高校七月发表的重要生命科学成果

高校七月发表的重要生命科学成果

　　

生物通综合：

港大与清华大学联合发表癌症因子新发现

来自香港大学癌症研究中心，肝病研究中心，清华大学玉泉医院（Yuquan Hospital）的研究人员通过患有肝癌（hepatocellular carcinoma，HCC）病患研究分析，发现了癌症因子Pyk2和FAK过量表达与肝癌之间的关系，同时也通过动物实验证明了脯氨酸的酪氨酸激酶2（proline-rich tyrosine kinase2，Pyk2）在HCC入侵扩增方面的重要作用。这有利于进一步加深对癌症因子在肿瘤扩增和迁移方面的作用机制的了解，这一研究成果公布在《British Journal of Cancer》杂志上。

文章的通讯作者是来自香港大学肝病研究中心的万钧博士。

癌症是一组可影响身体任何部位的100多种疾病的通称，也称为恶性肿瘤和肿瘤。癌症是由身体细胞自动增殖的异性新生物，这种新生物由一群不随生理需要而自由发展的细胞组成，癌细胞并无正常细胞的功能。由于它的快速而无规律的生长，不但消耗人体的大量营养，而且破坏正常器官的组织结构和功能。癌细胞不断分裂，形成新的癌细胞，并由原发部位向周围组织浸润和播散，这种播散如无法控制，将进一步侵犯要害器官和引起衰竭，最后导致死亡。

癌症是全世界一个主要死亡原因，在2005年全世界5800万死亡总数中，癌症占所有死亡的760万（或13%）。目前对于癌症机制的研究主要集中在其引发癌症分子迁移和扩增的分子机制方面，这主要是因为对于精确的分子机制的了解可以发展特异性靶向肿瘤因子的治疗策略。

在这篇文章中，研究人员通过检测患有肝癌（hepatocellular carcinoma，HCC）的49名病人肝脏肿瘤，以及邻近的非肿瘤组织，研究富含脯氨酸的酪氨酸激酶2（proline-rich tyrosine kinase2,Pyk2，又称细胞粘附激酶β）、粘附斑激酶(focal adhesion kinase）、膜细胞骨架连接蛋白ezrin和纤维连接蛋白（Fibronectin，FN）的蛋白或基因表达水平。同时也对临床病理学数据中Pyk2/FAK的表达进行了分析，以及Pyk2的裸鼠肝癌肿瘤模型（orthotopic liver tumour model）分析。

结果发现在HCC患者中，59% (29/ 49)和 57% (28/ 49)病患分别具有高水平的 Pyk2和FAK蛋白/基因表达，而且在Pyk2和FAK的蛋白及基因表达中存在正关联（P=0.000, r=0.875）。动物实验中，研究人员在渗透性肿瘤细胞和肺表面转移结节（metastatic nodules）中观察到Pyk2的过量表达。

总而言之，在大约60%的HCC病患上发现了Pyk2和FAK的过量表达，这与预后效果不佳有极大的关系，同时动物实验也证明了Pyk2在HCC入侵扩增方面的重要作用。

深圳大学刘志刚教授最新论文受关注

——揭示南中国地区空调与过敏性疾病的内在联系

  在《International Archives of Allergy and Immunology》2007年5月15日网络版正式发表了深圳大学过敏反应与免疫学研究所刘志刚教授等一项关于南中国城市深圳空调空气过滤网作为粉尘螨嗜好的栖居场所的调查研究。
  过敏性疾病是临床上的多发病和常见病。对中国部分城市青少年儿童哮喘流行病学统计（ISSAC调查）哮喘发病为3.3-5.1%，远较10年前（约1%）升高；目前中国约有一千万儿童患哮喘，另外有5000万以上过敏性鼻炎患者和3000万以上过敏性皮炎患者。据2000年WHO/IAACI报告指出近些年来全球哮喘的发病率和死亡率呈上升趋势。为此，世界各国科学家都在寻找全球过敏性疾病上升的原因及其对策。

