生物技术前沿一周纵览(2015年1月23日)

2015-01-23 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 拟南芥碱性神经酰胺TOD1是植物细胞膨压调节器

 
膨压普遍存在于植物细胞,与生长发育密切相关,但对其调控的分子机制了解非常有限。研究人员通过对植物花粉管进行研究,发现了一个影响花粉管体内生长的突变体turgor regulation defect 1 (tod1),其花粉管内钙离子浓度下降,在花柱内生长缓慢,不能及时有效地从花柱道中穿出,导致部分雄性不育;同时,该突变体还表现出气孔关闭失调,对植物激素ABA不敏感。突变细胞膨压增加,说明tod1基因参与花粉管和气孔保卫细胞的膨压调控。tod1基因编码一个高尔基体蛋白,在花粉管和角果表皮的保卫细胞中特异性表达;进一步研究表明tod1具有碱性神经酰胺酶活性,它通过调节细胞内鞘氨醇及其下游活性分子—磷酸鞘氨醇的量和钙信号来调控细胞的膨压。该研究结果揭示了鞘脂类物质在花粉管膨压调节中的重要作用。(Nature Communications
 
 
烟草基因组学研究综述
 
截至2014年底,烟草基因组和遗传取得了一系列重大进展:祖先种二倍体和栽培四倍体烟草的全基因组序列已经测定;栽培四倍体烟草的遗传图谱也已经构建;尼古丁合成调控的主要基因已经鉴定;烟叶的转录组已测定;烟草中许多抗病和免疫基因被发现;重金属积累一系列基因也被发现。采用现代分子遗传学和生物信息学等技术,开展烟草等重要作物的研究,在一系列研究基础上,对目前烟草基因组研究最新进展进行了高度概括。其结合目前最先进的技术和思路,概述了尼古丁合成与调控基因的研究现状,并对目前烟草研究的挑战和解决方案等进行了分析,论述和展望了利用烟草的优势以及目前取得的进展,从事相关重大科学问题的研究,对开展烟草理论研究和基于基因组信息的应用研究具有重大指导意义。(Molecular Genetics and Genomics
 
 
合成蛋白设计实现转基因生物的生物控制
 
尽管转基因生物的风险有被夸大之嫌,但转基因逃逸的确可能扰乱生态系统。光靠物理防范显然是不够的,科学家们致力于打造牢靠的生物防线。著名遗传学家George Church教授在此方面取得了突破性的成果。2013年George Church领导哈佛医学院的研究团队重新编码了大肠杆菌的基因组。这是世界上首个基因组被重新编码的生物,而这种生物需要受到严格的控制。现在Church的研究团队解决了这个问题,进一步改造了这个E. coli菌株,将一种人工合成的氨基酸整合到基因组的多个位点。缺乏这种氨基酸,细菌就不能将RNA翻译成正确折叠的蛋白。这种人造氨基酸不存在于自然界中,E. coli本身也无法合成它,只能从特殊的人工培养基中获得。研究首次将人造营养物质作为生物防护手段,这样的策略可以确保转基因生物在开放环境下的安全性。(Nature
 
 
橐吾属内自然杂交研究
 
自然杂交在物种形成和进化中的重要性已经争论了几十年,它促使物种在遗传和进化上发生改变,可能导致一个或两个类群的基因渐渗、杂交物种形成或一个群组的辐射进化。菊科橐吾属(Ligularia)约有140种,具有高度的多样化。研究组以4个舟叶橐吾(L. cymbulifera)和东俄洛橐吾(L. tongolensis)杂交群和2个亲本参照居群内的共297个个体为研究对象,通过用和基因组片段ITS直接测序和克隆测序的方法证实了所采样的4个杂交群内的确存在杂交现象,且类群间存在渐渗杂交;另外利用3个叶绿体片段(trnL-rpl32,trnQ-5′rps16,trnK-rps16)分析了不同类群间发生的杂交的异同。研究结果表明不同程度的杂交和基因渐渗的发生取决于不同的栖息地环境,橐吾属内通过自然杂交引起的基因流动确实在物种多样化中扮演着一个重要的角色。(PloS One
 
