学习文献看什么？推荐七大分子生物学论文

　　

生物通报道  “F1000（Faculty of 1000 Medicine）”又名“千名医学家”，是由美国哈佛大学和英国剑桥大学等全世界2500名国际顶级医学教授组成的国际权威机构。近期其推荐的最受关注的分子生物学论文如下：

 1.新型荧光标记工具

来自美国威尔康乃尔医学院（Weill Cornell Medical College ）的研究人员称他们开发了一种可以跟GFP蛋白媲美的新型荧光工具，这种被命名为“Spinach”的RNA-荧光基团复合物可用于追踪细胞内各种RNA的功能动态。这一新技术将帮助推动科学家们揭开与人类生命活动及疾病相关的RNA的神秘面纱。

在过去的几年里，RNA分类研究不断取得突破性进展，在揭开编码蛋白质的信使RNA(mRNA)之后，研究人员又发现了多种影响翻译及基因表达的“非编码”RNAs，并证实某些情况下这些RNAs可直接与蛋白质结合对其功能进行调控。然而一直以来科学家们对于这些RNAs的作用机制却知之甚少。

鉴于GFP蛋白在细胞内蛋白质功能研究中的广泛应用，Jaffrey研究小组提出了一个奇妙的设想：能否开发出一种具有GFP相似功能的荧光RNA复合物，用于细胞内RNAs动态研究。

在新研究中，Jaffrey研究小组的科研人员利用RNA能够折叠形成复杂三维形状的特性，构建了两个新实体（entities，生物通译）：一段显示特异形状的合成RNA序列，以及一个与RNA结合后发射荧光的小分子。“在这一研究中，我们面临着两个巨大的挑战，”Jaffrey博士说：“第一是要获得能够激活小分子的RNA序列，第二则是要找到能够进行时间控制且对细胞无毒性作用的荧光小分子。

Jaffrey等对多种分子进行了尝试性实验，其中大部分由于会与细胞膜上的油脂结合发射荧光或本身具有细胞毒性而无法将其用于构建理想的荧光分子。最终，研究人员发现GFP蛋白中就包含了他们一直想寻找的分子——一种荧光基团。于是研究人员根据这一荧光基团的形状合成了一些化学分子，并在随后构建了一条能够衔接这些化学分子的人工RNA序列。研究人员将他们第一个成功构建的“RNA-荧光基团”复合物命名为“Spinach”。在进一步的实验中，研究人员再度成功构建出与Spinach发射不同荧光波长的多个“RNA-荧光基团”复合物。

目前威尔康乃尔医学院的研究人员已开始利用Spinach追踪细胞中的非编码RNAs。

J.S. Paige et. al., “RNA mimics of green fluorescent protein,” Science, 333: 642-6, 2011

2. 决定干细胞命运的lincRNA

来自美国哈佛-麻省理工博德研究所（Broad Institute of MIT and Harvard）的科学家们在新研究中发现一类特异的大型RNAs分子（large RNAs）对胚胎干细胞命运起关键性的作用，这一研究成果在线发表在《自然》（Nature）杂志上。

早在数年前Broad研究所的科学家们就发现人类和小鼠的基因组可编码一种称为“基因间的长链非编码RNA”（large intergenic noncoding RNA，简称lincRNA）的特异性RNAs。lincRNAs起初被认为是基因组转录的“噪音”，是RNA聚合酶II转录的副产物，不具有生物学功能。然而，近年来的研究表明，lincRNAs参与了X染色体沉默，基因组印记以及染色质修饰，转录激活，转录干扰，核内运输等多种重要的调控过程，lincRNAs的这些调控作用也开始引起人们广泛的关注。

“长期以来科学家们对于lincRNAs的生物功能存在大量的争议，”Eric Lander说：“新研究表明lincRNAs可对调控胚胎干细胞命运起关键性的作用。这是一个非常让人惊喜的发现，因为长期以来研究人员都认为是某些特定的蛋白质对这一过程起主导作用。”

