生物科技

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真核染色体合成

天津大学化工学院系统生物工程教育部重点实验室元英进团队在同期《科学》杂志发表了题为《化学合成十号染色体缺陷靶点定位与生长表征》和《完美设计合成V号染色体及其环化表型研究》的两篇长文。报道了全化学合成重新设计的真核生物酿酒酵母十号染色体，长达707 Kb，创建了一种高效定位生长缺陷靶点的方法，解决了合成型基因组导致细胞失活的难题，并且提供了一种表型和基因型关联分析的新策略，有助于延伸对基因组和细胞功能的认知；报道了精确匹配设计序列的真核生物染色体的化学合成，验证和评判了当前真核生物人工染色体的设计原则。同时，开发了定制化人工构建酿酒酵母环形染色体的方法，为研究染色体重排、癌症、衰老、人类染色体异常疾病等提供了新的研究思路和研究模型。

酵母V号染色体设计合成

酵母X号染色体设计合成和缺陷靶点定位技术

中国科学家新发现14个唇腭裂易感基因

武汉大学口腔医学院边专教授团队和安徽医科大学孙良丹教授团队合作开展唇腭裂易感基因研究，新发现了14个非综合征型唇腭裂相关易感基因，相关文章发表于《自然-通讯》。唇腭裂是一种先天发育性畸形，其发生率在先天缺陷畸形中居前三位，2013年我国将唇腭裂疾病纳入20个重大救助疾病之一。通过对7404例非综合征型唇腭裂患者以及16059例不同种族的正常对照组个体的研究，证实了26个遗传区域中41个SNP位点与唇腭裂显著相关，其中14个是首次发现的新位点。这26个遗传区域在中国人群非综合征型唇腭裂患者中有10.94%的遗传率。

DNA开关调控单个分子内电流

南京大学特聘教授陶农建带领中外学者团队通过化学修饰，研制出首个可控制DNA开关，尺寸只有1纳米，能调控单个分子内电流，相关论文发表于《自然-通讯》。蒽醌是一种包含三个苯环的特殊结构，具有氧化还原性的功能团。研究团队利用蒽醌衍生物（Aq）对DNA双螺旋结构进行了修饰。通过插入DNA两个碱基对中间，获得了具有开关功能的Aq-DNA双螺旋。利用扫描隧道显微镜，可以像用手开关水龙头一样对插入蒽醌的DNA进行控制。DNA能表现出不同的行为方式，比如既能诱导电子表现出量子特性，像光波一样流动，也能让电子像在金属电线内一样“动如脱兔”。

成瘾戒断记忆再巩固的DNA甲基化调控机制

中科院心理研究所隋南研究组采用吗啡-纳洛酮诱导的条件位置厌恶（CPA）范式，通过核团定位注射DNA甲基化抑制剂5-aza的方法探讨了成瘾阶段记忆再巩固的核团及其转录调控机制；相关论文发表于《行为神经学前沿》。研究首次发现DNA甲基化在成瘾戒断记忆再巩固中发挥重要作用，此外，该研究还发现岛叶AI和杏仁核BLA亚区在负性情绪记忆再巩固中可能发挥不同的调控作用。这为探索干预成瘾记忆的新靶点提供了新证据。成瘾戒断引起的负性情绪记忆长期存在，是导致成瘾者复吸的关键因素。再巩固是长时记忆加工的重要阶段，为破坏长时程病理性记忆提供了干预的“窗口”。

人类MFN1片段晶体结构

中山大学肿瘤防治中心高嵩教授课题组解析了MFN1片段在不同三磷酸鸟苷（GTP）水解状态下的晶体结构，阐明了MFN1水解GTP的机制，并提出了MFN1介导线粒体外膜栓连的模型，研究论文发表于《自然》。人体绝大多数细胞中都含有一种名为“线粒体”的重要“器官”（细胞器），它是细胞的“能量工厂”。线粒体的融合依赖一种名为mitofusin的蛋白质“机器”实现。这种机器锚定在线粒体的表面上，通过使用一种名为GTP的小分子化合物“燃料”来实现不同线粒体的对接和融合。Mitofusin机器有时会因为基因突变而出现某个“零件”的故障。观察到的mitofusin机器的细微结构显示，它通过消耗GTP燃料可以调节自身的构造，并两两“吸附”在一起。

MFN1介导的OMM融合模型

Mitofusin的结构以及相互“吸附”的原理图

细胞壁乙酰化修饰调控机制

中科院遗传与发育生物学研究所周奕华研究组与储成才研究组发现了一个能负调控木聚糖乙酰化水平的酶；相关论文发表于《自然-植物学》。水稻脆鞘突变体bs1具有脆鞘、矮生等表型。图位克隆发现BS1基因编码一个GDSL酯酶家族成员，定位于多糖“合成工厂”高尔基体上。bs1突变体细胞壁中总乙酰酯含量升高，且差异来自水稻中最主要的半纤维素木聚糖。重组BS1蛋白具有特异的木聚糖乙酰酯酶活性，反应产物得到了液相质谱(LC-QTOF)和核磁共振分析的验证，表明BS1确为木聚糖乙酰酯酶。BS1在富含次生壁的维管束和厚壁组织中高表达，影响木质部导管的结构，进而影响植株形态和粒重等农艺性状。

细菌Argonaute蛋白生成和加载DNA引导链的分子机制

中科院生物物理研究所王艳丽课题组及其合作者关于细菌Argonaute（Ago）蛋白独立生成和加载DNA引导链的分子机制，研究论文发表于《分子细胞》。真核生物的Ago蛋白是RNA干扰通路的重要组分，它们利用小的RNA引导链靶向互补配对的RNA分子。TtAgo能够降解不稳定的双链DNA，产生小的双链DNA片段，TtAgo能够选择性地加载这些降解的DNA，之后引导靶DNA的降解。结合单分子荧光、分子动力学和结构研究，科研人员发现，TtAgo加载双链DNA分子偏好于引导链的5’末端相对位置处的过客链含有脱氧鸟苷。这就解释了为什么TtAgo在体内优先加载含有5’末端脱氧胞苷的引导链。

青藏高原青稞早熟性相关等位基因

中科院西北高原生物研究所和四川大学合作，在青稞早熟适应性方面取得进展，相关论文发表于《理论与应用遗传学》。青稞是青藏高原极具特色的作物类型。研究青稞早熟性形成的遗传机制对于揭示青稞对青藏高原极短生育期条件的适应和进化过程具有重要的科学意义。来自西藏的青稞地方品种“拉鲁青稞”EAM8第三个内含子中存在的A/G替换导致该基因在转录时发生可变剪接和内含子保留，之后提前出现的终止密码子最终导致无功能的截断蛋白的形成，将该等位基因定名为eam8.l。eam8.l等位基因是植物中第一个发现的可变剪接导致早熟的自然突变基因。