编委推荐

编委推荐

Cell |发现新型冠状病毒抑制宿主防御的新机制

近一年来，新型冠状病毒SARS-CoV-2在全球肆虐，引起的新冠肺炎已达3615万例，患者死亡已超过105万例。尽管疫情紧迫，但人们对SARS-CoV-2的致病机制仍知之甚少。美国加州理工大学Guttman及南加州大学Majumdar团队通过综合研究SARS-CoV-2的病毒蛋白与人类RNA之间的相互作用，发现SARS-CoV-2可破坏宿主细胞mRNA的剪接加工、蛋白质翻译及蛋白质运输等过程，从而抑制宿主防御(2020年10月8日在线发表，doi: 10.1016/j.cell.2020.10.004)。具体来说，发生SARS-CoV-2感染后，病毒NSP16蛋白可结合U1和U2 snRNA的mRNA识别域，从而在转录组层面影响宿主细胞的mRNA剪接加工；病毒NSP1蛋白在核糖体的mRNA进入通道中与18S rRNA结合，从而引起蛋白质翻译的全面抑制；并且，病毒NSP8和NSP9蛋白与信号识别颗粒中的7SL RNA结合，从而干扰蛋白质向细胞膜的运输。这些基本生命活动的破坏抑制了细胞对病毒感染的干扰素反应。该研究揭示了SARS-COV-2通过全面抑制细胞基本生命过程来拮抗宿主防御的策略。■推荐人：宋旭

Molecular Plant |独脚金内酯和脱落酸协同调控水稻分蘖

独脚金内酯(strigolactone, SL)是一种新型植物激素，通过抑制侧芽伸长负调控水稻分蘖数目。脱落酸(abscisic acid, ABA)是另一种重要植物激素，在植物响应生物和非生物胁迫过程中发挥关键作用，同时能够抑制种子萌发以及侧枝生长。SL和ABA合成均起源于类胡萝卜素合成途径，但SL与ABA间是否存在协同调控尚不清楚。中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队近期研究发现，SL和ABA分别负责在不同部位调控水稻分蘖，SL主要抑制水稻茎基部分蘖的形成，而ABA对水稻高节位分蘖有抑制作用。类胡萝卜素合成途径的关键酶15-cis-ζ-carotene isomerase参与了SL和ABA合成的协同调控(2020年10月6日在线发表，doi: 10.1016/j.molp.2020. 10.001)。在水稻生产中，通过晒田等方式促进ABA产生，能有效减少高节位无效分蘖，提高水稻产量。因此，该研究发现的SL与ABA合成及信号途径紧密偶联进而协同调控水稻分蘖发育的分子机制，对培育高产耐逆水稻具有重要的指导意义。■推荐人：储成才

Nature | 发现维持植物根系生长平衡的关键细菌

生长素(auxins)能够显著促进植物根系生长，但尚不清楚植物在自然环境中如何维持根系的生长平衡。美国(北卡罗莱纳)大学的Jeffery Dangl实验室通过建立植物–微生物–环境互作模型，发现细菌能够通过调节生长素的浓度控制植物根系的生长平衡(2020年9月30日在线发表，doi:doi.org/10. 1038/s41586-020-2778-7)。用合成菌群接种拟南芥种子，通过观察菌株定植以及生根情况，将合成菌群分成了4个模块。其中模块C和D显著抑制根系的生长，而模块A能够消除或减弱这种抑制效果。进一步发现在模块A中的细菌是维持根系生长平衡的关键。属细菌基因组都存在一个保守的生长素降解操纵子(Operon)，该操纵子能够调节生长素的产生水平，从而维持自然生态环境中植物根系生长平衡。该工作显示通过微生物调节植物根系生长平衡是改善生态环境的良好策略。■推荐人：刘钢

Nature Biotechnology |发现prime editor的编辑活性规律，开发靶点设计工具

作为基因编辑领域突破性的工具，先导编辑(prime editor，PE)可以精确地引入碱基插入、缺失以及12种所有可能的碱基变化。自报道以来，它的优化及应用一直备受关注，然而它在不同靶点、不同物种的靶点效率差异极大。因此，系统地评价靶点及pegRNA的序列特性对PE效率的影响, 找到其编辑规律，开发设计高效pegRNA的工具对其广泛应用极其重要。为了解决这个问题，韩国延世大学医学院Hyongbum Henry Kim实验室通过评价54,836靶点及pegRNAs不同设计对编辑活性的影响，找到了设计高效靶点的规律(2020年9月21日在线发表，doi: 10.1038/s41587-020-0677-y)。首先，发现pegRNAs的活性与其对应的Cas9中sgRNA活性高度相关；另外，通过Tree SHAP算法进一步对其他影响PE效率的因素，如PBS中的GC数量、Tm值等进行系统评估并分级。发现编辑效率一般为碱基插入>碱基删除>碱基替换；编辑类型C-to-T效率最高，T-to-G的效率最低；编辑位置在+5与+6位置(相对于Cas9切口位置)效率最高，+3效率最低。最后，开发了用于预测pegRNAs效率的网站http://deepcrispr.info/ DeepPE，它可提供pegRNAs的设计3个参数DeepPE、PE_type 和 PE_position，对设计的pegRNAs进行评分排序，为今后PE的广泛应用提供了帮助。■推荐人：李大力

