中国科学家2006《自然》文章汇总

【字体: 时间:2006年12月31日 来源:生物通

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  2006年《Nature》杂志的最后一期已经出版,回望过去的一年,中国科学家们在生命科学领域成果斐然,受到了各国科学的肯定,无论是在分子领域,细胞领域,植物研究方面,以及古生物学领域等等都获得了或是本领域突破性的进展,或是不仅对本领域,对于整个生命科学研究意义重大的成果,生物通特总结如下(主要由国内研究机构领导完成的文章),以飨读者:

  

生物通编者按:2006年《Nature》杂志的最后一期已经出版,回望过去的一年,中国科学家们在生命科学领域成果斐然,受到了各国科学的肯定,无论是在分子领域,细胞领域,植物研究方面,以及古生物学领域等等都获得了或是本领域突破性的进展,或是不仅对本领域,对于整个生命科学研究意义重大的成果,生物通特总结如下(主要由国内研究机构领导完成的文章),以飨读者:

《Nature》

6月22日

清华大学多年研究成果公布于《自然》杂志

来自清华大学深圳研究生院生物医药研究中心(The Center for Biotechnology and BioMedicine, Graduate School at Shenzhen, Tsinghua University)的有关自授粉(self-pollination)兰花的报道发表在了本期(6月22日)Nature杂志上,这是首次清华大学深圳研究生院在国际顶级杂志上公布研究成果。

这种能够自授粉的兰花名为Holcoglossum amesianum,为雌雄同体,在授粉期间可以将自己的花粉囊(anther)抗重力旋转360°,将花粉插入自己的柱头腔(stigma cavity) 中,因而不需要任何授粉媒介的帮助。

自然界中开花植物主要依赖于动物,风或者重力,分泌活动来将花粉从雄性花粉囊传递到雌性柱头,完成授粉,而兰花这种不易培养的花卉品种经过多年的研究对其授粉机制其实了解并不是非常详细,清华大学深圳分院的刘仲健等人经过将近5年的时间在世界上首次发现一种新颖的、完全由雄性花药主动运动而不借助于任何外部传递媒介完成的自花传粉机制,并且解释认为这一现象是由于在无风、干旱条件下昆虫很少的时候出现在中国云南省高海拔森林中的树干上,可能是对极端生存环境的一种适应。这对于研究自然进化具有重要的意义。

9月21日

北京生科所叶克穷发表《自然》文章

来自北京生命科学研究所(National Institute of Biological Sciences,NIBS)叶克穷博士和李玲博士发表了催化假尿嘧啶形成的H/ACA RNA蛋白质完整复合物的空间结构,为dyskerin突变致病机理提供了一些启发,为近一步研究H/ACA RNP复合物在催化假尿嘧啶形成、核糖体RNA剪切和端粒酶功能中的作用提供了基础。这一研究成果公布在9月21日《Nature》杂志上(之前公布了在线版)。

这一研究项目受到科技部863项目和北京市政府资助,在北京生命科学研究所完成的。晶体衍射数据的采集获得了日本SPring-8同步辐射光源的支持。该工作还得到段景绮、康彦勇和王伟同学的帮助。

假尿嘧啶是最普遍的RNA修饰形式。假尿嘧啶也被称为鸟嘌呤、腺嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶以外的第五种碱基。核糖体RNA就含有大量的假尿嘧啶,这些保守的假尿嘧啶位于核糖体关键功能区,一直被认为和核糖体的结构和功能有重要关系。H/ACA 复合物是一类从古细菌到人类高度保守的假尿嘧啶合成酶,主要催化核糖体RNA特定位点上的尿嘧啶转化为假尿嘧啶。H/ACA复合物也是目前发现最复杂的假尿嘧啶合成酶,由四个蛋白质Cbf5/dyskerin, Nop10, Gar1和L7ae,还有一条决定修饰特异性的H/ACA 向导RNA组成。该酶独特之处在于向导RNA的功能:向导RNA通过和底物RNA被催化的尿嘧啶两边的碱基序列互补配对来选择特定的修饰位点。这种由RNA介导的底物识别机理赋予了该酶“可编程”的能力,当复合物和不同的向导RNA结合后,就可以识别不同的底物位点。有近百种人源H/ACA RNA指导着假尿嘧啶的生物合成。另外,某些H/ACA 复合物还参与核糖体RNA的剪切加工,参与人类端粒酶的组成。基因分析已经证明该复合物中的dyskerin蛋白质突变可以引起一种罕见的“先天性角化不良”(dyskeratosis congenita) 遗传病。

