新華網北京3月16日電 日前，中國科協生命科學學會聯合體公布2016年度“中國生命科學領域十大進展”評選結果。據悉，該評選由中國科協生命科學學會聯合體組織18個成員學會推薦，經生命科學領域同行專家審核與評選，展示出我國生命科學領域的重大科研成果。

 

2016年度“中國生命科學領域十大進展”評選結果

植物分枝激素獨腳金內酯的感知機制

 

植物激素調控植物的繁衍生息，與人類生存環境和糧食安全息息相關。獨腳金內酯作為新型植物激素，調控植物分枝、決定植物株型、影響作物產量。

清華大學謝道昕、饒子和及婁智勇等合作發現了獨腳金內酯的活性分子、闡明了獨腳金內酯的受體、揭示了新型的“受體-配體”不可逆識別機制：D14蛋白作為新型激素受體，首先參與合成獨腳金內酯活性分子CLIM，然后通過共價鍵不可逆地結合CLIM、觸發信號傳導鏈、調控植物分枝，最終水解CLIM、釋放沒有活性的分子。

該研究成果發表于《自然》雜志上。新發現的“受體-配體”不可逆識別機制不同于百年研究歷程所建立的“配體-受體”可逆識別機制，是生命科學領域激素研究的重大突破，具有重大科學意義。

 

植物分枝激素獨腳金內酯的感知機制示意圖

 

線粒體呼吸鏈超級復合物的結構與功能

 

呼吸作用是生物體內最基礎的能量代謝活動之一。人類線粒體呼吸鏈系統異常會導致如阿茲海默綜合癥、帕金森綜合癥、多發性硬化、少年脊髓型共濟失調以及肌萎縮性脊髓側索硬化癥等多種疾病。

清華大學楊茂君研究組在《自然》雜志發文《哺乳動物呼吸體結構》，解析了線粒體呼吸鏈超級復合物(呼吸體)的原子分辨率三維結構，該成果為人類攻克線粒體呼吸鏈系統異常所導致的疾病提供了一個良好的開端。

 

圖A：哺乳動物呼吸體三維結構 圖B：呼吸體電子傳遞及質子轉運途徑

 

組蛋白甲基化修飾在早期胚胎發育中的建立過程與調控

 

哺乳動物的發育起始于精子和卵母細胞結合后的受精卵，早期胚胎在植入前發育過程中經歷了劇烈的表觀遺傳修飾的變化并第一次出現細胞分化。如果在這一過程中組蛋白修飾出現異常就會導致胚胎發育異常，甚至植入前胚胎死亡。

同濟大學高紹榮團隊利用最新技術，從全基因組水平上揭示了哺乳動物植入前胚胎發育過程中的組蛋白Ｈ３Ｋ４ｍｅ３和Ｈ３Ｋ２７ｍｅ３修飾建立過程，并發現寬的（ｂｒｏａｄ）Ｈ３Ｋ４ｍｅ３修飾在植入前胚胎發育過程中對基因表達發揮重要調控作用。這一突破性成果，為優化植入前胚胎質量提供了可能，有助于提高輔助生殖技術的成功率，未來可使得更多反復流產、胚胎停育、不孕不育患者獲益。

 

小鼠植入前胚胎的組蛋白H3K4me3和H3K27me3修飾動態變化圖譜

 

基于膽固醇代謝調控的腫瘤免疫治療新方法

 

人體的免疫系統負責保衛機體健康，其中T細胞在腫瘤的監控和殺傷中起關鍵作用。然而腫瘤細胞能通過多種機制逃避免疫系統的攻擊。在臨床上，可以通過提高T細胞的活性來治療腫瘤，但現有治療方法只對部分病人有效，因此急需發展新的方法讓更多的病人受益。

中國科學院上海生物化學與細胞生物學研究所許琛琦研究組李伯良研究組發現，“代謝檢查點”可以調控T細胞的抗腫瘤活性，鑒定了腫瘤免疫治療的新靶點——膽固醇酯化酶ACAT1以及相應的小分子抑制劑，為開發新的腫瘤免疫治療方法奠定了基礎。該研究成果在《自然》上雜志發表。

膽固醇酯化酶ACAT1調控T細胞腫瘤殺傷過程示意圖

 

內源性干細胞介導功能性晶狀體再生治療嬰幼兒白內障

 

中山大學中山眼科中心劉奕志教授帶領團隊，歷經18年研究，取得重大突破：利用內源性干細胞原位再生出透明晶狀體，首次實現了人體有生理功能的實體組織器官再生，并用于臨床治療先天性白內障，開辟了干細胞修復組織器官的新方向。這篇論文于３月９日發表在《自然》雜志上。

現行的干細胞技術多采用外源性干細胞，注入體內，但迄今未能成功。劉奕志團隊利用自體內源性干細胞實現晶狀體原位再生，用于治療嬰幼兒先天性白內障。

圖1:傳統白內障手術示意圖 圖2:創建新術式示意圖

 

活性RAG型轉座子的發現揭示抗體V(D)J重組的起源

 

人體的免疫系統分為先天的固有免疫和后天可改變的適應性免疫兩部分。抗體重排機制正是適應性免疫中，使得人類能應對無數病源侵害的最關鍵機制（例如疫苗的作用就是基于此機制）。