 
H10N8禽流感病毒感染人的分子机制和跨种间传播趋势评估
 
自从2013年2月我国报道首例人感染H7N9禽流感病毒后,我国已经发生多起人感染H7N9禽流感病毒病例。2013年12月起,我国先后发生3例人感染H10N8禽流感病毒病例,并导致2人死亡。为了分析这次的H10N8病毒的受体结合特异性,研究人员从病毒层面和HA蛋白层面,对最早的分离株——江西东湖株H10N8禽流感病毒(A/Jiangxi-Donghu/346/2013)的受体结合特性进行了研究,发现无论在病毒水平还是HA蛋白水平,H10都特异性结合禽源受体,而不像H7N9安徽株一样获得了人源受体结合能力。该研究表明这次的能感染人的H10N8病毒依然是一个典型的禽流感病毒,对人源受体亲和力极弱,暗示该病毒并不具备在人群中传播的能力。(Nature Communications
 
 
啤酒花苦味酸代谢途径解析研究

啤酒花(Humulus lupulus L.大麻科葎草属)是啤酒酿造工业必不可少的要素,苦味酸和黄腐醇作为其风味物质基础在啤酒花腺体腺毛特异合成积累,但关于其生物合成途径的认识还知之甚少。研究人员综合代谢组学、转录组学和生化等技术手段对啤酒花苦味酸生物合成途径进行了系统研究。在优化的酵母中重组苦味酸代谢途径的结果表明同时重组表达可能参与苦味酸合成的异戊烯基转移酶候选基因HlPT1LHlPT2,能够高效地催化苦味酸衍生物的生成。同时还明确了PT1L和PT2的具体催化功能。泛素介导的膜蛋白酵母双杂实验和免疫共沉淀实验表明,HlPT1LHlPT2能够相互作用,形成异源二聚体或多聚体。这些结果首次在植物中发现了芳香类异戊烯基转移酶形成代谢通道,同时证明利用酵母系统生成啤酒花苦味酸是可行的,相关合成生物学的研究工作正在进行之中。(Plant Physiology
 
 
二聚吡咯吲哚生物碱合成研究取得的新进展
 
3a,3a'-二聚吡咯吲哚生物碱是一类广泛存在于植物、微生物中的次生代谢产物。此类生物碱结构类型多样,生物活性广泛。二聚吡咯吲哚生物碱独特的化学结构和显著的生物活性引起化学界的高度研究兴趣,其合成的难点是立体选择性地构建相邻的季碳中心,因此高效构建 3a,3a'-二聚吡咯吲哚骨架一直是合成化学家研究热点。科学家在原先报道的二价铜引发自由基的研究基础上,又成功发展了一种二价铜介导的高效构建 3a,3a'-二聚吡咯吲哚骨架的新方法。该方法同样利用氯化铜引发自由基,经环化、二聚串联反应,一步高效的生成了 3a,3a'-二聚吡咯吲哚骨架,而且该方法的底物应用范围非常广泛。该研究通过简单更换侧链保护基,就能实现了良好的endo/exo选择性。(Organic Letters
 
 
羊毛硫抗生素生物合成的机制
 
乳酸链球菌肽 (含硫醚桥的羊毛硫抗生素家族的一个成员)在食品工业已广泛使用了超过40年,没有产生实质性的抗药性。鉴于针对很多临床使用的抗生素的抗药性的出现,这一特性让人们尤为感兴趣。研究人员发表了“羊毛硫抗生素脱水酶”NisB (在乳酸链球菌肽生物合成中所涉及的一种酶)的X-射线结构,并通过生物化学数据显示,NisB将glutamyl-tRNAGlu用于Ser/Thr残基的临界活化。这些发现为在其他类别的天然产物的生物合成中所涉及的很多类似羊毛硫抗生素的脱水酶的功能表征提供了一个基础。(Nature)
 
 

来源:基因农业网

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