研究人员利用X射线晶体衍射技术解析了H/ACA 完整复合物的三维结构,这一工作大大增进了对这类合成酶组织形式和工作原理的认识。晶体结构显示其中L7ae, Nop10 和Cbf5三个蛋白质和H/ACA RNA直接结合,导致该RNA的底物识别序列恰好位于催化反应中心附近,为向导RNA识别底物提供合理的位置。研究人员还构造了一个底物结合模型,模型显示了向导RNA如何和底物结合,从而使被修饰的尿嘧啶定位在反应中心。另外晶体结构显示Gar1蛋白不直接结合RNA,作者提出Gar1可能通过跟Cbf5的相互作用来控制底物的结合与释放。该工作也为dyskerin突变致病机理提供了一些启发,为近一步研究H/ACA RNP复合物在催化假尿嘧啶形成、核糖体RNA剪切和端粒酶功能中的作用提供了基础。

文章的审稿人评价该工作“显著提高了对H/ACA 复合物各个组分功能以及对催化相关结构的理解”,“是一项对RNA修饰领域十分重要的贡献。”

 

10月19日

中国农业大学首发《自然》文章

来自中国农业大学生科院植物生理学与生物化学国家重点实验室(China State Key Laboratory of Plant Physiology and Biochemistry)的研究人员确定了一种ABA受体ABAR/CHLH在ABA信号传导中的重要作用,为植物激素研究带来了突破性的进展。这一研究成果公布在本期(10月19日)英国著名杂志《Nature》上,这也是近年来中国农业大学首次在《Nature》杂志上发表文章。

参予本次研究的包括中国农业大学博士生导师张大鹏教授(通讯作者),沈元月(Yuan-Yue Shen),王小方(Xiao-Fang Wang)和吴福青(Fu-Qing Wu)(三人同为第一作者)。

脱落酸(Abscisic acid,ABA)是一种天然植物生长激素,被称为植物的“抗逆诱导因子”,这是因为脱落酸能够启动植物的抗逆基因,诱导植物体内的抗逆免疫系统,提高植物对寒、旱、病虫害、盐碱的抗性,同时在调控植物生长发育、提高作物品质等方面也具有重要的生理活性作用和应用价值。

虽然目前已经发现结合RNA的蛋白FCA是一种脱落酸受体,参与对开花和根的形成的控制,但是有关脱落酸对种子发育和气孔开度(stomatal aperture)的关键性作用过程中脱落酸的受体了解并不多,也没有具体确定受体是哪些。中国农业大学的研究人员之前从蚕豆(broad bean)中识别了一种气孔信号传导的ABA绑定蛋白(ABA-binding protein,ABAR),这种蛋白的基因可以编码Mg离子鳌合酶(Mg-chelatase ,CHLH)的H亚基——这一亚基是叶绿素的生物合成以及植物质体向细胞核信号传导(plastid-to-nucleus)过程的关键成员。

在这一基础上,研究人员发现拟南芥ABAR/CHLH也可以特异性的结合ABA,并且介导ABA信号传导:对种子萌芽,萌芽后生长以及气孔发育有正调控作用,这说明了ABAR/CHLH是一种ABA受体。除此之外,研究人员发现ABAR/CHLH也是一种在绿色和非绿色组织中普遍表达的蛋白,这也表明ABAR/CHLH也许能在植物整体水平上参予ABA信号传导。

 10月26日

中科院最新《自然》发表RNAi文章

在最新一期(10月26日)的《自然》杂志上,刊登了我国研究人员参与的两项研究成果。第一篇是北京生命科学研究所戚益军研究员(第一作者)、中科院以遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室的王秀杰(女)与美国冷泉港实验室、Stony Brook大学等机构发表的有关RNAi的新进展。另外一篇文章是中科院地球化学研究所与耶鲁大学和康涅狄格大学联合发表的有关水对橄榄石导电性影响的研究结果。

