中国科学家6月生命科学研究成果

中国科学家生命科学6月研究成果

　　

生物通报道：

《自然》解析中国科学家本期新发表文章

来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所（Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology），内蒙古自治区国土资源系统（Department of Land Resources）的研究人员挖掘出了一种巨型似鸟恐龙——二连巨盗龙的骨骼化石，确定了其亲缘关系，并进行了鸟类特征演化分析，这将极大丰富人类对于恐龙向鸟类演化过程的理解，6月14日出版的《Nature》杂志公布了这一研究成果，并配以新闻解析。
这一文章的第一作者和通讯作者为中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的徐星博士。

[Nature新闻]中国研究人员挖掘出了一种巨型似鸟恐龙（gigantic bird-like dinosaur）——二连巨盗龙（Gigantoraptor ）的骨骼化石，这一种恐龙体形巨大，长大约8米，站立高度超过3.5米，体重大约1400公斤——是目前已知其最大家族成员体重的3倍，最小尺寸的家族成员比如Caudiperyx的300倍，目前这一种恐龙已被归为一个新的种群：Gigantoraptor erlianensis。

似鸟类特征的进化长期以来被认为是一个尺寸减小的过程，这也就意味着物种尺寸越小，越与鸟类相似，而这一发现则推翻了这一理论。

Gigantoraptor有一个长长的臂，与鸟类相似的腿，没有牙齿的下颚，以及可能存在的鸟喙，目前还没有明确的迹象表明其是否有羽毛，但是徐星博士从其亲缘关系推断认为Gigantoraptor应该是有羽毛的。

目前已知最大的动物是已经绝种的体重约500公斤的雷鸟（thunder bird）。研究人员将这种恐龙与其它已知恐龙进行比较，查看100多种特征，包括肢翼的特征——因此将Gigantoraptor归入了窃蛋龙类（Oviraptoridae family），徐博士说，“我们发现了许多真正的窃蛋龙类特征”，而且他强调Gigantoraptor的下颚尤其属于窃蛋龙类特征。

来自英国莱斯特大学（University of Leicester）的恐龙研究专家David Unwin认为，“这是一种100年前我们就知道的恐龙类群，其通常是火鸡或者鸸鹋（emu）的大小”，“但是没有人想到会发现这样的恐龙，如果它们存在，可能就会被笑话。”

二连巨盗龙的产地——二连盆地是世界上最著名的晚白垩世恐龙化石产地之一。早在大约80年前，著名的美国中亚考察就曾经在这里发现了大量的脊椎动物化石，包括最早确认的恐龙蛋化石。随后的几十年间，世界上多次的大型考察项目都光顾过二连盆地。

近年来，我国学者在鸟类起源研究领域取得了一系列的重要成果，尤其是发现于辽宁早白垩世的长羽毛恐龙化石，极大地促进了我们对于从恐龙向鸟类演化过程的理解。徐星研究员在国家自然科学基金委和中国科学院的支持下，把有关鸟类起源的研究从辽宁的早白垩世扩展到新疆的侏罗纪和内蒙古的晚白垩世。

中国农业大学等最新《PNAS》文章

生物通报道：来自美Jewish国立医疗研究中心（National Jewish Medical and Research Center），中国农业大学生物科学学院，霍华德休斯医学院，清华大学与中国医学科学院（中国协和医科大学）医学分子生物学国家重点实验室（National Key Laboratory of Medical Molecular Biology）等处的研究人员通过获得JHDM3A催化核心与甲基化H3K36多肽底物的复合结晶结构，加深了对组蛋白去甲基化的机制及特异性的了解。这一研究成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）网络版上。
文章的通讯作者是来自Jewish国立医疗研究中心的John Kappler，及张公义（Gongyi Zhang，音译）博士，后者早年于中科院生物物理所获得博士学位。

在基因组中除了DNA和RNA序列以外，还有许多调控基因的信息，它们虽然本身不改变基因的序列，但是可以通过基因修饰，蛋白质与蛋白质、DNA和其它分子的相互作用，而影响和调节遗传基因的功能和特性，并且通过细胞分裂和增殖周期影响遗传，科学家们将这一种遗传方式称为表观遗传学（epigenetics）。

组蛋白甲基化是表观遗传修饰方式中的一种，参与了异染色质的形成、基因印记、染色体失活和基因转录调控等，其中jumonji C (JmjC)位点是介导组蛋白赖氨酸去甲基化的一个催化位点。