  过敏性疾病由众多变应原引起的。其中，尘螨是最常见、最主要的吸入性变应原，可引起的全身性变态反应疾病包括哮喘、过敏性鼻炎、变应性球结膜炎、特应性湿疹／皮炎、荨麻疹等。螨性变态反应疾病占临床上各种变态反应疾病的70％左右。

  自从1964年荷兰医学生物家Voorhorst 和Spieksma等研究证明了尘螨是屋尘中的主要过敏原以来，尘螨受到西欧、美国、日本等国变态反应学者的重视，在各自工作中共同证明尘螨（主要为屋尘螨Dermatophagoides pteronyssinus和粉尘螨Dermatophagoides farinae）是一种分布极为广泛而又十分强烈的吸入性过敏原。中国自七十年代以来，在北京、上海、广州相继开展了尘螨性过敏的调查和防治工作，并取得一定的成果。尘螨变应原已经成为室内最主要的致敏因素之一。

  深圳大学过敏反应与免疫学研究所刘志刚教授告诉生物通编辑：“在以往的研究中，人们仅发现尘螨（主要为屋尘螨和粉尘螨）的分泌物、排泄物以及尸体分解物等成份分布于屋内床尘、沙发尘、衣物灰尘、地面灰尘等静态灰尘中，通过抖动床单、衣物、打扫卫生等方式使其散布漂浮在空气中成为吸入性变应原。”

  在这项研究中，刘志刚教授等通过形态学和分子生物学的方法发现南中国深圳地区空调滤网灰尘中可生存引起变态反应疾病的尘螨。室内空调环境已成为该地区城市人生活和工作的主要场所。这项研究发现空调空气滤网灰尘中存在尘螨及其过敏原，它们可能随空调送风传播。空调使用过程中不断送风的传播方式较室内以静态沉积方式存在的灰尘中的粉尘螨及粉尘螨过敏原对人体危害可能更大。人们尤其是儿童较长时间在这一相对密闭的环境中生活，有可能吸入这些过敏原从而致敏。这可能是一种尚不为人们了解的但却是一种已经普遍存在的室内致敏途径。

  《International Archives of Allergy and Immunology》杂志是WHO下属的WAO（世界过敏组织）的官方权威科学期刊。刘志刚教授领导的这项研究很快得到WAO（世界过敏组织）的官方权威科学期刊认可，并已经正式发表。这项研究建议人们定期清洗消除空调过滤网，去除其中的尘螨及其变应原，以提供更健康的室内环境。

香港中文大学等《自然》解析染色体疾病易感基因

来自冰岛雷克雅未克市deCODE Genetics，Landspitali大学医院的科学家与香港中文大学威尔亲王医院（Prince of Wales Hospital）等处的研究人员合作进行全基因组扫描分析，发现了心房颤动（Atrial fibrillation ，AF）与4号染色体两个序列突变之间的相关性，为进一步加深对AF患病遗传与分子机制的了解提供了重要全面的资料。这一研究成果公布在《Nature》网络版上。

心房颤动（Atrial fibrillation ，AF）简称房颤,是一种十分常见的心律失常。据统计60岁以下的患病率为1％，并随年龄而增加。这种人类中最常见的持续性心律失常（cardiac arrhythmia）的发作呈阵发性或持续性。房颤时，心房内激动传导的方向不一致，频率快而且不规整，这使心房丧失了有效的收缩功能。房颤时心房的激动频率高达300～600次/分，虽然由于房室结的保护作用可使这些激动不能全部到达心室，但是心室率（心率）仍然可达到100～160次/分，不仅比正常窦性心律快得多，而且节律绝对不整齐。

近期的研究证实了AF的遗传来源，并且发现了钾离子通道（potassium-channel）基因与AF家族的联系，但这只是引发AF的一小部分遗传因素。

在这篇文章中，研究人员进行了一次全基因组扫描分析，并进一步在三个欧洲血统种群，和一个中国香港种群中进行遗传复制研究，结果发现4号染色体（4q25）上的两个序列突变（sequence variants）与AF有极大的相关性。其中欧洲血统35%的个体至少有一个突变，每增加一个copy患上AF的几率就会增加1.72和1.39。而在中国人群中这一相关性更加明显：75%的个体携带，AF患病风险增加1.42%，同时患有典型性心房扑动（atrial flutter）的个体中也观察到了更大的相关性。

