上海生科院近期发表的高水平文章

上海生科院近期发表的高水平文章

　　

生物通综合：近期，中科院上海生化所在各个学术领域取得了许多重要成就，分别在《Nature》子刊，《RNA》杂志等处发表了文章，现归总如下：

我国水稻产量相关功能基因研究取得重大进展 

中科院上海生科院植物生理生态所、植物分子遗传国家重点实验室林鸿宣研究员领导的研究组，在水稻产量相关功能基因研究上取得突破性进展，成功克隆了控制水稻粒重的数量性状基因GW2，并深入阐明了该基因的生物学功能和作用机理，显示该基因在高产分子育种中具有应用前景。相关论文已于4月8日在线发表于国际顶级遗传学杂志《自然-遗传学》。这是该研究组继克隆水稻耐盐功能基因SKC1之后，两年内第二次问鼎该杂志。

林鸿宣研究员指导博士生宋献军和黄巍等经过多年的潜心研究，成功克隆了控制水稻粒重的数量性状基因GW2。翔实的实验结果表明，GW2作为一个新的E3泛素连接酶可能参与降解促进细胞分裂的蛋白，从而调控水稻颖壳大小、控制粒重以及产量；当GW2的功能缺失或降低时，该基因降解可能与细胞分裂相关蛋白的能力下降，从而加快细胞分裂，增加谷粒颖壳的细胞数目，进而显著增加水稻谷粒的宽度、加快籽粒灌浆速度、增加粒重以及产量。通过分子标记选择方法将大粒品种的GW2基因导入小粒品种中培育成新株系。与小粒品种相比，该新株系虽然每穗粒数有所减少，但由于粒重的明显增加，单株产量依然显著增加，显示该基因在高产育种中具有利用价值。然而其在小区(多个小区)试验中的增产效果依然有待于进一步考察和验证。该研究成果为作物高产育种提供了具有自主知识产权和重要应用前景的新基因，为阐明作物产量和种子发育的分子遗传调控机理提出了新见解。

《自然-遗传学》杂志三位评审人对该项研究一致给予高度评价：“我们现在可以通过控制GW2的功能得到合适大小的水稻谷粒，在这一点上我相信这是一项在水稻产量育种史上有重要意义的工作”；“有关该基因定位克隆、序列分析和转基因表型鉴定以及E3泛素连接酶的功能实验是令人信服的”；“这是一篇将引起遗传工作者极大兴趣的力作，该论文通过大量而深入的实验包括基因定位克隆、基因结构分析、功能和表型鉴定等证明该基因控制水稻谷粒大小，为作物种子的遗传调控机理研了有价值的见解”。

该研究得到国家科技部“十一五”863项目和上海市科学技术委员会等的资助。

我科学家原创论文被《自然-细胞生物学》专栏点评 

近日出版的《自然-细胞生物学》07年第4期上刊登了对2月7日Cell Research在线出版的中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所陈正军组的原创性论文Cell polarity protein Par3 complexes with DNA-PK via Ku70 and regulates DNA double-strand break repair(http://www.nature.com/cr/journal/vaop/ncurrent/index.html)的专家点评(http://www.nature.com/ncb/journal/v9/n4/index.html)，苏珊·利斯米勒博士的点评认为，该项成果揭示了Par3在DNA损伤修复中的全新功能，并为进一步研究DNA修复的机制以及其与细胞极性/紧密连接之间的可能联系揭示了许多新颖的问题和思路。

Cell Research最近发表的原创论文先后被Cell和Nature Cell Biology的专栏点评，显示了国际权威期刊对Cell Research的进一步认可，也是Cell Research为广大作者的优秀论文开拓更广泛的传播平台的一个新的成功举措。

钙离子通道A23187 诱导Hela细胞凋亡过程中钙调磷酸酶对乙酰胆碱酯酶表达的调控 

2007年1月26日，生化与细胞所张学军研究组在《Biochimica et Biophysica Acta》上在线发表最新学术成果：钙离子通道A23187 诱导Hela细胞凋亡过程中钙调磷酸酶对乙酰胆碱酯酶表达的调控。论文对于深入了解凋亡细胞表达乙酰胆碱酯酶机制，干预细胞凋亡过程，有一定意义。 

研究者们之前已经证明乙酰胆碱酯酶（AChE）在凋亡中有重要的作用，它的表达受到细胞内钙信号的调控。最近的研究则证明，在A23187 诱导细胞凋亡的过程中，AChE的表达受到calpain（一种胞质钙活化半胱氨酸水解酶）和calcineurin即钙调磷酸酶（一种钙依赖的磷酸酯酶）的调控。Calpain 的抑制剂calpeptin和calcineurin 的抑制剂FK506和环胞霉素A能够在mRNA水平和蛋白水平抑制AChE的表达，并且人AChE的启动子活性也受到了抑制。相反的，过表达持续激活型calcineurin能够显著地激活AChE的启动子活性。 

进一步研究发现，一个calcineurin的下游基因－转录因子NFAT（nuclear factor of activated T cells）在钙离子通道诱导的凋亡过程中调控AChE启动子活性。在A23187处理的Hela细胞中，过表达人的NFATc3 和NFATc4能够上调AChE的启动子活性；过表达持续激活型的NFATc4能够在不依赖A23187的情况下激活AChE的启动子活性。然而过表达显性失活型的NFAT阻断了A23187诱导的AChE启动子激活。这些结果表明在凋亡过程中calcineurin介导了AChE的表达。 

一种现存的氨基酰-tRNA合成酶（AaLeuRS）具有祖先编校特性 

近期，生化与细胞所王恩多研究组在《RNA》杂志公布了最新研究发现：一种现存的具有祖先编校特性的氨基酰-tRNA合成酶，揭示了AaLeuRS可能有着比IleRS及ValRS更为原始的编校特性，其编校结构域可能保留了三种酶共同的祖先编校结构域，该发现为研究氨基酰-tRNA合成酶催化特异性进化提供了的重要线索。 

氨基酰-tRNA合成酶(aaRS)的催化特异性对遗传信息的准确传递十分重要。亮氨酰-、异亮氨酰-及缬氨酰-tRNA合成酶（LeuRS, IleRS, ValRS）通过“转移后编校”水解错误的氨基酰化产物。这类aaRS的编校结构域是插入活性中心称为CP1(Connective Peptide 1)的插入肽段。王恩多研究组的研究结果表明，来源于原始的超嗜热菌Aquifex aeolicus的LeuRS（AaLeuRS）能编校这一类酶催化产生的氨基酰化产物或误氨基酰化产物，例如Ile-tRNAIle, Val-tRNAIle, Val-tRNAVal, Thr-tRNAVal和Ile-tRNALeu。 

为了进一步研究AaLeuRS这一广泛的编校活性，研究者们设计了携带三重识别元件的RNA小螺旋(minihelixLIV)以模拟原始的tRNA，研究了AaLeuRS，大肠杆菌IleRS和 LeuRS, 枯草杆菌ValRS单独的CP1肽段编校误氨基酰化小螺旋的能力。结果表明只有AaLeuRS单独的CP1肽段可以水解误氨基酰化的小螺旋，例如Ile-minihelixLIV, Val-minihelixLIV 和Thr-minihelixLIV，而IleRS及ValRS的单独的CP1肽段则不能。这些结果说明AaLeuRS可能有着比IleRS及ValRS更为原始的编校特性，其编校结构域可能保留了三种酶共同的祖先编校结构域，它应当具有非专一性的编校功能。