RNAi是近年生命科学研究领域的热点,2006年诺贝尔生理/医学奖就颁给了RNAi的发现者。

DNA甲基化在稳定的转录基因沉默、制动转位因子和基因组组织中具有重要功能。在模式植物拟南芥中,DNA甲基化作用能够利用双链RNA通过RNAi途径来诱导,即RNA指导的DNA甲基化。这个过程需要一套特殊的RNAi成分,其中就包括ARGONAUTE4(简写为AGO4)。

在《自然》上发表的这篇文章中,研究人员证明AGO4能够包括源自转位因子和重复性元件的siRNA(小干扰RNA)在内的小RNA结合,并且降解靶标RNA转录本。>>详细内容

中科院遗传与发育研究所:RNA介导的DNA甲基化中ARGONAUTE4的作用

ARGONAUTE4 (AGO4)是一种在反向重复序列引发的RNA指导的DENA甲基化过程中的关键因子,在10月26日《Nature》杂志上,来自冷泉港实验室,以及纽约州立石溪大学(Stony Brook University)联合中国科学院遗传与发育研究所植物遗传国家重点实验室,以及北京生命科学研究所(NIBS)等处的研究人员(第一作者同属于冷泉港和NIBS)就这一方面发表了研究报告。报告指出AGO4能够包括源自转位因子和重复性元件的siRNA(小干扰RNA)在内的小RNA结合,并且降解靶标RNA转录本。

11月9日

吉林大学等最新《自然》解析蛋白结晶结构

来自美国耶鲁大学医学院药理学系和中国吉林大学生命科学学院的研究人员共同公布了一种扁菱形蛋白酶家族(rhomboid protease family)膜内蛋白酶的结晶结构,这一结构显示了Rhomboid如何利用膜外水分子来解理嵌在膜中的蛋白基质,这一研究成果公布在最新一期(11月9日)《Nature》杂志上。

参予研究的包括毕业于南京大学,现任耶鲁大学医学院助理教授的哈亚(Ya Ha,音译),吉林大学生科院张应玖教授(Yingjiu Zhang)和王勇成(Yongcheng Wang,音译)博士。

大肠杆菌GlpG是一种属于普遍扁菱形蛋白酶家族(rhomboid protease family)的完整膜蛋白——扁菱形蛋白酶家族,比如site-2 protease (S2P) 和-secretase都是独一无二的切除其它膜蛋白穿膜结构域的蛋白酶。由于许多信号蛋白都要经过膜内蛋白水解才能激活,或者转化成溶解性差,淀粉样多肽片段,因此这一蛋白家族意义重大。在这篇文章中,研究人员获得了GlpG核心结构的2.1 Å resolution结晶结构,并从这一结构中得到了GlpG相关的详细信息,为进一步研究分析理解这种蛋白催化作用提供了重要资料。

研究人员发现GlpG的结构包含了一个六穿膜结构片段,而且蛋白催化中心包含了一个Ser–His二聚体的蛋白质残基,另外在蛋白内部膜表面以下有几个水分子结构。这个假定的活性位点通过一个侧面向脂质层的大V形('V-shaped')开口通向外部,但出口处有一半淹没状(half-submerged)环行结构封闭住。

这些研究结果表明,对于膜内蛋白水解来说,在膜双分子层的疏水环境中会发生多肽的断裂,而且这些晶体结构也说明GlpG利用了一种gating机制来调控底物与疏水活性位点的接触。

12月14日

中国科学家《自然》封面文章:生物学重大突破

生物通报道:来自美国自然历史博物馆(American Museum of Natural History),以及中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology)等处的研究人员在中国内蒙古(Inner Mongolia)宁城地区中生代地层中发现了一个中生代哺乳动物新化石,研究人员命名为远古翔兽(Volaticotherium antiquus),这一化石是目前已知的最早会飞的哺乳动物,因此相比较于之前最早记录的大约5100万年前的蝙蝠化石,能在空中飞行的哺乳动物的历史提前了至少7千万年。这一研究成果公布在最新出版(12月14日)《Nature》封面上。

