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2018年第1期(发布时间: Jul 11, 2018 发布者:闫亚飞)  下载: 2018年第1期.doc       全选  导出
1   2018-07-11 15:24:05.877 更快,更便宜,更好:合成DNA的新方法 (点击量:4)

在快速发展的合成生物学领域,其中有机体可以被设计用于分解塑料和制造生物燃料和药物等事物,定制DNA序列的产生是科学发现的基本工具。然而,DNA合成的过程在40多年中基本保持不变,可能是缓慢且不可靠的。

现在,能够解决生物学研究的一个关键瓶颈的是位于劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的能源部联合生物能源研究所(JBEI)的研究人员,他们宣布他们开创了一种通过创意合成DNA序列的新方法。使用能够更快,更便宜,更准确的酶。由JBEI研究生Sebastian Palluk和Daniel Arlow领导的这一发现在Nature Biotechnology上发表在题为“使用聚合酶 - 核苷酸结合物进行DNA从头合成”的论文中。

“当我们建立生物学时,DNA合成是我们尝试做的所有事情的核心,”JBEI首席执行官Jay Keasling说,他是该论文的通讯作者,也是伯克利实验室的高级教师科学家。 “自从[Marvin] Caruthers近40年前发明固相DNA合成以来,塞巴斯蒂安和丹创造了我认为合成DNA的最佳方法。这对科学来说意味着我们可以比以往更能以更低的成本 - 以新的方式 - 设计生物学。

Caruthers工艺使用有机化学工具一次一个地连接DNA构建块,并已成为全球DNA合成公司和实验室使用的标准方法。然而,它具有缺点,主要是它在约200个碱基达到其极限,部分是由于副反应而不是在合成过程中可能发生,并且它产生有害废物。对于研究人员来说,甚至1000个碱基被认为是一个小基因,因此为了制作更长的序列,使用易于发生故障并且不能产生某些序列的过程将较短的序列拼接在一起。

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DNA序列由四个化学碱基组成,由字母A,C,T和G表示。研究人员定期研究长度为数千碱基的基因。为了获得它们,它们要么需要从现有生物体中分离基因,要么可以从公司中排序基因。

“你真的将序列粘贴到网站上,然后等待两周,”Arlow说。 “假设你买了10个基因。也许他们中的九个会按时交付给你。此外,如果你想测试一千个基因,每个基因300美元,成本加起来非常快。“

Palluk和Arlow有动力解决这个问题,因为作为学生,他们花费了很多冗长乏味的时间为他们的实验制作DNA序列,而他们更愿意进行实际的实验。

“DNA是一种巨大的生物分子,”帕卢克说。 “大自然利用酶制造生物分子,这些酶在处理DNA和复制DNA方面非常出色。通常,我们的有机化学过程并不接近天然酶提供的精确度。“

2   2018-07-11 15:20:49.317 高彩霞研究组在作物基因组单碱基编辑方法研究中取得新进展 (点击量:1)

单碱基编辑技术( Base editor )是基于 CRISPR 系统的新型靶基因定点修饰技术,它不需要产生 DNA 双链断裂( DSB )及 DNA 模板就可以对基因组特定碱基进行高效的替换。单碱基编辑技术可以应用于通过精确改变单个碱基实现关键氨基酸的改变,可以通过引入终止密码子实现基因的功能缺失突变,还可以对一些启动子区的调控位点进行改变实现对基因的表达调控。   中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究组在前期研究的基础上,利用 Cas9 变体( nCas9-D10A )融合大肠杆菌野生型腺嘌呤脱氨酶( ecTadA )和人工定向进化的腺嘌呤脱氨酶( ecTadA* )二聚体,建立并优化出高效、精确的植物 ABE ( A denine B ase E ditor )单碱基编辑系统,在植物中实现高效的 A·T>G·C 碱基的替换。

3   2018-07-11 15:21:27.897 李云海研究组等在水稻籽粒大小调控上取得新进展 (点击量:2)

水稻是重要的粮食作物。其籽粒大小同产量密切相关。目前已经克隆了一些控制水稻种子大小的重要基因,但水稻种子大小调控的分子机理仍不清楚。中国科学院遗传与发育生物学研究所李云海团队与浙江省农科院王俊敏团队以及中国科学院大学柴团耀团队合作,揭示了一个OsMPK1在水稻籽粒大小调控上起重要作用,对提高作物产量有潜在的应用价值。

  丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路在信号传递中起重要作用。MAPK磷酸酶(MKP)能够特异性的去除被激活的MAPK上的磷酸基团,从而使其失活。MAPK信号参与植物生长发育的多个方面。中国科学院遗传与发育生物学研究所李云海研究组以前的研究发现OsMKKK10-OsMKK4-OsMAPK6级联信号通路在调控水稻籽粒大小上发挥着重要作用(Xu et al., Molecular Plant 2018; Duan et al., Plant Journal 2014)。近日,李云海研究组与浙江省农科院王俊敏研究组以及中国科学院大学柴团耀团队合作,揭示了OsMKP1在调控水稻籽粒大小上的作用。OsMKP1丢失功能形成大的籽粒,而过表达OsMKP1导致籽粒变小。进一步分析显示OsMKP1能够同OsMAPK6相互作用,去磷酸化OsMAPK6,导致且使其失活。因此,这些研究揭示了OsMKP1通过抑制MAPK信号途径,决定籽粒大小的重要机制。

  该研究结果于2018年5月18日在线发表于The Plant Journal杂志(DOI:10.1111/tpj.13971)。李云海研究组徐冉博士、硕士研究生于海跃、浙江省农科院王俊敏博士以及李云海研究组段朋根博士为该论文的共同第一作者。该研究得到了科技部重大研发计划,国家自然科学基金和中科院先导专项B的资助。

4   2018-07-11 22:45:44.693 凌宏清研究组在拟南芥铁、锌平衡机制研究中取得新进展 (点击量:1)

铁、锌是植物生长发育所必需的微量营养元素,在植物的生命活动中起着重要的作用。铁、锌的缺乏或过多都会造成危害,影响植物的生长发育。因此,植物对铁、锌离子的吸收受到严密的调控。拟南芥的FIT蛋白是调控铁吸收的关键转录因子,它与bHLH038、bHLH039、bHLH100或bHLH101蛋白互作,形成异源二聚体,在根表皮细胞中启动亚铁离子转运蛋白基因IRT1和三价铁还原酶基因FRO2的表达,促进铁的吸收。由于亚铁离子转运蛋白IRT1对底物的选择性不强,在转运铁的同时也会非特异性地转运锌和其它金属离子。由于锌和铁在离子结构上的相似性,过多的锌离子会与铁离子竞争性的结合金属蛋白,影响其蛋白的功能,进而给生物体带来危害。那么植物在缺铁和高锌胁迫下是通过何种分子机制来保障铁离子的吸收和避免锌等其它重金属离子的毒害,迄今为止还未见报道。

  中国科学院遗传与发育生物学研究所凌宏清研究组通过酵母双杂的方法鉴定到一个新的FIT互作蛋白FBP(FIT Binding Protein)。FBP基因表达受高锌抑制,其突变体表现为耐高锌胁迫。蛋白互作研究表明,FBP蛋白作为一个负调控因子,其C端能够与FIT蛋白的bHLH结构域结合,使其FIT丧失结合启动子的能力,从而降低所调控基因的表达。在正常条件下,FBP基因高表达,其蛋白在根的中柱细胞中与bHLH038、bHLH039、bHLH100和bHLH101转录因子竞争性的结合FIT,进而抑制尼克酰胺合成酶(nicotianamine synthase,NAS)基因的表达。在缺铁和高锌胁迫下,FBP的表达降低,减少对FIT蛋白的结合抑制,从而增强NAS基因的表达,增加尼克酰胺(nicotiananime, NA)的合成。NA是一种非蛋白质氨基酸,能螯合铁和锌离子。在低铁高锌条件下,根中螯合态的铁有利于向地上部转运,供植物利用,而螯合态的锌则主要被转运到根细胞的液泡中,进行区隔化,从而避免过多锌离子对植物体的毒害。

  此研究结果表明植物在面临铁、锌离子胁迫时能通过调控FIT 蛋白在不同组织中的蛋白互作方式,来实现对下游基因表达的调控,保障铁、锌离子在植物体内动态平衡。本研究从一个新的视角揭示了植物中铁、锌离子动态平衡的调控机制。

  该研究成果于2018年5月23日在线发表于Plant, Cell & Environment (DOI:10.1111/pce.13321)。凌宏清研究组已毕业博士研究生陈春林和崔岩为该论文共同第一作者。该项研究由国家自然科学基金委和中华人民共和国农业部转基因专项项目资助完成。

5   2018-07-11 18:14:47.687 CDC 的数据说明了我们国家青年健康状况的改善和关注的领域 |2018 |新闻编辑室 |NCHHSTP |Cdc (点击量:2)

