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    生物技術前沿一周縱覽(2014年6月6日)

    2014-06-28 23:15 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

    解析植物激素脫落酸的信號機制
     
    植物激素脫落酸(Abscisic Acid),簡稱ABA,是植物中最為重要的激素之一,它在調節植物生長、發育, 以及植物在應對生物與非生物脅迫的反應等各方面都發揮著非常關鍵的作用。ABA調控了種子休眠、萌發、植物生長發育及其對干旱、滲透、鹽等環境脅迫的抗性反應的許多方面, 因此揭示 ABA 作用及其信號轉導是植物生物學的熱點研究領域之一。脅迫條件下,ABA信號會激活SnRK2蛋白激酶在初生根出現后抑制側根的生長。然而,即便是在持續脅迫的情況下,側根生長最終仍會從抑制中恢復過來。研究人員證實,PYL8是ABA抑制后側根恢復生長的必要條件。PYL8與轉錄因子MYB77、MYB44及MYB73發生了直接的相互作用。PYL8與MYB77互作促進了MYB77結合到多個生長素反應基因啟動子的靶MBSI基序上。PYL8是獨立于核心的ABA-SnRK2信號通路,通過提高MYB77及其種內同源物:MYB44和MYB73的活性,放大生長素信號促進了側根生長。(Science Signaling)
     
     
    miR156介導的高等植物年齡途徑
      
    自然界生命體的生長發育和形態建成都與“年齡”密不可分。“年齡”是一個不可逆的過程, 所有生物都將經歷幼年期到成年期,最終走向衰老和死亡。在植物體內,一個小分子 RNA,miR156 控制了幼年期到成年期的轉化,它是目前唯一已知的年齡分子標記. miR156 的表達量隨著年齡的增長而逐漸減少,調控了植物生長發育和環境應答等多個過程。研究人員綜述了植物體內 miR156介導的年齡途徑的最新研究進展,以及年齡調控 miR156表達的分子機制。包括miR156/miR157 基因家族,miR156 是植物年齡的響應分子,miR156-miR172 信號通路,miR156上游的調控因子等多方面內容。糖是如何調控miR156表達的,其中的信號傳遞過程是什么等問題有待研究,如何通過調控植物的年齡途徑改良經濟作物的性狀,提高產量和品質也是未來研究的一個重點. (科學通報)
     
     
    微藻甾體類化合物合成機制
     
    甾體類化合物在真核生物中分布,但其在微藻中的代謝途徑和生理作用知之甚少。微擬球藻(Nannochloropsis oceanica)是一種在海洋中廣泛分布,且在世界各地均可規模培養的野生高產油藻。通過比較基因組學和代謝組學分析手段發現,微擬球藻中存在著一種與高等植物、酵母和綠藻(如萊茵衣藻)等均有顯著不同的甾醇合成途徑,兼具哺乳動物和高等植物特征。它既具有動物甾醇合成途徑的一些特征,如富含膽固醇(占甾醇總量的~70%;高等植物中僅為1%~5%)、具備多個動物特征性的膽固醇合成關鍵酶(如24-脫氫膽固醇還原酶等)等。但又與哺乳動物不同,含有少量的植物甾醇。研究人員通過化學生物學和轉錄組等手段證明甾醇參與了微擬球藻的生長、光合作用、葉綠體生成和脅迫響應等關鍵過程,而甾醇化合物通過1-脫氧木酮糖-5-磷酸合酶DXS來反饋調節自身合成。同時,甾醇代謝和脂肪酸合成之間存在著協同作用機制,通過抑制甾醇合成可顯著提高胞內的脂肪酸含量。(Biotechnology for Biofuels
     
