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2016年度“中国生命科学领域十大进展”评选结果

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发表于 2017-3-18 14:29:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
新华网北京3月16日电 日前,中国科协生命科学学会联合体公布2016年度“中国生命科学领域十大进展”评选结果。据悉,该评选由中国科协生命科学学会联合体组织18个成员学会推荐,经生命科学领域同行专家审核与评选,展示出我国生命科学领域的重大科研成果。



2016年度“中国生命科学领域十大进展”评选结果

植物分枝激素独脚金内酯的感知机制



植物激素调控植物的繁衍生息,与人类生存环境和粮食安全息息相关。独脚金内酯作为新型植物激素,调控植物分枝、决定植物株型、影响作物产量。

清华大学谢道昕、饶子和及娄智勇等合作发现了独脚金内酯的活性分子、阐明了独脚金内酯的受体、揭示了新型的“受体-配体”不可逆识别机制:D14蛋白作为新型激素受体,首先参与合成独脚金内酯活性分子CLIM,然后通过共价键不可逆地结合CLIM、触发信号传导链、调控植物分枝,最终水解CLIM、释放没有活性的分子。

该研究成果发表于《自然》杂志上。新发现的“受体-配体”不可逆识别机制不同于百年研究历程所建立的“配体-受体”可逆识别机制,是生命科学领域激素研究的重大突破,具有重大科学意义。





植物分枝激素独脚金内酯的感知机制示意图



线粒体呼吸链超级复合物的结构与功能



呼吸作用是生物体内最基础的能量代谢活动之一。人类线粒体呼吸链系统异常会导致如阿兹海默综合症、帕金森综合症、多发性硬化、少年脊髓型共济失调以及肌萎缩性脊髓侧索硬化症等多种疾病。

清华大学杨茂君研究组在《自然》杂志发文《哺乳动物呼吸体结构》,解析了线粒体呼吸链超级复合物(呼吸体)的原子分辨率三维结构,该成果为人类攻克线粒体呼吸链系统异常所导致的疾病提供了一个良好的开端。





图A:哺乳动物呼吸体三维结构 图B:呼吸体电子传递及质子转运途径



组蛋白甲基化修饰在早期胚胎发育中的建立过程与调控



哺乳动物的发育起始于精子和卵母细胞结合后的受精卵,早期胚胎在植入前发育过程中经历了剧烈的表观遗传修饰的变化并第一次出现细胞分化。如果在这一过程中组蛋白修饰出现异常就会导致胚胎发育异常,甚至植入前胚胎死亡。

同济大学高绍荣团队利用最新技术,从全基因组水平上揭示了哺乳动物植入前胚胎发育过程中的组蛋白H3K4me3和H3K27me3修饰建立过程,并发现宽的(broad)H3K4me3修饰在植入前胚胎发育过程中对基因表达发挥重要调控作用。这一突破性成果,为优化植入前胚胎质量提供了可能,有助于提高辅助生殖技术的成功率,未来可使得更多反复流产、胚胎停育、不孕不育患者获益。





小鼠植入前胚胎的组蛋白H3K4me3和H3K27me3修饰动态变化图谱



基于胆固醇代谢调控的肿瘤免疫治疗新方法



人体的免疫系统负责保卫机体健康,其中T细胞在肿瘤的监控和杀伤中起关键作用。然而肿瘤细胞能通过多种机制逃避免疫系统的攻击。在临床上,可以通过提高T细胞的活性来治疗肿瘤,但现有治疗方法只对部分病人有效,因此急需发展新的方法让更多的病人受益。

中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所许琛琦研究组李伯良研究组发现,“代谢检查点”可以调控T细胞的抗肿瘤活性,鉴定了肿瘤免疫治疗的新靶点——胆固醇酯化酶ACAT1以及相应的小分子抑制剂,为开发新的肿瘤免疫治疗方法奠定了基础。该研究成果在《自然》上杂志发表。



胆固醇酯化酶ACAT1调控T细胞肿瘤杀伤过程示意图



内源性干细胞介导功能性晶状体再生治疗婴幼儿白内障



中山大学中山眼科中心刘奕志教授带领团队,历经18年研究,取得重大突破:利用内源性干细胞原位再生出透明晶状体,首次实现了人体有生理功能的实体组织器官再生,并用于临床治疗先天性白内障,开辟了干细胞修复组织器官的新方向。这篇论文于3月9日发表在《自然》杂志上。

现行的干细胞技术多采用外源性干细胞,注入体内,但迄今未能成功。刘奕志团队利用自体内源性干细胞实现晶状体原位再生,用于治疗婴幼儿先天性白内障。



图1:传统白内障手术示意图 图2:创建新术式示意图



活性RAG型转座子的发现揭示抗体V(D)J重组的起源



人体的免疫系统分为先天的固有免疫和后天可改变的适应性免疫两部分。抗体重排机制正是适应性免疫中,使得人类能应对无数病源侵害的最关键机制(例如疫苗的作用就是基于此机制)。