Science |饮食通过翻译后修饰肠道菌群蛋白组调节肾脏功能

高含硫氨基酸饮食常常被推荐为慢性肾脏疾病(chronic kidney disease, CKD)患者的饮食疗法，但其改善肾脏功能的机制并不完全请楚。美国哈佛大学Wendy Garrett 实验室发现饮食中的硫可以巯基化修饰肠道菌的色氨酸酶，从而抑制吲哚和吲哚酚硫酸盐的产生，进而改善肾脏的功能(2020年9月18日在线发表，doi: 10.1126/science.abb3763)。通过高含硫氨基酸饮食和低含硫氨基酸饮食的处理，发现富含硫的饮食可以改善CKD的进展，无菌小鼠的使用证明肠道菌群确实参与了这一过程。进一步通过建立巯基化修饰蛋白组学，筛选到肠道微生物的色氨酸酶可以被高度巯基化修饰，色氨酸酶是合成尿毒症毒素成分——吲哚和吲哚酚硫酸盐的关键酶，对色氨酸酶的巯基化修饰可以抑制其活性，从而减少尿毒素的生成，改善CKD的进展。该工作表明通过调节微生物的功能而非组成也是调节肠道微生物和宿主相互作用的良好策略。■推荐人：姜长涛

Cell Research |家鸡的中国和东南亚起源和驯化

家鸡是全球人工饲养最多的动物，鸡肉和鸡蛋对改善人们的营养水平起了至关重要的作用，然而其驯化的时间和地点在国际上依然存在很大争议。中国科学院昆明动物所张亚平课题组、吴东东课题组和中国农业科学院北京畜牧兽医研究所韩建林课题组，通过分析全部5个红原鸡亚种，以及世界范围内各个地区家鸡的全基因组数据，发现生活在现中国西南部和东南亚的人类，早在公元前7500年即已经开始驯化红原鸡(2020年6月25日正式发表，doi: 10.1038/s41422-020-0349-y)。并发现家鸡是由红原鸡的滇南亚种驯化而来。通过研究家鸡基因组中受人工选择作用的基因，发现大量受选择的基因与家鸡的繁殖行为相关。该工作显示了中国西南和东南亚很可能是家鸡的驯化中心。■推荐人：李海鹏

Nature |人类群体基因组结构变异图谱

不同种族、不同个体之间的差异不局限于外貌，更源于DNA水平的遗传多样性。gnomAD等人群遗传多样性数据库已经收录了丰富的单核苷酸变异(SNV)数据，但是尚缺少对基因组结构变异(structural variants)的大样本、高精度解析。近日，美国Broad研究所基于人群基因组测序数据构建了新的人类基因组结构变异图谱(2020年5月28日发表，doi:10.1038/s41586-020-2287-8)。这一国际协作研究对源自全球不同人群的14891例个体基因组测序数据进行分析，发现了433371个结构变异。其中，3.9%的个体样本携带有长度超过1Mb的罕见结构变异。这些大样本、高精度的结构变异数据已经被收录于新版的gnomAD公共数据库，可用于群体遗传学和医学遗传学的基础研究，也将促进结构变异相关疾病的分子诊断和遗传筛查。■推荐人：张锋

Cell |首次鉴定出胰岛成体干细胞

糖尿病主要是胰岛β细胞功能失常导致的胰岛素分泌不足引起的，由于缺乏足够的供体胰岛进行移植治疗，许多患者需要终生使用胰岛素维持健康。若可体外培养获取移植用胰岛β细胞，将给糖尿病患者带来巨大福音。中国科学院分子细胞科学卓越创新中心曾艺课题组通过对成年小鼠胰岛进行单细胞转录组测序，成功找到了胰岛中特异表达Procr的成体干细胞，这类Procr+细胞可以在体外培养获得有功能的胰岛类器官(2020年3月19日在线发表，doi:10.1016/j.cell.2020.02.048)。研究人员通过谱系示踪发现这类Procr+细胞可以在正常生理条件下分化出胰岛中所有的细胞类型，包括Alpha、Beta、Delta和PP 细胞。同时，他们通过3D培养体系成功建立了在体外能够迅速地响应糖刺激、分泌胰岛素的有功能的胰岛类器官。并且，这些胰岛类器官移植到糖尿病小鼠体内能够挽救小鼠的糖尿病表型。体内外实验均展示了Procr+细胞的干细胞性质，为未来糖尿病的治疗提供了理论依据和技术支持。■推荐人：赵冰