生物技术前沿一周纵览(2014年6月6日)

2014-06-28 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

解析植物激素脱落酸的信号机制
 
植物激素脱落酸(Abscisic Acid),简称ABA,是植物中最为重要的激素之一,它在调节植物生长、发育, 以及植物在应对生物与非生物胁迫的反应等各方面都发挥着非常关键的作用。ABA调控了种子休眠、萌发、植物生长发育及其对干旱、渗透、盐等环境胁迫的抗性反应的许多方面, 因此揭示 ABA 作用及其信号转导是植物生物学的热点研究领域之一。胁迫条件下,ABA信号会激活SnRK2蛋白激酶在初生根出现后抑制侧根的生长。然而,即便是在持续胁迫的情况下,侧根生长最终仍会从抑制中恢复过来。研究人员证实,PYL8是ABA抑制后侧根恢复生长的必要条件。PYL8与转录因子MYB77、MYB44及MYB73发生了直接的相互作用。PYL8与MYB77互作促进了MYB77结合到多个生长素反应基因启动子的靶MBSI基序上。PYL8是独立于核心的ABA-SnRK2信号通路,通过提高MYB77及其种内同源物:MYB44和MYB73的活性,放大生长素信号促进了侧根生长。(Science Signaling)
 
 
miR156介导的高等植物年龄途径
  
自然界生命体的生长发育和形态建成都与“年龄”密不可分。“年龄”是一个不可逆的过程, 所有生物都将经历幼年期到成年期,最终走向衰老和死亡。在植物体内,一个小分子 RNA,miR156 控制了幼年期到成年期的转化,它是目前唯一已知的年龄分子标记. miR156 的表达量随着年龄的增长而逐渐减少,调控了植物生长发育和环境应答等多个过程。研究人员综述了植物体内 miR156介导的年龄途径的最新研究进展,以及年龄调控 miR156表达的分子机制。包括miR156/miR157 基因家族,miR156 是植物年龄的响应分子,miR156-miR172 信号通路,miR156上游的调控因子等多方面内容。糖是如何调控miR156表达的,其中的信号传递过程是什么等问题有待研究,如何通过调控植物的年龄途径改良经济作物的性状,提高产量和品质也是未来研究的一个重点. (科学通报)
 
 
微藻甾体类化合物合成机制
 
甾体类化合物在真核生物中分布,但其在微藻中的代谢途径和生理作用知之甚少。微拟球藻(Nannochloropsis oceanica)是一种在海洋中广泛分布,且在世界各地均可规模培养的野生高产油藻。通过比较基因组学和代谢组学分析手段发现,微拟球藻中存在着一种与高等植物、酵母和绿藻(如莱茵衣藻)等均有显著不同的甾醇合成途径,兼具哺乳动物和高等植物特征。它既具有动物甾醇合成途径的一些特征,如富含胆固醇(占甾醇总量的~70%;高等植物中仅为1%~5%)、具备多个动物特征性的胆固醇合成关键酶(如24-脱氢胆固醇还原酶等)等。但又与哺乳动物不同,含有少量的植物甾醇。研究人员通过化学生物学和转录组等手段证明甾醇参与了微拟球藻的生长、光合作用、叶绿体生成和胁迫响应等关键过程,而甾醇化合物通过1-脱氧木酮糖-5-磷酸合酶DXS来反馈调节自身合成。同时,甾醇代谢和脂肪酸合成之间存在着协同作用机制,通过抑制甾醇合成可显著提高胞内的脂肪酸含量。(Biotechnology for Biofuels
 
