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Cell杂志同日刊登3篇中国学者论文,生命科学或迎来快速发展

2017-11-10 22:02| 发布者: 基因之家| 查看: 236| 评论: 7|原作者: 基因之家

摘要: 中国对基础科研的投入持续增长,图片来自nature.com导语:Cell杂志是中国科学家较晚“攻克”的顶尖期刊。当然这可能是一种比喻的说法,但在发展中却是一个事实。1974年,Cell杂志创刊,正值分子生物学起飞的年代,而 ...


中国对基础科研的投入持续增长,图片来自nature.com

导语:

Cell杂志是中国科学家较晚“攻克”的顶尖期刊。当然这可能是一种比喻的说法,但在发展中却是一个事实。1974年,Cell杂志创刊,正值分子生物学起飞的年代,而那时的中国科学还在寒冬期,因为分子生物学诞生的1953年到基因工程技术诞生的1973年,中国科学界几乎处于一个与世隔绝的环境,生物学的落后,相比于数学、物理、化学还要多。1980年,中国科学院微生物研究所发表了第一篇中国的Cell论文,而第二篇要等25年后的2005年,作者是以饶毅领衔的中国科学院和北京生命科学研究所的研究人员。那一年,中国共有三篇Cell文章,但并未出现稳定增长的局面。今年中国在Cell杂志论文发表的数量突飞猛进(截至9月,已有10余篇文章),未来这一趋势似乎还会延续下去。

8月24日,Cell杂志同时刊登中国学者的三篇论文,离上次中国学者同一期发4篇文章不足一个月。在如此短暂的时间里,中国学者涌现出如此众多而又重要的科学发现,着实令人振奋。仅在生命科学领域,国内几乎每周都有一篇CNS(国际学术期刊Cell,Nature 和Science的简称)的文章出现。

中国生命科学的基础研究,正迎来快速发展的时代。一位业内人士表示,“这是一个好现象。中国现在在基础研究方面开始下本钱。日本那么多的诺奖,也是源自他们20多年前的国家布局。”

哈佛大学医学院教授施扬也曾表示,中国的生命科学发展突飞猛进,一开始只有几个点,现在已经开始铺开,在一些领域做出相当新颖的工作。这得益于在过去的5~10年间,中国经济快速发展,以及对科学的持续投入和人才的积累。

此次发表在Cell的三篇文章分别为: 清华大学杨茂君研究组发表有关“人源线粒体呼吸链超-超级复合物I2III2IV2的结构”、中科院生物物理研究所范祖森和王硕研究员共同发表有关“先天淋巴细胞调控先天性肠道炎症”研究,以及美国德克萨斯西南医学中心(UTSW)的徐剑教授和复旦大学生物医学研究院(IBS)周峰教授共同发表的有关“通过生物素化的dCas9蛋白原位捕捉染色质间的相互作用”。

一、解析超-超级复合物整体结构

杨茂君研究组发表有关超-超级复合物结构解析的研究,图片来自cell.com

在最新的这项研究中,杨茂君研究组成功地解析了人源呼吸链蛋白质复合物最高级的组织形式——超-超级复合物(MCI2III2IV2)中高分辨率三维结构,以及超级复合物(SCI1III2IV1)的原子分辨率结构,并第一次直接证明了高于呼吸体的呼吸链超-超级蛋白复合物的组织形式的存在,他们推论在线粒体呼吸链中四个电子传递链蛋白将组合成一个更大的超-超级复合物I2II2III2IV2来更高效的发挥功能。

呼吸链超超级复合物整体结构,图片来自cell.com

值得一提的是,杨茂君依据结构信息提出了全新的线粒体呼吸链之间电子传递与质子转运的模型。该模型与目前占统治地位的、1975年由诺贝尔奖获得者彼得·米切尔(Peter Mitchell)提出的Q-循环(Q-Cycle)理论完全不同。