早在1979年,科学家就已经发现了人类抗体V(D)J重排机制,并提出了重排机制的转座子的起源假说。在之后的研究中,免疫学家们发现介导抗体重排机制的关键酶就是:重组激活基因RAG1和RAG2,但是RAG基因编码的是人体自身的蛋白,并非转座酶。因此,RAG基因的起源,成为近40年免疫学的基本科学问题之一。

北京中医药大学徐安龙研究组以有活化石之称的文昌鱼为研究对象,发现了一个DNA转座子家族正巧编码了RAG1和RAG2的蛋白,并具有类似抗体基因重组信号序列RSS的末端反向重复序列TIR。通过系统和深入的功能和机制研究,徐安龙研究组发现该转座子就是人们长期搜寻的决定抗体重排机制起源的RAG转座子的“分子活化石”。这是科学家首次在无脊椎动物文昌鱼体内发现决定抗体重排的DNA片段,这一研究成果已在《细胞》杂志发表。





文昌鱼ProtoRAG转座子和脊椎动物RAG蛋白的功能比较



植物雌雄配子体识别的分子机制



受精需要精子和卵细胞的结合,而精子能否被及时的传递到卵子是受精的关键。在被子植物中,精子是通过花粉管来传递的,但花粉管是如何将精子传递到卵子的呢?这一问题是植物生殖生物学几十年来关注的主要问题之一,这个过程也是植物生殖隔离及物种多样性维持的重要因素之一。

中国科学院遗传与发育生物学研究所杨维才研究员领导的研究组,首次分离到了花粉管识别雌性吸引信号的受体蛋白复合体,并揭示了信号识别和激活的分子机制。这一成果于北京时间11日在线发表于《自然》杂志。





植物雌雄配子体识别的分子机制示意图



精子tsRNAs可作为记忆载体介导获得性性状跨代遗传



研究发现,饮食诱导的代谢紊乱,可通过表观遗传的方式“记忆”在精子中并遗传给下一代,这对人类健康和繁衍具有深远的影响。

中国科学院动物研究所周琪、段恩奎研究组与中国科学院上海营养科学研究所翟琦巍研究员合作,基于父系高脂饮食小鼠模型,发现精子中一类来源于tRNA的5‘端序列的、大小富集在30—34nt的小RNA (tsRNAs)在高脂饮食下发生了表达谱和RNA修饰谱的显著改变。

分离高脂小鼠精子中的tsRNAs片段并注射到正常受精卵内可诱导F1代产生代谢性疾病。tsRNAs进入受精卵后可导致早期胚胎及后代小鼠胰岛中代谢通路基因发生显著改变。本研究从精子RNA角度,为研究获得性性状跨代遗传开拓了全新的视角,提出精子tsRNAs是一类新的父本表观遗传因子,可介导获得性代谢疾病的跨代遗传。相关研究论文在《科学》上发表。





精子tsRNAs及其携带的RNA修饰将父代高脂饮食获得的代谢紊乱性状传递给子代



MECP2转基因猴的类自闭症行为表征与种系传递



自闭症,也称孤独症,是一类多发于青少年的发育性神经精神疾病,患者多表现出社交障碍、重复性刻板动作和焦虑抑郁等行为及情绪异常,目前没有有效的药物治疗方法。

中科院上海生命科学研究院神经科学研究所仇子龙研究组通过构建携带人类自闭症基因MECP2的转基因猴模型及对MECP2转基因猴进行分子遗传学与行为学分析,发现MECP2转基因猴表现出类人类自闭症的刻板行为与社交障碍等行为。此研究首次建立了携带人类自闭症基因的非人灵长类动物模型,为深入研究自闭症的病理与探索可能的治疗干预方法提供了重要基础。该研究成果发表于《自然》杂志上。





MECP2转基因猴表现出类人类自闭症的刻板行为与社交障碍等行为



埃博拉病毒入侵机制研究



2014年肆虐非洲的埃博拉疫情曾导致逾万人死亡,引起了全人类社会的高度关注。此前,埃博拉病毒入侵宿主细胞的分子机制并不清楚。

中国科学院微生物研究所、中国疾病预防控制中心高福院士研究团队发现了一种新的病毒膜融合激发机制。NPC1分子有A、C、I三个腔内结构域。而埃博拉病毒在内吞体里经过一种酶的处理会“变身”,然后和C发生相互作用,病毒膜融合过程就会启动,从而发生病毒感染,高福等率先解析出了这个复合物的三维结构。该研究成果在《细胞》杂志上发表 。



埃博拉病毒入侵宿主细胞模式图(左)博拉病毒表面激活态糖蛋白GPcl与其宿主的内吞体内受体NPC1的复合物三维结构图(右)。

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