中国生命科学领域十大进展:婴幼儿白内障全新治疗策略(2)

2017年03月16日 15:19 新浪科技 微博
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  活性RAG型转座子的发现揭示抗体V(D)J重组的起源

  以免疫记忆与疫苗产生为核心的人类适应性免疫的关键机制就是RAG介导的抗体重排,所以,RAG基因的起源一直是免疫形成揭秘的关键问题。为此,诺贝尔奖获得者利根川进(Tonegawa)1979年提出了转座子起源假说,此后围绕RAG的起源与功能,展开了激烈的学术争论,直到该成果发表前, 转座子起源假说并未得到证实,成为免疫学一个经典谜题。

  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,发现了具有介导V(D)J重排功能的原始RAG转座子,证实了利根川进的假说。该发现不仅改写免疫教科书中关于适应性免疫起源的观点:将适应性免疫的起源由脊椎动物推前近1亿年到无脊椎动物,而且可能为未来利用重排机制设计新的免疫抗体/基因提供崭新的基因编辑思路和技术。相关研究论文发表在《细胞》 [Cell166(1):102—114,2016]上。

文昌鱼ProtoRAG转座子和脊椎动物RAG蛋白的功能比较文昌鱼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。中科院遗传发育所杨维才研究组首次分离了拟南芥中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。通过转基因手段将其中一个信号受体导入荠菜中,并与拟南芥进行杂交,转基因荠菜的花粉管识别拟南芥胚囊的效率得到明显提高。该研究通过基因工程手段建立了利用关键基因打破生殖隔离的方法,为克服杂交育种中杂交不亲和性提供了重要理论依据。

  该研究成果发表在《自然》杂志上(Nature, 2016,531:241-4)。

植物雌雄配子体识别的分子机制示意图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

  研究发现父亲的某些获得性性状,如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、段恩奎与上海生命科学研究院营养科学研究所翟琦巍研究员合作团队基于父系高脂饮食小鼠模型,发现精子中一类来源于tRNA的小RNA (tsRNAs) 在高脂饮食下表达谱和RNA修饰谱均发生显著改变,且将高脂小鼠精子中的tsRNAs片段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。文章发表后被国际重要刊物广泛引用和评价,也引起国际各大媒体的关注。该论文发表在《科学》(Science,2016,351(6271): 397—400 )上。

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

  中国科学院上海神经科学研究所仇子龙研究员等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。

  在该研究中,研究人员通过精巢异种移植,将幼年食蟹猴的精巢移植到裸鼠的背部,实现了食蟹猴精巢提早成熟,并利用移植精巢组织内生成的精子成功获得了健康的F1代MECP2转基因食蟹猴后代。该工作加速了食蟹猴的精子生成速度,缩短了食蟹猴的繁殖周期,对于推动非人灵长类动物模型的应用具有重大意义。该研究成果发表于《自然》(Nature, 2016,530:98–102)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

  2014-15年暴发的埃博拉病毒疫情在西非国家造成了1万余人死亡,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高福团队在国际上率先解析出埃博拉病毒表面激活态糖蛋白与宿主细胞内吞体膜受体NPC1腔内结构域C的复合物三维结构,阐明两者如同“锁钥”的相互作用模式,从分子水平阐释了一种新的囊膜病毒膜融合激发机制(第五种机制),成为近年来国际病毒学领域的一大突破。该研究为抗病毒药物设计提供了新靶点,加深了人们对埃博拉病毒入侵机制的认识,为应对埃博拉病毒病疫情及防控提供重要的理论基础。研究成果在《细胞》(Cell,2016, 167:1511–1524)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)。  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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