胚胎干细胞通常有两种命运或是分化为特定细胞如血细胞、神经细胞，或是保持多潜能性，即维持其多向发育潜能及在不分化状态下的对称性细胞分裂能力。在最新的这篇文章中，研究人员对胚胎干细胞（ES cells）中的100多种lincRNAs进行了研究。当研究人员在胚胎干细胞中尝试分别敲除每种lincRNA时，他们发现其中一些lincRNAs参与抑制了某些特定细胞中的基因表达，而另一些则与胚胎干细胞多潜能性丧失相关。

在进一步的研究中，Eric Lander更深入地解析了lincRNAs发挥功能的相关机制。通过一系列生化试验，研究人员证实lincRNAs与一些影响细胞命运的关键蛋白之间存在着相互作用。

M. Guttman et al., “lincRNAs act in the circuitry controlling pluripotency and differentiation,” Nature, 477: 295-300, 2011. Free F1000 Evaluation.

3.真菌病毒的杀手

芽殖酵母是缺乏RNAi机制的少数生物物种之一。大多数真核生物体都是通过这一机制来调控基因表达，在细胞过程中发挥着至关重要的作用。在这篇文章中，研究人员揭示了在缺乏RNAi的情况下，酵母通过一种“病毒杀手”消灭真菌病毒的机制。

I.A. Drinnenberg et al., “Compatibility with killer explains the rise of RNAi-deficient fungi,” Science, 333: 1592, 2011.

4.解析染色体分离

J. Matos et al., “Regulatory Control of the Resolution of DNA Recombination Intermediates during Meiosis and Mitosis,” Cell, 147: 158-72, 2011.

5.调控干细胞多能性的开关

来自加拿大多伦多大学的研究人员发现一个控制开关可调控干细胞的命运，他们证实FOXP1的选择性剪接在干细胞多能性及重编程上扮演了重要的角色。

在干细胞中，一套核心转录因子控制了多能性。研究人员发现选择性剪接导致FOXP1产生了FOXP1-ES异构体，与典型的FOXP1异构体相比，此异构体有着不同的DNA结合性质。选择性剪接事件改变了FOXP1的DNA结合性质，刺激了多能性所需转录因子基因的表达，包括OCT4、NANOG、NR5A2和GDF3，同时伴随着ESC分化所需基因的抑制，从而促进了干细胞多能性的维持。

此外，研究小组还发现剪接开关在重编程中也起了作用。FOXP1-ES有助于体细胞高效重编程到诱导多能干细胞（iPSC）。研究人员认为这是一个很重要的发现，因为目前人类细胞的重编程还是非常低效的。

M. Gabut et al., “An alternative splicing switch regulates embryonic stem cell pluripotency and reprogramming,” Cell, 147: 132-46, 2011.

6.开放阅读框的调控作用

开放阅读框（Open Reading Frame, ORF）是基因序列的一部分，包含一段可以编码蛋白的碱基蓄力，不能被终止子打断。长期以来科学家们对于ORF在mRNA翻译中的作用并不是很清楚。

在这篇文章中，研究人员证实果蝇中的一个ORF可与一种叫做Sex-lethal的RNA结合蛋白协同作用终止mRNA翻译。

7.改变的次序

在细胞进行分裂的过程中，基因转录调控同样发生着广泛的改变。然而长期以来科学家们对于这些事件发生的先后顺序并不是很清楚。在这篇文章中，研究人员癌酵母中证实启动转变的第一步应该是细胞定型（cell commitment），只有在细胞命运被确定后才会发生全基因组的转录改变。

U. Eser et al., “Commitment to a cellular transition precedes genome-wide transcriptional change,” Molecular Cell, 43: 515-27, 2011.

“Faculty of 1000 Biology”创办于2002年1月，是一种在线科研评价系统，其推荐原则立足于论文本身的科学意义而非发表在什么杂志上。该系统根据全球2300多名资深科学家的意见，提供对近期发表的生物科学论文的快速评论，目的是帮助广大科研人员遴选和发现有价值的研究工作。该机构专家根据论文对当前世界生物医学和临床实践的贡献程度和科学价值，每年对全球SCI文章总数不足千分之二的优秀精品医学论文进行推荐和点评，并赋予“F1000论文”称号向医学界推荐，涵盖了医学各个学科，是一项很高的学术荣誉。

（生物通：何嫱）