参予这一研究的包括中国科学院古脊椎动物与古人类研究所客座研究员孟津(第一作者和通讯作者),以及古脊椎动物与古人类研究所的胡耀明(通讯作者)、王元青、汪筱林和李传夔研究员。   

滑行飞翔(Gliding flight,滑翔)在脊椎动物中经过了许多次独立进化,但是有关滑翔直接证据,比如化石记录很少,而且中生代哺乳动物的相关证据至今更是属于空白领域。昨天出版《Nature》杂志刊登的这篇文章则填补了这一空白。

中科院等处的研究人员在内蒙古宁城地区中生代地层中发现了这件距今大约1.30亿年前,几乎完整的哺乳动物化石,并将其命名为远古翔兽,据《科学时报》称,这一哺乳动物体长12-14厘米,估计体重约70克,大小与小型飞鼠相当。翔兽具有特化的牙齿结构,骨骼特征显示它是一类树栖动物。翔兽化石最明显的特征就是保存精美的翼膜,并由四肢和尾巴支撑。这种动物的全身覆有毛发。虽然翔兽与现生的飞鼠、鼯鼠和袋鼯等滑翔动物没有直接的亲缘关系,但在四肢伸长和具有翼膜等特征上却很相似。并且与娇小的身体相比,翔兽的翼膜较大,很可能具有较强的滑翔能力。与现生滑翔动物一样,它也可能是夜间活动的,但不能像蝙蝠一样在空中捕捉猎物。这种动物代表了一类前所未知的灭绝的哺乳动物类型,被归入新建立的翔兽目(Volaticotheria)。它的发现进一步证明了中生代哺乳动物在形态、系统发育和生活习性等方面的分异,要远远超出人们以往的认识。

近年来,中科院古脊椎动物与古人类研究所获得了许多重要的研究发现,去年由科技部基础研究管理中心和中国科学技术协会学会学术部联合发布的“2005年度中国基础研究十大新闻”中,同样由胡耀明、李传夔与美国合作研究了辽宁西部早白垩世(约1.3亿年)地层中属于三尖齿兽类的巨爬兽和强壮爬兽化石,发现爬兽能够主动捕食较小的恐龙,这一发现对于理解哺乳动物演化具有重要意义,改变了关于恐龙时代哺乳动物都是以昆虫为食的小动物的传统认识。

除此之外,2001年也是中科院古脊椎动物与古人类研究所的丰收年,几项刊登在《Science》杂志上的文章分别发现了已知中生代最小的哺乳动物,以及哺乳动物中耳的起源及其机制问题等。

 

《Nature》子刊

Nature-medicine

中科院与上海交大发表《自然》子刊文章

中科院上海生命科学研究所健康科学研究所(Institute of Health Sciences)发育与疾病实验室(Laboratory of Development and Diseases),上海交通大学医学院,以及美国哈佛医学院,洛克菲勒大学,芝加哥大学,斯坦福大学多处研究机构深度解析了髓细胞(myeloid cell)转换过程中5号染色体长臂(Chromosome 5q)缺失α-catenin基因(CTNNA1)的表观抑制作用,为了解基因与疾病之间关系,以及对骨髓增生异常综合症(myelodysplastic syndrome, MDS,一种白血病前期失序症)和急性粒细胞白血病(acute myeloid leukemia,AML)的治疗提供了重要资料。这一研究成果公布在12月《Nature-Medicine》杂志上。

文章的第一作者为中科院健康科学研究所”****“引进的刘廷析青年科学家(Ting Xi Liu)。

5号染色体长臂全部或者部分的中间缺失(Interstitial loss),又称为del(5q),是人类骨髓增生异常综合症(myelodysplastic syndrome, MDS)和急性髓细胞白血病(acute myeloid leukemia,AML)一种常见的克隆染色体异常,其上一个或多个肿瘤抑制基因的缺失被认为是引起这些疾病的致病机理。虽然在染色体5q31.1 (refs. 3–7)上已经描绘了一个主要的共缺失区域(commonly deleted region,CDR),但是目前在辨认这些染色体上的肿瘤抑制因子研究方面并未取得进展。