该项研究的审稿专家表示,这项研究为“理解线粒体呼吸链的结构和功能构成向前迈出的重要一步。”

杨茂君并未停止对这一领域的探索,他曾表示,“呼吸是最基本的生命活动,最为平常但却十分神秘。针对呼吸作用的结构生物学研究我们目前已经走在了世界前列,但是还有许多重要的细节仍在等待科学家们未来通过共同努力完成。”

二、发现ILCregs细胞及调控机制

范祖森和王硕发现了ILCregs细胞及其在先天性肠道炎症中的作用,图片来自cell.com

天然淋巴细胞(ILCs)在炎症发生和调节中起着至关重要的作用,然而研究者目前并不清楚其在先天性肠道炎症中扮演怎样的角色。在这项研究中,中科院感染与免疫重点实验室副主任范祖森与生物物理研究所青年研究员王硕鉴定了一组天然淋巴细胞调节细胞(ILCregs),并发现了与天然淋巴细胞截然不同的表达调控基因。

ILCregs细胞在先天性肠道炎症中扮演的角色,图片来自cell.com

具体的分子机理如下:在肠道炎症期间,ILCregs细胞能够通过分泌白介素-10(IL-10)抑制天然淋巴细胞ILC1s和ILC3s,从而对肠道进行保护。

除此之外,在先天性肠道炎症过程中,ILCregs细胞还可释放转化生长因子β1(TGF-β1),从而保持以及促进ILCregs细胞的表达,维持其功能。

三、开发基因组非编码序列的技术

德克萨斯西南医学中心徐剑和复旦大学周峰教授发现了一种原位捕捉染色质间相互作用的技术——CAPTURE,图片来自cell.com

由德克萨斯西南医学中心徐剑领导的这项研究,主要是一个技术上的突破,研究者设计出了一种可在原位进行捕获的捕捉染色质间相互作用的方法CAPTURE( CRISPR Affinity Purification in situ of Regulatory Elements),从而可以分析基因组的三维结构以及染色质的调控机制。

“这个项目大概做了3-4年。通过失活的dCas9,再设计特异性的sgRNA,从而靶向目标区域,对DNA非编码区域的蛋白、RNA以及基因组的三维结构进行研究,”徐剑表示,“我们主要是做技术以及生物学分析,复旦大学周峰教授主要做质谱仪的构建,以及蛋白分析等方面。我们正好可以做到互补,通过高灵敏度的质谱仪,我们可以开发更多的东西。”

这篇文章主要对几个顺式元件(CREs)进行分析,这些调控元件通常认为与疾病有关,研究者发现其与现有的染色质免疫共沉淀(CHIP)技术是一个很好的互补,基于dCas9的CAPTURE技术能够从更为微观的角度,发现基因组的结构以及序列变化对表达调控的影响。

在这项研究中,研究者不仅做了有关血液疾病方面的调控元件分析,同时还将干细胞分化作为一个研究模型,“有些表达序列是干细胞特有的,分化之后就没有了。我们通过这个技术,去发现这个转录元件为何在干细胞中表达,而在普通细胞中不表达。”徐剑表示。

在接受《知识分子》访谈时,徐剑还表示,“下一步的主要工作,有好几个方向,一是不断地优化这个方法,继续增加其灵敏度和通量,二是把它运用到几个疾病的模型中去,如肿瘤等疾病。”

相关文章

1.Guo RY, et al. Architecture of Human Mitochondrial Respiratory Megacomplex I2III2IV2. 2017.Cell. doi: 10.1016/j.cell.2017.07.050.

2.Wang S et al. Regulatory Innate Lymphoid Cells Control Innate Intestinal Inflammation. 2017. doi:10.1016/j.cell.2017.07.02.

3.Liu X, et al. In Situ Capture of Chromatin Interactions by Biotinylated dCas9. 2017. Cell. dio: 10.1016/j.cell.2017.08.003.

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