在这篇文章中，研究人员获得了JHDM3A（jumonji C (JmjC)-domain-containing histone demethylase 3A，也称为JMJD2A）催化核心与甲基化H3K36多肽底物的复合结晶结构，从中研究人员发现JMJD2A和多肽之间的相互作用是这个酶和多肽的主要部分。另外多肽结合的特异性主要是由多肽的的初级结构决定的，也就解释了JMJD2A对于H3K8和H3K36具有特异性，而对其它甲基化残基，譬如H3K27没有这种特异性。

除此之外，研究人员还发现一种特殊的甲基化基团的特异性是受到多因素影响的，比如酶催化中心的空间，及静电环境等。这些都有助于我们加深对组蛋白去甲基化的机制及特异性的了解。

复旦大学《Cell》子刊文章受关注

生物通报道：来自复旦大学生命科学学院，分子医学与发育生物学研究院，耶鲁大学医学院遗传学系，霍华德休斯医学院，杜克大学医学中心等处的研究人员发现了减数分裂过程中端粒锚定到细胞核膜上的关键蛋白因子，而且这一蛋白因子对于减数分裂同源染色体配对联会等关键过程也意义重大，这将有利于加深科学家们对于减数分裂的了解，也为生殖细胞异常造成的生殖障碍提出的新的机理思路。这一研究成果公布在《Developmental Cell》（影响因子14.8）杂志上。
文章的通讯作者为复旦大学的徐人尔，以及****韩珉教授，韩珉教授1999年起每年为复旦大学生科院的研究生讲学，现任复旦大学特聘讲座教授。

细胞减数分裂（Meiosis）不同于有丝分裂（mitosis），是DNA复制一次而细胞连续分裂两次，形成单倍体的精子和卵子的过程，减数分裂同源染色体间会发生交换，使配子的遗传多样化，增加了后代的适应性，因此减数分裂不仅是保证生物种染色体数目稳定的机制，同且也是物种适应环境变化不断进化的机制。

在同源染色体配对和重组之前，端粒会锚定到细胞核膜上形成一个暂时的cluster，但是至今科学家们仍然不清楚动物中是哪种蛋白因子介导了减数分裂端粒锚定，以及这种锚定对于同源配对以及联会（synapsis）的必要性。

在这篇文章中，研究人员发现核膜蛋白SUN1在减数分裂前期I的细线期（eptotene）和双线期（diplotene）之间能特异性与端粒相互作用，并且小鼠的Sun1沉默实验也抑制了核膜与端粒的连接，以及有效的同源配对，联会的形成，从而产生成熟的精子和卵子，造成突变小鼠不育不孕。

这证明了SUN1-端粒相互作用在端粒动力学方面的重要作用，以及在有效同源染色体配对/联会过程中扮演的必要的角色，这将有利于科学家们解开生殖细胞异常造成的生殖障碍之谜，因此这一研究受到了本领域的关注，也被《Science》杂志选为“值得关注的论文”进行了相关介绍。

贺福初院士实验室SARS研究取得系列重要进展

  蛋白质组学国家重点实验室、军事医学科学院放射与辐射医学研究所贺福初院士实验室在2003年“非典”爆发后，当即组织力量编写出版了国内第一本《严重急性呼吸系统综合征(SARS) 》专著，此后一直致力于其相关的基因组学和蛋白质组学研究，在此领域取得系列重要进展，研究成果相继发表于国际核心刊物《蛋白质组学》、《感染性疾病杂志》以及近日出版的国际著名杂志《自然•遗传》，受到国际同行的瞩目。

  SARS是一种新发的传染病，由一种新近鉴定的SARS冠状病毒感染引起，其传染性强，传播速度快，流行范围广，2003年曾给世界尤其是我国的人民健康、公共卫生和社会经济发展造成重大影响。阐明SARS的发病机制是各国科学家共同面临的重要科学命题。贺院士、周钢桥/姜颖博士领导的课题组从基因组、蛋白质组两个方面对SARS进行了系统研究。

  首先，他们注意到“非典”爆发期间，同一人群的不同个体对SARS的敏感性存在明显的差异，因此从2003年即开始研究人群中个体的基因多态性与SARS发生风险的相互关系。他们首先聚焦于甘露糖结合凝集素基因MBL。