在这篇文章中,Liu等人通过对原始白血病起源细胞(leukemia-initiating cell)5q deletions中RNA基因表达,以及在正常造血干细胞(hematopoietic stem cells)中上述的CDR区域的12个基因进行分析,结果发现比较于正常造血干细胞或者患有MDS(AML)缺失5q deletion的个体,在带有5q deletion的AML(MDS)白血病起源干细胞中,编码CTNNA1的基因表达水平要低的多。进一步对HL-60细胞(带有5q31区域缺失的髓白血病细胞系)的分析发现CTNNA1启动子是由甲基化和组蛋白去乙酰化(acetylation)抑制的,在HL-60中重新回复CTNNA1的表达可以减少细胞增殖,加速细胞死亡。这些研究结构都说明造血干细胞中的αcatenin tumor suppressor也许为治疗人类del(5q)MDS和AML提供了新的方法。

裴钢院士最新发表《自然》子刊文章

生物通报道:来自中科院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所分子细胞生物学实验室(Laboratory of Molecular Cell Biology),以及重庆第三军医大学医学遗传学系的研究人员发现了β淀粉样蛋白产生过程新机制:β2-肾上腺素受体被激活后,会增强γ-分泌酶的活性,进而能够增加导致阿尔茨海默氏症的β淀粉样蛋白的产生。这一研究揭示了阿尔茨海默氏症致病的新机制,并且提示β2-肾上腺素受体(β2-adrenergic receptor)有可能成为研发阿尔茨海默氏症的治疗药物的新靶点。这一研究成果公布在11月19日《Nature-medicine》杂志上。 

领导这一实验是来自上海上海所的裴钢院士(通讯作者),参予实验的还有第三军医大学的白云博士。   

100年以前,德国精神病学家Alois Alzheimer正式描述了神经退化性疾病(neurodegenerative disease),并用自己的名字命名了此类疾病,然而时间过去了一个世纪,虽然各国都作出了许多努力了解并深入治疗这种疾病,但是至今仍然缺乏一种明确有效的治疗方法。

这种疾病又名老年失智症,是一种在正常意识状态下,丧失智能能力的表现之疾病。阿兹海默症是一种脑部疾病,会造成脑部神经细胞逐渐丧失,由于脑部神经细胞负责思考、记忆及行动,阿兹海默症造成病人渐次低下心智功能,最后有可能影响到日常的生活活动。阿兹海默症临床症状有几个特征,例如记忆力丧失、 失语及失用症、缺乏方向感及、易走失、思考能力及判断能力丧失,进而与人沟通有问题,无法处理日常生活,有的会有攻击性行为、躁动不安、多话、多吃等。 

阿兹海默症被认为与大脑中一种称为β淀粉样蛋白(beta-amyloid,简称A-beta)组成的纤维蛋白块堆积有关,科学家们发现这种物质在正常人脑组织中少很多,而且抑制A-beta的酶可以减缓病症,其它许多证据都表明A-beta多肽靶向阿兹海默症。而最近的研究又指出这种多肽更小的聚合体是引发疾病的罪魁祸首。

但是有关γ-分泌酶(γ-secretase)的活性和促淀粉样形成是否和如何受到由包括β2-肾上腺素受体在内的受体介导的环境影响因素调控的,至今尚未得知。

在这篇研究报告中,研究人员经过过年的实验发现,细胞膜上的β2-肾上腺素受体被激活后能够促进γ-分泌酶从细胞膜表面向细胞内部的内吞体和溶酶体转运,增强γ-分泌酶的活性,进而增加β淀粉样蛋白的产生。进一步的动物模型实验研究也表明,给患阿尔茨海默氏症的模型小鼠长期使用β2-肾上腺素受体激动剂后,小鼠大脑的皮层和海马区域确实形成了更多的老年斑,并表现出严重的阿尔茨海默氏症的病理变化;反之,给模型小鼠长期使用β2-肾上腺素受体的拮抗剂后,则不仅明显减少了老年斑的数量,而且延缓小鼠阿尔茨海默氏症的病理变化。上述研究结果揭示了阿尔茨海默氏症致病的新机制,提示β2-肾上腺素受体有可能成为药物的新靶点。