早在1979年，科學家就已經發現了人類抗體V(D)J重排機制，并提出了重排機制的轉座子的起源假說。在之后的研究中，免疫學家們發現介導抗體重排機制的關鍵酶就是：重組激活基因RAG1和RAG2，但是RAG基因編碼的是人體自身的蛋白，并非轉座酶。因此，RAG基因的起源，成為近40年免疫學的基本科學問題之一。

北京中醫藥大學徐安龍研究組以有活化石之稱的文昌魚為研究對象，發現了一個DNA轉座子家族正巧編碼了RAG1和RAG2的蛋白，并具有類似抗體基因重組信號序列RSS的末端反向重復序列TIR。通過系統和深入的功能和機制研究，徐安龍研究組發現該轉座子就是人們長期搜尋的決定抗體重排機制起源的RAG轉座子的“分子活化石”。這是科學家首次在無脊椎動物文昌魚體內發現決定抗體重排的DNA片段，這一研究成果已在《細胞》雜志發表。

 

文昌魚ProtoRAG轉座子和脊椎動物RAG蛋白的功能比較

 

植物雌雄配子體識別的分子機制

 

受精需要精子和卵細胞的結合，而精子能否被及時的傳遞到卵子是受精的關鍵。在被子植物中，精子是通過花粉管來傳遞的，但花粉管是如何將精子傳遞到卵子的呢？這一問題是植物生殖生物學幾十年來關注的主要問題之一，這個過程也是植物生殖隔離及物種多樣性維持的重要因素之一。

中國科學院遺傳與發育生物學研究所楊維才研究員領導的研究組，首次分離到了花粉管識別雌性吸引信號的受體蛋白復合體，并揭示了信號識別和激活的分子機制。這一成果于北京時間11日在線發表于《自然》雜志。

 

植物雌雄配子體識別的分子機制示意圖

 

精子tsRNAs可作為記憶載體介導獲得性性狀跨代遺傳

 

研究發現，飲食誘導的代謝紊亂，可通過表觀遺傳的方式“記憶”在精子中并遺傳給下一代，這對人類健康和繁衍具有深遠的影響。

中國科學院動物研究所周琪、段恩奎研究組與中國科學院上海營養科學研究所翟琦巍研究員合作，基于父系高脂飲食小鼠模型，發現精子中一類來源于tRNA的5‘端序列的、大小富集在30—34nt的小RNA （tsRNAs）在高脂飲食下發生了表達譜和RNA修飾譜的顯著改變。

分離高脂小鼠精子中的tsRNAs片段并注射到正常受精卵內可誘導F1代產生代謝性疾病。tsRNAs進入受精卵后可導致早期胚胎及后代小鼠胰島中代謝通路基因發生顯著改變。本研究從精子RNA角度，為研究獲得性性狀跨代遺傳開拓了全新的視角，提出精子tsRNAs是一類新的父本表觀遺傳因子，可介導獲得性代謝疾病的跨代遺傳。相關研究論文在《科學》上發表。

 

精子tsRNAs及其攜帶的RNA修飾將父代高脂飲食獲得的代謝紊亂性狀傳遞給子代

 

MECP2轉基因猴的類自閉癥行為表征與種系傳遞

 

自閉癥，也稱孤獨癥，是一類多發于青少年的發育性神經精神疾病，患者多表現出社交障礙、重復性刻板動作和焦慮抑郁等行為及情緒異常，目前沒有有效的藥物治療方法。

中科院上海生命科學研究院神經科學研究所仇子龍研究組通過構建攜帶人類自閉癥基因MECP2的轉基因猴模型及對MECP2轉基因猴進行分子遺傳學與行為學分析，發現MECP2轉基因猴表現出類人類自閉癥的刻板行為與社交障礙等行為。此研究首次建立了攜帶人類自閉癥基因的非人靈長類動物模型，為深入研究自閉癥的病理與探索可能的治療干預方法提供了重要基礎。該研究成果發表于《自然》雜志上。

 

MECP2轉基因猴表現出類人類自閉癥的刻板行為與社交障礙等行為

 

埃博拉病毒入侵機制研究

 

２０１４年肆虐非洲的埃博拉疫情曾導致逾萬人死亡，引起了全人類社會的高度關注。此前，埃博拉病毒入侵宿主細胞的分子機制并不清楚。

中國科學院微生物研究所、中國疾病預防控制中心高福院士研究團隊發現了一種新的病毒膜融合激發機制。ＮＰＣ１分子有Ａ、Ｃ、Ｉ三個腔內結構域。而埃博拉病毒在內吞體里經過一種酶的處理會“變身”，然后和Ｃ發生相互作用，病毒膜融合過程就會啟動，從而發生病毒感染，高福等率先解析出了這個復合物的三維結構。該研究成果在《細胞》雜志上發表 。

埃博拉病毒入侵宿主細胞模式圖（左）博拉病毒表面激活態糖蛋白GPcl與其宿主的內吞體內受體NPC1的復合物三維結構圖（右）。

 

更多精彩！歡迎關注“科普中國-科技前沿大師談”官方微信（kjqydst）。

本作品為“科普中國-科技前沿大師談”原創，轉載時務請注明出處。

 

2016年度“中國生命科學領域十大進展”評選結果公布

圖文簡介

日前，中國科協生命科學學會聯合體公布2016年度“中國生命科學領域十大進展”評選結果。