罗伯特r. 雷德菲尔德: "我们青年的健康反映了国家的福祉。在过去的十年中, 人们对艾滋病毒和性传播疾病风险最大的行为进行了重大的改进。然而, 当如此多的年轻人染上艾滋病毒和性病时, 我们还不能宣布成功, 而且他们的物质使用、暴力和自杀率高得令人担忧。

6   2018-07-11 18:13:58.827 在骄傲的游行中, 实验室的员工表明 ' 多样性是元素 ' (点击量:2)

近50名员工参加了伯克利实验室特遣队在最近的自豪感游行在旧金山。该小组由实验室的 Lambda 联盟赞助, 是参加游行的数以千计的参与者之一, 并由当地的新闻机构播出。到这里来查看更多的图片并浏览该事件的其他照片。

7   2018-07-11 15:26:12.143 王国栋研究组发现非活性查尔酮异构酶促进啤酒花黄腐醇生物合成 (点击量:1)

2018年5月15日,美国科学院院报《PNAS》杂志在线发表中国科学院遗传与发育生物学研究所王国栋研究组,美国北德州大学Richard Dixon研究组和美国麻省理工学院Jing-Ke Weng研究组合作题为“Noncatalytic chalcone isomerase-fold proteins in Humulus lupulus are auxiliary components in prenylated flavonoid biosynthesis”的研究论文。该论文发现并鉴定两个不具备催化活性的查尔酮异构酶(CHIL1和CHIL2)参与并调控啤酒花中黄腐醇的生物合成。 黄腐醇和脱甲基黄腐醇是啤酒花(Humulus lupulus L.)雌花腺毛特异产生的重要次生代谢产物,属于异戊烯基化查尔酮类化合物。这类化合物不但会影响啤酒的风味和品质,同时具有抗癌、抗氧化、调节人体代谢平衡等很重要的药理功效,是目前发现的功效最强的植物雌激素。

8   2018-07-11 15:21:54.493 李传友研究组发现转录中介体调控干细胞不对称分裂和根形态建成的机理 (点击量:1)

多细胞生物的器官发生和生长发育依赖于干细胞的不对称分裂。与动物干细胞类似,植物干细胞的不对称分裂和特性维持通常由少数几个核心转录因子控制。因此,核心转录因子如何与RNA聚合酶II通用转录机器“密切沟通”从而实现对靶标基因时空特异性表达的精确控制是发育生物学领域的一个重大问题。

  

  在模式植物拟南芥中,干细胞组织中心及其周围的干细胞共同构成了根尖干细胞微环境。其中的皮层/内皮层干细胞通过不对称分裂产生皮层和内皮层两层细胞,它们共同被称为根基本组织。已有的研究表明,核心转录因子SHORT ROOT (SHR)和SCARECROW (SCR)在皮层/内皮层干细胞的不对称分裂及根基本组织模式建成中起至关重要的作用。然而,人们尚不清楚SHR-SCR如何与通用转录机器密切沟通,从而精确控制靶标基因的时空特异性表达。

  

  中国科学院遗传与发育生物学研究所李传友研究组的研究表明,在进化上高度保守的转录中介体亚基MED31通过控制SHR-SCR介导的时空特异性转录输出而调控干细胞的不对称分裂。他们的研究发现,MED31与SCR直接相互作用而不与SHR直接互作。MED31、SCR和SHR通过形成动态三元复合体而控制靶标基因的时空特异性表达。MED31和SHR以浓度依赖的方式竞争结合SCR,从而调控MED31-SCR-SHR三元复合体的动态形成。高浓度的SHR干扰SCR结合MED31;当SHR处于合适浓度时,SCR可以结合MED31,从而连接RNA聚合酶II通用转录机器,启动下游靶基因转录。该研究成果表明,MED31和SCR的动态相互作用控制着SHR-SCR复合体的转录输出,进而决定了干细胞的不对称分裂。

  这一突破性研究揭示了转录中介体在“沟通”转录因子和通用转录机器中的作用方式。该研究于2018年5月29日在PNAS杂志上线发表(DOI:10.1073/pnas.1800592115)。李传友研究组的博士研究生张潇月、周文焜和山东农业大学的陈谦教授是该论文的共同第一作者。该研究得到科技部重大科学研究计划项目和国家自然科学基金委项目的资助。

9   2018-07-11 15:14:01.72 花生的最佳追肥期在什么时间? (点击量:1)

花生的营养临界期是在生育前期,花生在出苗后15天左右,花芽开始大量分化,根瘤开始形成。在植株出现两对侧枝时,应及时追施1次氮肥,每公顷追施硝酸铵150千克或尿素120千克。 .