β2-肾上腺素受体是细胞膜上的一种非常重要的蛋白质,承担着为细胞接收和传递信号的任务。日常工作和生活中,人们的焦虑、紧张、抑郁等不良情绪会引起人体的应激反应,进而激活β2-肾上腺素受体,从而导致增加β淀粉样蛋白的产生。这就解释了为什么长期的应激反应有可能增加人们罹患阿尔茨海默氏症的风险。

目前上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所已申请了专利,加紧创制具有我国自主知识产权的治疗老年痴呆症新药。Nature—Immunology

裴钢院士最新《自然免疫学》文章

人要抵抗外界的各种细菌、病毒等异物侵袭都需要免疫系统来完成。可是,免疫系统有时也会因为刺激过度,产生“过激”的免疫反应,又称“超敏反应”。由此引发的疾病有许多,包括常见的关节炎、哮喘、肠炎、系统性红斑狼疮等等。人体为了免遭免疫反应“过激”所造成的自身免疫性疾病的损害,必须想方设法抑制“过激”的免疫反应。

裴钢院士带领的研究组对这个问题进行了深入研究,结果发表在12月25日网络版的《自然免疫学》上(此杂志2004年影响因子约为27.5)。研究发现了体内一种叫做β-arrestin(抑制因子)的蛋白质能够结合免疫反应中的重要信号分子TRAF6,并且调节其功能,从而抑制了TRAF6对NF-kB转录因子的激活以及多种炎症因子的产生。这一新发现的机制已在内毒素休克动物模型中得到了验证,并正在其它“过激”免疫性疾病动物模型上进行实验。我国科学家的这一原创性研究成果不仅揭示了一种调节机体免疫反应的新机制,而且也为治疗“过激”免疫性疾病提供了可能的药物作用靶点

Nature-Genetics

中科院分子生物学实验室《自然》子刊提出蛋白组学方法验证

来自中科院上海分子生物学国家重点实验室,以及中科院上海生化与细胞研究院蛋白组分析中心等处的研究人员在11月《Nature-Genetics》杂志上的一篇Correspondence比较分析了检测小鼠基因组外显子的蛋白组学和芯片这两种方法,提供了外显子研究方面的大量数据,也为相关的研究人员提供了方法学指导。文章联系人为中科院上海生化所吴家睿。

去年Frey, B.J.等人预测了114万小鼠基因组外显子序列,其中155,839个序列是通过外显子芯片方法和GenRate运算法则识别的。在这一基础上,中科院分子生物学实验室等处的研究人员挑选了74,377个多肽进行了蛋白序列和假设外显子的直接比对。并且为了简化这一比较,研究人员筛选了Frey的1,123,691个外显子全部的三种positive-strand结构,从中理论性的翻译了6,949,321个假设多肽——包含至少6个氨基酸。

最后研究人员发现以质谱技术为基础的蛋白组学分析方法与以芯片技术为基础的分析方法在检测外显子方面结果基本一致,而且其中的蛋白组学方法可以用于直接检测通过gene-mining运算方法预测的外显子,也被证明了可以成功用于检测高丰度外显子。

香港大学:《Nature-Genetics》、《Nature-Medine》等出研究成果

香港大学是香港历史最为悠久的全科大学,有着极高的声誉和学术水平,近期香港大学微生物系,病理学系分别在《Nature》杂志子刊《Nature-Genetics》和《Nature-Medine》上发表了有关癌症研究和H5N1方面的研究成果,另外在Nature出版社《British Journal of Cancer》杂志上也发表了有关肝癌的研究进展.

在第一篇有关MLH1基因甲基化(属于生殖细胞表型突变(Epimutation))的研究中,香港大学Queen Mary 医院(Queen Mary Hospital)病理学系等处的研究人员针对这一影响人类遗传性癌症综合病症的基因进行了家族遗传追踪,他们报道了一个三代连续遗传生殖细胞等位基因特异性和MSH2 mosaic hypermethylation的家族(没有发现DNA错配基因突变)。这是第一次的发现,并且也许也是一个不同于孟德尔遗传学说的遗传疾病机制。