  MBL是人体先天性免疫系统的重要组分，可选择性结合表面富含甘露寡糖的病原微生物，活化补体系统，从而在人体的抗感染中发挥重要作用。研究中，他们对来自我国北方的352例SARS患者和392例对照者的MBL基因4个多态性位点进行了分析。结果显示，与第54位密码子的野生型相比，携带54位密码子变异体的个体发生SARS病毒感染的风险约增加1.7倍，并且，这一多态性位点可解释约20%的SARS病毒感染风险。研究结果申请了发明专利，并于2005年10月发表于国际核心刊物《感染性疾病杂志》。此科学结论得到香港大学一研究小组基于香港SARS患者所作研究的支持。此后，他们又联合该院微生物流行病研究所曹务春研究员及位于天津的武警医学院王世鑫主任医师，对另一个基因——即SARS病毒的受体基因CLEC4M进行了系统的研究，证明该基因的多态性与SARS病毒感染的风险性无关，否证了先前香港大学另一研究小组提出的该基因多态性与SARS发生风险有关的结论。研究结果近日发表于国际著名杂志《自然•遗传》上。此否证性科学结论得到香港中文大学研究小组基于香港SARS患者所作研究的支持。

  同时，他们还与同属蛋白质组学国家重点实验室的分析化学家钱小红教授合作，进行了SARS病原体与病人的蛋白质组学研究。“非典”爆发之初，他们即以该院传染病流行病研究所祝庆余、秦鄂德研究员所建的SARS病毒感染细胞为材料，利用高灵敏的生物质谱寻找、鉴定自然状态下SARS病毒的结构蛋白，为其诊断、预防提供理论指导。与加拿大同行同期鉴定出SARS病毒三种主要的结构蛋白——S蛋白、N蛋白和M蛋白，并发现在宿主细胞中，S蛋白存在糖基化修饰，N蛋白存在不同的剪接形式。另外还发现N蛋白是引起SARS病人产生抗体的主要结构性蛋白。研究结果申请了发明专利，并在2004年2月发表于国际核心刊物《蛋白质组学》。继而，他们又通过先进的蛋白质组学手段研究了SARS发病过程中，病人血浆中蛋白质种类及量的变化。发现在疾病进展期炎性反应相关蛋白质群的变化最为明显，指出此时SARS病人体内启动了炎症抑制系统以应对病毒感染。研究结果不仅提供了SARS病发分子机制的理论认识，还可用于指导SARS疾病的早期诊断与治疗，因而申请了发明专利，并在2006年5月发表于国际核心刊物《蛋白质组学》。

  上述系列研究成果对于认识SARS的发病机制以及SARS高危人群的预警、SARS的早期诊断和治疗都具有重要的意义。研究中所建立的学术、技术体系对于未来新发传染病的研究亦将发挥难得的示范、支撑作用。

复旦大学等最新文章《PNAS》重点评述

生物通报道：来自耶鲁大学医学院，复旦大学肿瘤医院的研究人员发现了脆性X综合征(Fragile X syndrome)关键致病基因蛋白FMRP除了在mRNA转运及翻译方面的作用之外的第三种作用，为理解和完善脆性X综合征的发病机理提出了新的思路。这一研究成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）网络版上。
领导这一研究是耶鲁大学医学院黄音群博士（Yinqun Huang，音译），第一作者为同属于耶鲁大学及复旦大学的张美琴（Meiqin Zhang）博士。

脆性X综合症(Fragile X syndrome)是最常见的脑发育延迟遗传性疾病, 属于X-连锁隐性遗传病，发病率在男性为1/4000,女性为1/8000。脆性X综合征的分子遗传学基础是在致病基因FMR1的5’UTR有一个不稳定的多态性位点CGG重复序列。在正常人中，重复次数为5-60，而在病人中重复次数可能达到230次以上，而女性携带者和正常男性后代通常插入为带有60-200个重复序列的前突变，除此标志性的扩增外，全突变还包括紧邻FMR-1基因的区域有异常的甲基化。

Huang及其同事在之前的研究中发现FMRP这种在大脑和睾丸中高度表达，并且与大脑发育及突触可塑性（synaptic plasticity）中起作用的FMR1基因表达蛋白与小鼠大脑和睾丸中一种细胞核mRNA输出蛋白——NXF2相互作用。

在这篇文章中，研究人员报道了这一相互作用更深入的功能特征，并且发现普遍表达的mRNA核输出因子NXF1（与NXF2亲缘关系密切）是体内神经元FMRP及NXF2的调控靶标：NXF2的表达会影响NXF1 mRNA的稳定性，而这种作用可以通过FMRP的表达的减少得以逆转，这说明FMRP和NXF2能共同调控NXF1mRNA的稳定性。