     
    模式動物生物鐘控制生理行為新成果
     
    生物鐘的出現使得生物體能夠獲知外界的時間線索,并為即將發生的生理活動提前做好準備。核心生物鐘基因PER在從無脊椎動物到脊椎動物的進化過程中高度保守,但在脊柱動物中產生了分化,形成了PER1,PER2,PER3三個基因家族成員。 由PER基因分化成為的PER1-3可能擔負著不同的功能,并提供高等生物更精細的調控?;谶@樣的假設,為了研究PER1特殊的功能,研究人員將與hPER2S662G突變對應的hPER1S714G突變引入小鼠,分析突變小鼠在時鐘以及其他系統中的表型,發現hPER1S714G突變的小鼠存在著進食節律前移的表型,食物攝入與能量消耗之間失去了偶聯的關系,因此在高脂的刺激下容易發生肥胖。研究通過系統比較PER1與PER2突變小鼠,進一步揭示進食行為與先前認為的活動行為周期至少部分是分離的。研究還發現PER1與PER2對不同組織生物鐘周期與相位的控制程度不同,PER1特異性的調控時鐘相關代謝通路。(Cell Reports
     
     
    卵母細胞發生的劇變
     
    對于所有動物來說,從卵母細胞到胚胎都是一個關鍵的轉變,這意味著發育過程的正式開始。這種轉變會使卵母細胞成為能夠形成各種細胞類型的全能細胞。細胞全能性的誘導,需要基因表達發生劇烈的改變。目前,人們主要在轉錄水平上研究這樣的改變。然而在發育正式啟動的關鍵時刻,并不存在轉錄水平上的調控,而是隨著發育的正式開始,出現了大量翻譯水平上的變化??蒲腥藛T將果蠅作為模式系統,在卵母細胞向胚胎轉變的過程中,廣泛分析了蛋白的翻譯情況。采用了三種復雜的技術:全面的多聚核糖體分析、核糖體印記分析和定量的質譜分析,并在此基礎上獲得了迄今未至最為全面的數據。發育之初的翻譯激活伴隨著蛋白的降解,二者同時發生。在蛋白質組發生重置細胞獲得全能性時,這樣的補償機制有助于維持蛋白的總體水平,為胚胎發育做好準備。細胞中可能存在著某種質控系統維護上述平衡。(Cell Reports
     
     
    櫛水母“太平洋側腕水母”的基因組草圖
     
    櫛水母是謎一樣的動物,它們將兩個截然不同的神經網與一個類似基礎大腦的中心結合在一起,并具有適合其捕食性生活方式的、由中胚葉形成的肌肉。研究人員發表了櫛水母“太平洋側腕水母”(Pleurobrachia bachei)的基因組草圖以及其他十種櫛水母的轉錄組。這些基因組的神經、免疫和發育基因含量與其他動物基因組顯著不同:沒有HOX基因和標準的微RNA機制,免疫基因補充也相對減少。很多雙側神經元特定基因和“經典”神經傳輸物通道的基因在神經元中不存在或沒有表達。推測櫛水母的神經系統(還可能包括肌肉分化)是獨立于其他動物的方式演化的。(Nature
     
     
    多組分蛋白的定制
     
    受生物系統的非凡本領的啟發,實現蛋白自組裝這樣一個目標,對于材料學家來說是誘人的前景??茖W家建立了一個計算方法,可被用來設計蛋白納米材料,在其中兩個不同的亞單元共聚成一個特定的架構,在這個方向上邁出重要一步。用該方法設計了5種由24個亞單元組成的籠狀蛋白納米材料,并通過實驗演示:這些材料的結構與計算設計模型非常一致。該方法的準確性,幫助打開二組分材料領域的大門,為設計針對特定應用量身定制的功能蛋白納米材料鋪平了道路。(Nature
     
     
    脂質怎樣影響復雜膜結構
     
    最近發表的很多高分辨率膜蛋白結構都存在與蛋白密切相關的脂質,這促使人們提出一個問題:這些脂質是怎樣影響復雜的膜結構的?研究人員建立了一個新的離子遷移質譜(IM-MS)方法,它使其能夠獲得與脂質結合在一起的折疊的蛋白構形的高分辨率譜。利用這一方法,他們識別出改變了MscL (具有大電導率的機械敏感性通道)、水通道蛋白-Z和氨通道的穩定性的脂質。隨后該研究還確定了這些脂質當中與氨通道結合在一起的一個脂質(磷脂酰甘油)的X-射線晶體結構,該結構顯示了某一特定環中的一個構形變化是怎樣導致一個磷脂酰甘油結合點之形成的。該研究的主要結論是,一次脂質結合事件能改變一個膜復合物的穩定性。(Nature
     

    來源:基因農業網

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