生物技术前沿一周纵览(2017年12月8日)

2017-12-08 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 生物技术前沿一周纵览(2017128日)
 

水稻株型建成研究获进展

 

水稻株高和叶片夹角是构成理想株型的重要方面。研究人员发现水稻中OsmiR396d过量表达时,水稻呈现出叶夹角增大和部分矮化的表型。通过生理学检测、生化手段验证和遗传学观察,证实油菜素内酯信号途径中的核心组分OsBZR1直接激活OsMIR396d基因的表达,OsmiR396d分别控制靶基因OsGRF4OsGRF6的转录;在对水稻的株高调控中,OsmiR396d通过抑制OsGRF6的表达,导致赤霉素的合成与信号均减弱,引起水稻部分矮化表型;在调节水稻苗期叶夹角过程中,OsmiR396d通过抑制OsGRF4而释放对油菜素内酯信号的抑制,正调控叶夹角。该研究进一步阐明,水稻中miR396d通过赤霉素和油菜素内酯信号途径调控水稻株高与叶夹角的分子机制,为理解植物激素精细调节水稻株型提供了新资料。(Plant Physiology

 

 

锌毒害调控植物根系发育的生理与分子机制

 

(Zn)是动植物体内必需的微量元素,适量的锌促进植物生长、提高作物产量;然而高浓度Zn则对植物有害。研究人员以拟南芥为材料,采用植物生理学、药理学、遗传学和分子生物学等研究手段,对锌毒害调控植物根系发育的生理与分子机制进行深入研究。研究表明,过量Zn通过调控PIN4蛋白的丰度,影响根尖生长素的累积。进一步研究发现,过量Zn提高根系cGMP的水平。cGMP通过调控NO合成,进而影响ROS累积和随后的根尖PCD发生。同时,cGMP影响根尖PIN4蛋白的丰度,从而调节根尖生长素的累积,最终影响根系发育。(Environmental and Experimental Botany

 

 

植物适应性进化研究取得新进展

 

适应性进化机制一直是进化生物学的重点研究问题。研究人员通过对模式植物拟南芥与其近缘属荠属物种的全基因组水平研究发现,尽管在进化上拟南芥已经同荠属物种分开了800万年,但二者仍然有许多古老的平衡选择位点存在。进一步研究显示,具有不同单倍型的群体间在生态上有显著分化,说明受平衡选择的基因与植物的适应性密切相关。研究首次提供了在全基因组水平上开展植物平衡选择研究的案例,揭示了植物里有大量的平衡选择位点存在,并且表明这些位点对植物的适应性有着关键作用。(Genome Biology

 

 

脆性X智力低下蛋白调节神经元轴突发育研究获进展

 

脆性X染色体综合症(FXS)是常见的遗传性智力障碍疾病,由脆性X智力低下蛋白(FMRP)功能缺失所引起。研究人员针对FMRPLncRNA Tug1在神经元轴突发育中的功能展开研究。研究发现,在FMPR敲除小鼠的大脑中,LcnRNA TUG1的表达水平显著上调。RNA-immunoprecipitation实验结果证明,FMRP能够与TUG1互作并降低其稳定性,提示FMRP通过直接结合负向调控TUG1的表达。在神经元过表达TUG1导致神经元的轴突长度下降,而树突的长度与复杂程度未发生变化,表明TUG1能够特异性调控神经元轴突发育。同时,在FMRP缺失的神经元中敲减TUG1的表达水平能够补救FMRP下调导致的轴突发育缺陷。进一步研究发现,TUG1能够与转录调控因子SnoN直接结合抑制其转录活性,而敲减FMRP及过表达TUG1都能够显著降低SnoN下游靶向基因Ccd1的表达水平。Ccd1过表达能够恢复FMRP缺失或者TUG1上调的神经元的轴突长度,证实FMRPLncRNA TUG1相结合通过SnoN-Ccd1信号通路调节神经元轴突发育。(Human Molecular Genetics

 

 

细胞命运变化中染色质开关规律

 

DNA含有生物个体的所有遗传信息,但这些信息如何被阅读出来,是生命科学面临基本科学问题之一。研究人员通过对干细胞命运诱导过程的研究,发现细胞命运转换遵循一个二进制规律。科学家通过对染色质的开放与关闭的研究,发现在体细胞诱导为干细胞时,染色质与细胞变化有关的位置存在一个“开-关”的基本调控逻辑。在此逻辑体系下,科学家阐述了干细胞诱导过程的变化机制。(Cell Stem Cell

 

 

藻紫胆素通过藻蓝胆素C10的亲核加成反应驱动藻蓝胆素异构化

 

蓝细菌光合作用由藻胆体捕获光能,藻胆体由酶催化形成的色素化藻胆蛋白组成。研究人员提纯得到接近天然状态的高纯度CpcE/F蛋白复合物,通过结构生物学解析了CpcE/F蛋白复合物的晶体结构。研究人员通过分析高分辨率的CpcE/F晶体结构,发现CpcE/F是一个异源二聚体复合物,整体呈现ɑ-螺线管结构,螺线管环绕形成的内部洞穴负责催化功能。并且证明,CpcE/F既能催化藻蓝蛋白共价偶联藻蓝胆素,也能将藻蓝胆素脱离藻蓝蛋白。根据CpcE/F结构模拟得到高同源裂合酶PecE/F蛋白复合物的结构,并通过定点突变发现PecE/F裂合酶的活性中心H87C88,证明该活性中心通过藻蓝胆素C10的亲核加成反应驱动藻蓝胆素异构化为藻紫胆素。(PNAS)

 

 

首次揭示基因组稳定性调控最核心激酶ATR的激活机制

 

基因组稳定性维持是一切生命活动的基础,多种外源和内源因素作用下产生的广泛DNA损伤和复制压力,构成了基因组不稳定的主要来源。研究人员成功解析了来源酵母的ATR激酶及其结合蛋白ATRIP复合物(ATR-ATRIP)的近原子分辨率(3.9 Å)结构,发现细胞内的ATRATR-ATRIP异二聚体的同源二聚体的形式存在。已鉴定的和ATR激活直接相关的ATR PRD结构域和ATRIP coiled-coil构成了最主要的ATR-ATRATRIP-ATRIP同源二体的作用界面;鉴定出PRDBridge结构域是调节ATR生物学功能的关键位点,并发现这两个关键调节位点在mTORATMDNA-PKcs等激酶中高度保守;清晰揭示了在未激活状态下,ATR激酶的活化环被其PRD结构域通过一个特异性的疏水性相互作用所锚定,因而被锁定在待激活状态。ATR特异性激活蛋白可以利用其高度保守的疏水残基竞争性地解除PRD对活化环的抑制,迅速活化ATR的激酶。(Science 

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