《PNAS》评论认为，“虽然许多研究证明FMRP在mRNA转运及翻译方面的作用，但是这项研究进一步确立了FMRP作为一种mRNA稳定性调控子的第三种作用，这也许对于理解和完善脆性X综合症的发病机理意义重大。”

武汉大学生科院最新文章解析信号传导新发现

生物通报道：来自武汉大学生命科学学院植物发育生物学教育部重点实验室（Key Laboratory of MOE for Plant），德国波茨坦大学生物化学与生物学研究院的研究人员发现AtIpk2可以通过生长素信号途径介导腋芽发芽分枝。这一研究成果公布在《Plant Physiology》杂志上。

领导这一研究的是来自武汉大学生科院植物发育生物学教授夏惠君，她的主要研究兴趣是三磷酸肌醇激酶(IP3K)在植物信号通路的作用和分子机理，从高等植物中克隆IP3K 基因并研究它们在植物生长发育、基因表达调控，逆境反应等过程中的作用。

磷酸肌醇是细胞信号通路中的重要成分，参与许多细胞内过程(如细胞生长与分化、肌动蛋白的组装、细胞运动、细胞死亡、膜运动、葡萄糖转运等)的调节，是细胞生物学中极为重要的一组分子。

目前的研究已知拟南芥多磷酸肌醇（inositol polyphosphate）6-/3-激酶基因（inositol polyphosphate 6-/3-kinase gene，AtIpk2）参予了磷酸肌醇代谢，但是在更高等的植物中这种基因的生理学功能却了解的很少。

在这篇文章中，研究人员发现AtIpk2可以调控拟南芥腋芽发芽（axillary shoot branches）。通过比较野生型和突变体中AtIpk2的过量表达，研究人员发现AtIpk2的过量表达会导致更多的腋芽发芽，进一步的分析则发现AtIpk2促glucuronidase (GUS) fusion (AtIpk2::GUS)表达模式与auxin reporter DR5::GUS十分相似，并且AtIpk2可以由吲哚-3-乙酸外用诱导产生。

除此之外，逆转录PCR实验也发现一些基因，比如auxin-biosynthesis (CYP83B1), auxin-transport (PIN4)和 auxin-mediated branching genes(MAX4和SPS)也由AtIpk2调控。因此研究人员认为AtIpk2可以通过生长素信号途径介导腋芽发芽分枝。

吉林大学RNAi研究登上《Cancer Research》
生物通报道：来自吉林大学基础医学院生殖病理生理研究室，马里兰大学医学院微生物与免疫学系，马里兰食品药品管理局生物进化与研究中心的研究人员实验证明RNA干扰方法减弱S. typhimurium也许是一种治疗初级和转移企癌症中最有效的方法，这为肿瘤生长抑制，Stat3信号转导物和转录激活物的研究提出了新思路。这一研究成果公布在美国癌症研究学会出版的，癌症研究领域中最有影响的刊物《Cancer Research》（简介见后）上。
文章的通讯作者是来自吉林大学医学院的赵雪俭教授，以及马里兰食品药品管理局的许徳齐（De-Qi Xu，音译）。

鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella enterica serovar typhimurium ，S. typhimurium）属于沙门氏菌属B群，为革兰氏染色阴性、不形成芽胞、无荚膜、但有鞭毛的杆菌，其生物学特征与伤寒杆菌相似，常造成人类食物中毒。

但是研究也发现这种厌氧菌能延迟已有肿瘤的生长，为了搞清楚这是否是一种更加有效的抗肿瘤的应答，是否这些细菌可以用于递送特异性分子抗肿瘤治疗的工具，在这篇文章中，研究人员以RNA干扰作为研究手段，检测了在肿瘤生长和转移中单独消弱S. typhimurium以及复合Stat3特异性RNAi的情况下的对肿瘤抑制的功效——信号转导物和转录激活物(transcription factor signal transducer and activator of transcription 3，Stat3)能维持一些人类肿瘤的生存。

结果发现S. typhimurium表达的以质粒为基础的Stat3特异性siNRAs能极大的抑制肿瘤的生长，减少转移器官的数目，延长患有植入前列腺癌的C57BL6小鼠的生命周期。这说明用RNA干扰的方法减弱S. typhimurium也许是一种治疗初级和转移企癌症中最有效的方法。