这两个突变都与PITX2毗邻，后者已知在心脏左右不对称中扮演了一个关键的角色。这一研究对于进一步加深对AF患病遗传与分子机制的了解提供了重要全面的资料，并且为AF类相关疾病的基因治疗提出了新的靶标。

 

中国农业大学发表最新PNAS文章
科技日报消息，中国农业大学资源与环境学院张福锁教授和李隆教授等，在国际上首次阐明了间套作提高土壤养分资源利用效率，尤其是磷素资源利用的机制。这项研究揭示了蚕豆促进玉米磷营养的机理。研究证明，这一促进作用不仅体现在作物根系占据土壤空间的互补性方面，而且体现在蚕豆和玉米种间根际效应上。

 

该成果论文《多样性增加生产力的机制———缺磷土壤上种间根际磷营养促进作用》，刊登在7月3日出版的《美国科学院院刊》（PNAS）上。专家称，它为集约化可持续农业发展，特别是利用生物多样性原理优化作物生产体系，提供了可靠的理论依据和可行的技术模式。

 

    张福锁、李隆领导的“生物多样性与资源利用”研究小组，通过长达10多年田间试验和大量室内模拟研究，证明了蚕豆改善玉米磷营养的根际效应机理主要包括：蚕豆相对于玉米具有更强的分泌能力，能显著酸化根际，从而有利于难溶性土壤磷的活化和玉米对磷的吸收利用。

    专家说，这些发现，是对农田生态系统生物多样性作用原理的新认识。不仅对利用间套作体系，提高养分利用效率有重要意义，而且对利用生物多样性原理，提高自然生态系统生产力和稳定性有指导作用。更为重要的是，它还对减少集约化农业生产中化肥、农药的使用，保护生物多样性提供新的生物学途径。这一理论的价值在于，揭示了作物根际互惠的机理，攻克了上千年传统的间套作农田生态系统中生物多样性提高农田生产力的前沿科学问题。

 

    据介绍，间套作历史悠久、是在传统和现代农业中都做出巨大贡献的种植体系，也是增加农田生态系统生物多样性的重要措施。由于它能高效利用光温水热和养分资源，发挥作物间的竞争和互惠作用，增强抗逆能力，起到增产、增效和稳产、高产作用。在全世界农业生产中受到广泛应用和重视。据估计，我国间套作面积至少达到4亿亩。

四川大学生科院等最新《细胞》子刊文章

来自俄克拉荷马州大学植物学与微生物学系，四川大学生命科学学院等处的研究人员针对油菜素内酯（Brassinosteroids，BRs）这种植物类固醇激素在植物生长信号途径和细胞死亡途径两个途径的启动和交联方面提出了新的观点，为进一步了解BRs信号途径传导及细胞生长调控提供了重要信息。这一研究成果公布在《Current Biology》杂志上。

领导这一研究的是黎家博士（Dr. LI Jia），美国OKLAHOMA University植物发育分子生物学系的高级研究员，他在美国Virginia Polytechnic Institute and State University获得博士学位，曾在University Of Missouri-Columbia从事过博士后工作。黎家博士近几年在BR信号调控途径的研究中取得了重大进展，在《Cell》、《Proc. Natl. Acad. Sci. USA》、《The Plant Cell》、《J. Biomol NMR》、《J. Cell Sci.》、《Plant Physiol.》、《Plant Mol. Biol.》等重要学术期刊上发表过多篇学术论文。

参予这一研究的还有四川大学的林宏辉教授，主要从事植物呼吸代谢与光合作用、植物抗性生理及其适应逆境的分子机理、植物生长调节物质的实践应用以及园林植物生物技术领域的研究工作。

复旦大学重点实验室发《PNAS》新文章

生物通报道：在6月29日的《美国科学院院刊》（PNAS）网络版上公示了复旦大学上海医学院生物医学研究院分子医学教育部重点实验室汤其群等人与美国约翰霍普金斯大学医学院、韩国Yonsei大学医学院和德国马普生物物理化学研究所的同事完成的一项有关脂肪细胞分化过程研究的新发现。
 

