A9基因敲除和过表达模型,通过CRISPR/Cas9技术实现基因定点敲除,并采用抗病毒包装载体进行过表
来源:Cell Death & Disease
时间:2025-12-21
-
CRISPR/Cas9介导的LmSerpin5基因敲除会导致迁徙蝗(Locusta migratoria)的中肠发育不良,并引发胚胎死亡
蝗虫免疫系统与胚胎发育的协同调控机制研究取得新突破本研究以沙漠蝗(Locusta migratoria)为模式生物,首次系统揭示了Serpins蛋白家族在胚胎发育和免疫调节中的双重作用机制。通过CRISPR/Cas9基因编辑技术构建的LmSerpin5突变体,在发育生物学和免疫学领域均展现出显著表型特征,为昆虫发育-免疫互作研究提供了全新视角。在胚胎发育阶段,LmSerpin5展现出不可替代的核心作用。当该基因发生纯合突变时,胚胎在发育早期即出现完全致死现象。这一发现突破传统认知,首次在半翅目昆虫中证实Serpins蛋白对胚胎存活的决定性影响。值得注意的是,杂合突变体虽未能完全阻断胚胎发育,但
来源:Journal of Insect Physiology
时间:2025-12-21
-
综述:将育种与生物技术相结合,提高半干旱地区番茄的抗逆性
番茄作为全球重要的经济作物和营养来源,其育种与可持续发展面临多重挑战。随着气候变化加剧,半干旱和干旱地区对耐旱、耐热番茄品种的需求日益迫切。本文系统梳理了番茄育种的传统方法与现代生物技术的结合应用,并探讨了未来发展的关键方向。### 一、番茄产业现状与核心挑战全球番茄年产量已突破189亿吨,中国作为最大生产国,凭借规模化种植和高效农业技术占据主导地位。然而,气候变化导致极端天气频发,半干旱地区因水资源短缺成为番茄主产区中的薄弱环节。 Namibia等国的实践表明,传统品种因抗逆性不足面临减产风险,而高投入的杂交品种难以被小农户广泛采用。### 二、传统育种与现代技术的协同创新1. **遗传多样
来源:Advances in Agriculture
时间:2025-12-21
-
CARF-HAD磷酸酶效应器在III-A型CRISPR-Cas免疫应答中的核苷酸耗竭机制
在微生物与病毒永无休止的军备竞赛中,原核生物进化出了精妙的CRISPR-Cas系统作为适应性免疫武器。其中III型CRISPR-Cas系统通过Cas10复合物感知入侵者RNA后,会启动三重防御机制:切割靶RNA、降解单链DNA以及合成环状寡腺苷酸(cOA)第二信使。这些cOA分子如同烽火信号,能激活各类CARF效应器,通过干扰宿主代谢来阻断病毒增殖。然而,目前已知的CARF效应器作用机制仍显局限,能否发现具有新型酶活性的效应器成为领域内亟待探索的方向。在这项发表于《Nucleic Acids Research》的研究中,Marraffini团队将目光投向了两个神秘的CRISPR关联基因——它们
来源:Nucleic Acids Research
时间:2025-12-20
-
抗CRISPR蛋白AcrIIA5增强引导编辑活性与安全性的机制与应用研究
基因编辑技术的进步为生命科学研究和疾病治疗带来了革命性的突破,但精准、安全地修改基因组仍然是领域内的核心挑战。传统的CRISPR/Cas9系统通过产生DNA双链断裂(DSB)进行编辑,但这会引发不可预测的插入和缺失(indels),甚至导致大规模基因组重排,存在安全隐患。碱基编辑器(BE)能够在不断裂DNA双链的情况下实现特定碱基的转换,但也面临产物纯度低、旁观者编辑和脱靶等问题。引导编辑(Prime Editing, PE)系统的出现为解决这些难题提供了新思路,它无需DNA双链断裂或供体DNA模板,即可精确安装碱基替换、小片段插入或缺失。然而,PE系统,尤其是其高效版本PE3和PE5,仍会产
来源:Nature Communications
时间:2025-12-20
-
SPLiCR-seq技术平台:通过CRISPR筛选揭示内质网应激下IRE1α-XBP1信号通路新调控因子及其在CAR-T细胞治疗中的应用
细胞内的蛋白质质量控制是维持生命活动的基础,当内质网中未折叠或错误折叠蛋白质累积时,会引发内质网应激(Endoplasmic reticulum stress)并激活未折叠蛋白反应(Unfolded protein response, UPR)。IRE1α-XBP1信号通路是UPR中最保守的一条分支,其核心环节是IRE1α介导的XBP1 mRNA的非典型剪接,产生有活性的转录因子XBP1s,进而调控一系列应激相关基因的表达。尽管该通路的重要性已被广泛认知,但由于缺乏高效、系统的研究工具,科学家们对RNA剪接在这一关键应激响应过程中的精细调控网络仍知之甚少。传统的基于荧光报告基因的剪接分析方法通
来源:Nature Communications
时间:2025-12-20