 
模式动物生物钟控制生理行为新成果
 
生物钟的出现使得生物体能够获知外界的时间线索,并为即将发生的生理活动提前做好准备。核心生物钟基因PER在从无脊椎动物到脊椎动物的进化过程中高度保守,但在脊柱动物中产生了分化,形成了PER1,PER2,PER3三个基因家族成员。 由PER基因分化成为的PER1-3可能担负着不同的功能,并提供高等生物更精细的调控。基于这样的假设,为了研究PER1特殊的功能,研究人员将与hPER2S662G突变对应的hPER1S714G突变引入小鼠,分析突变小鼠在时钟以及其他系统中的表型,发现hPER1S714G突变的小鼠存在着进食节律前移的表型,食物摄入与能量消耗之间失去了偶联的关系,因此在高脂的刺激下容易发生肥胖。研究通过系统比较PER1与PER2突变小鼠,进一步揭示进食行为与先前认为的活动行为周期至少部分是分离的。研究还发现PER1与PER2对不同组织生物钟周期与相位的控制程度不同,PER1特异性的调控时钟相关代谢通路。(Cell Reports
 
 
卵母细胞发生的剧变
 
对于所有动物来说,从卵母细胞到胚胎都是一个关键的转变,这意味着发育过程的正式开始。这种转变会使卵母细胞成为能够形成各种细胞类型的全能细胞。细胞全能性的诱导,需要基因表达发生剧烈的改变。目前,人们主要在转录水平上研究这样的改变。然而在发育正式启动的关键时刻,并不存在转录水平上的调控,而是随着发育的正式开始,出现了大量翻译水平上的变化。科研人员将果蝇作为模式系统,在卵母细胞向胚胎转变的过程中,广泛分析了蛋白的翻译情况。采用了三种复杂的技术:全面的多聚核糖体分析、核糖体印记分析和定量的质谱分析,并在此基础上获得了迄今未至最为全面的数据。发育之初的翻译激活伴随着蛋白的降解,二者同时发生。在蛋白质组发生重置细胞获得全能性时,这样的补偿机制有助于维持蛋白的总体水平,为胚胎发育做好准备。细胞中可能存在着某种质控系统维护上述平衡。(Cell Reports
 
 
栉水母“太平洋侧腕水母”的基因组草图
 
栉水母是谜一样的动物,它们将两个截然不同的神经网与一个类似基础大脑的中心结合在一起,并具有适合其捕食性生活方式的、由中胚叶形成的肌肉。研究人员发表了栉水母“太平洋侧腕水母”(Pleurobrachia bachei)的基因组草图以及其他十种栉水母的转录组。这些基因组的神经、免疫和发育基因含量与其他动物基因组显著不同:没有HOX基因和标准的微RNA机制,免疫基因补充也相对减少。很多双侧神经元特定基因和“经典”神经传输物通道的基因在神经元中不存在或没有表达。推测栉水母的神经系统(还可能包括肌肉分化)是独立于其他动物的方式演化的。(Nature
 
 
多组分蛋白的定制
 
受生物系统的非凡本领的启发,实现蛋白自组装这样一个目标,对于材料学家来说是诱人的前景。科学家建立了一个计算方法,可被用来设计蛋白纳米材料,在其中两个不同的亚单元共聚成一个特定的架构,在这个方向上迈出重要一步。用该方法设计了5种由24个亚单元组成的笼状蛋白纳米材料,并通过实验演示:这些材料的结构与计算设计模型非常一致。该方法的准确性,帮助打开二组分材料领域的大门,为设计针对特定应用量身定制的功能蛋白纳米材料铺平了道路。(Nature
 
 
脂质怎样影响复杂膜结构
 
最近发表的很多高分辨率膜蛋白结构都存在与蛋白密切相关的脂质,这促使人们提出一个问题:这些脂质是怎样影响复杂的膜结构的?研究人员建立了一个新的离子迁移质谱(IM-MS)方法,它使其能够获得与脂质结合在一起的折叠的蛋白构形的高分辨率谱。利用这一方法,他们识别出改变了MscL (具有大电导率的机械敏感性通道)、水通道蛋白-Z和氨通道的稳定性的脂质。随后该研究还确定了这些脂质当中与氨通道结合在一起的一个脂质(磷脂酰甘油)的X-射线晶体结构,该结构显示了某一特定环中的一个构形变化是怎样导致一个磷脂酰甘油结合点之形成的。该研究的主要结论是,一次脂质结合事件能改变一个膜复合物的稳定性。(Nature
 

来源:基因农业网

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