该研究证实了在脂肪细胞分化过程中，cdk2在C/EBPβ的连续磷酸化和活化中的功能。该文章的第一作者是李希（Xi Li），通讯作者是约翰霍普金斯大学的M. Daniel Lane。
 
对于分化诱导，生长停滞（G1期）3T3-L1前脂肪细胞会表达CCAAAT/促进因子结合β蛋白（C/EBPβ, CCAAT/enhancer binding protein-β）,从而启动转录反应级联。而C/EBPβ又很快被MAPK/ERK磷酸化。

但是，C/EBPβ结合DNA和交替活化（transactivation）能力只有在被GSK3β进一步磷酸化(Ser184或Thr179)时才能拥有。糖原合成酶激酶－3β（GSK3β）所进行的磷酸化作用能够诱导细胞分裂进入S期，并因此进入Mitotic Clonal Expansion（MCE）。（当前脂肪细胞生长到接触抑制状态，激素和胎牛血清能诱导前脂肪细胞重新进入细胞周期，经过两轮分裂，才进入终末分化期，形成脂肪细胞，称为mitotic clonal expansion。通过Mitotic Clonal Expansion，脂肪细胞增加4倍。）

由于MAPK的活化在S期前完成，因此研究人员希望能够确定出维持C/EBPβ在整个S期和MCE中处于磷酸化状态的激酶。在这项新的研究中，研究人员证实在S期起始阶段被活化的cdk2/cyclinA起到一定的功能。

体内和体外实验表明，cdk2/cyclinA 能催化这种被延迟的磷酸化作用。质谱分析表明，cdk2/cyclinA在Thr188位点磷酸化C/EBPβ,并且是GSK3β磷酸化C/EBPβ和维持DNA结合活性所必须的。

南京农业大学新文章发表首发性研究成果

生物通综合：来自南京农业大学杂草研究室的研究人员发现了链格孢菌使紫茎泽兰致病的主要原因是该菌产生的毒素———AAC-Toxin，并在科学界首次把该毒素用于除草领域。这一研究成果公布在荷兰出版的国际著名学术期刊《生物化学与生物物理学报———生物能学》上。

领导这一研究是南京农业大学的强胜教授，主要从事杂草科学研究。

紫茎泽兰又名破坏草，原产于美洲的墨西哥至哥斯达黎加一带。它具有强适应性和惊人的繁殖能力，与其它植物争肥争水，导致土地严重退化，粮食严重减产，原有植物均被“排挤出局”。另外，紫茎泽兰的种子上面有很多细毛，牲畜吃了消化不了，会得严重的胃病甚至死亡。这种杂草现在我国西南地区非常常见，并以大约每年30公里的速度扩散。而目前控制紫茎泽兰的方法收效都不大。 因此在我国国家环保总局2003年公布的首批16种危害最大的外来物种名单中位居榜首。

强胜等研究人员从研究紫茎泽兰病害入手，在紫茎泽兰植株上分离、筛选到了链格孢菌，并发现该菌为紫茎泽兰自然致病真菌之一，这也是世界上首次发现的紫茎泽兰新病害。通过实验证明，其菌丝体比孢子具有更强的致病性，能够引起紫茎泽兰的叶片褐斑病。 

在其后的实验中，强胜发现链格孢菌使紫茎泽兰致病的主要原因是该菌产生的毒素———AAC-Toxin，并在科学界首次把该毒素用于除草领域。该毒素不仅是紫茎泽兰的克星，而且对检测的其他25种杂草也具有很强的致病性，具有高活性、杀草迅速、杀草谱广的特性，同时，它容易降解，属于环保型微生物源除草物质。强胜说，这个发现，为今后研发新型的、更加有效的除杀紫茎泽兰一类杂草的生物除草剂提供了新思路，也找到了更丰富的物质源。

利用RNA干扰方法或药物抑制剂来抑制cdk2活性能够干扰分化程序。因此，该研究揭示出MAPK和cdk2/cyclinA在MCE和最终的分化进程中维持C/EBPβ的Thr188位点最初的磷酸化状态。