H5N1的相关研究自禽流感第二次暴发之后倍受关注,牛津大学临床研究系联合香港大学微生物学系新发传染性疾病国家重点实验室,以及越南Pediatric Hospital Number One通过体外实验和动物实验,发现病毒复制的广度和密度对于疾病发病机理是非常重要的,这也与之前所假设的并不完全相同。这篇发表在《Nature Medicin》上的研究报告指出高病毒负荷(high viral load)和导致的密集的炎症反应是流感病毒H5N1的关键所在。


其它有中国科学家参予的重大成就:

北大等联合发表《自然》封面文章

昨天(8月10日)出版的Nature杂志封面故事是由英国布里斯托尔大学领导的一只国际性研究队伍完成的。这只研究队伍发布了5亿多年前胚胎的详细胶片,揭示了化石胚胎不同的发育阶段。

这只研究队伍包括布里斯托尔大学,北京大学,瑞典自然历史博物馆(Swedish Museum of Natural History),中科院北京地质研究院,瑞士Paul Scherrer Institut等。

这一研究主要是通过同步辐射X线断层摄影显微技术(synchrotron-radiation X-ray tomographic microscopy ,SRXTM,这一设备来自瑞士Paul Scherrer Institute)获得了从细胞第一次分裂到初始孵化(pre-hatching)整个发育过程的三维图像:在进行了这些实验扫描之后,利用计算机重构胚胎化石内部结构。 
研究结果揭示了与现代penis worm具有亲缘关系的蠕虫的嘴和肛门的内部解剖结构,以及一个独一无二的,在现代任何活体动物中都未发现的胚胎蠕虫器官的形成模式。

布里斯托尔大学的Phil Donoghue表示,“由于化石保存的不稳定和化石体积小,胚胎化石是最为稀少的化石,它们仅仅是一些胶状球形细胞,在几小时里就会腐烂。但是这些化石是非常珍贵的——因为它们告诉了我们5亿多年前出现的胚胎发生的进化改变。”

另外这一工作使之前节肢动物胚胎化石研究的数据需要重新解释,这些研究结果与对现代节肢动物(昆虫和甲壳类动物)的研究结果相似,这也就说明节肢动物计划历史可以比之前所假设的再往回推。

 
杨焕明:3号染色体测序分析结果在《自然》公布

在之前的文章人类染色体测序分析结果大事记中提到,人类已经破译了第2、4、5、6、7、9、10、11、12、13、14、16、18、19、20、21、22号染色体和X、Y染色体,这些工作主要由英美等发达国家科学家完成。在2001年中国第一次主持了人类基因组测序国际战略会议,并在之后首先完成了所承担的3号染色体短臂末端“北京区域”(短臂由标志D3S3610至端粒区段约3千万个bp)的测序和分析,在此基础上4月27日Nature杂志公布了人类3号染色体的DNA测序结果和分析说明,中国科学院基因组研究所(Beijing Genomics Institute, Chinese Academy of Sciences)的杨焕明教授指出这些重要的信息资源有助于更好地了解人类基因组变异与疾病的分子基础。

3号染色体是目前已知的最大的人类染色体之一,占整个人类基因组的十五分之一,共有1.99亿个核苷酸。这个染色体片段具有许多重要的特征:

只有4个重叠群(contigs),其中之一就是目前已完成测序的生物基因组中最长的连续核苷酸序列。 
3号染色体是目前已知基因组大片段扩增(segmental duplication,即基因组的某个完整的大片段向另一个区域的扩增性转移,是人类基因组进化的重要特点)发生率最低的染色体。 
3号染色体在单个染色体水平发现的蛋白质编码基因最多--已发现近1600个蛋白质编码基因,其中包括许多重要的chemokine受体基因(chemokine receptor gene)簇,复合人类癌症基因,比如FHIT。 
这一工作的完成据国际合作小组发表的新闻公报称是人类3号染色体的完成是国际合作的典范。美国贝勒医学院人类基因组中心主任理查德博士表示“人类3号染色体高质量的序列和精确的注释,是多年来国际携手合作的结晶。”同时通过比对黑猩猩和恒河猴(rhesus macaque),研究人员也对从Ponginae到Homininae的一个大型臂间倒位(pericentric inversion)进行了定义,从而加速了对倒置进化的了解。
(生物通:张迪)

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