2024年2月8日，果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室、华中农业大学柑橘团队邓秀新院士在Science杂志以封面论文形式发表了题为Molecular regulation of oil gland development and biosynthesis of essential oils in Citrus spp.的研究成果，该研究以柑橘油胞为新模式系统，揭示了分泌囊起始和发育的分子调控通路，为提升金柑类果实鲜食品质和增加甜橙、柠檬等精油产值提供重要理论基础。
复杂功能结构如何形成是一个重要生物学问题。植物进化出多种分泌结构来抵御植食动物取食和病原菌侵染。前人关于植物分泌结构研究大多聚焦于表皮分泌腺毛，如番茄腺毛、青蒿腺毛等。然而，亚表皮分泌囊、内部分泌结构如树脂道以及乳汁管等如何形成依然是迷，其主要原因在于缺乏合适模式研究系统。研究者发现，调控叶片边缘发育的两个重要转录因子CsDRNL和CsLMI1也控制油胞起始。CsDRNL直接作用于CsLMI1启动子保守调控元件GCC盒，促进油胞起始与分化。CsDRNL/CsLMI1调控模块激活CsMYC5，后者促进油胞鞘细胞分化、分泌腔形成以及精油合成。
该研究充分利用前期创制的遗传材料和柑橘枝刺模式系统（图2），取得了以下三点突破。一是通过正向和反向遗传学结合，发掘到柑橘油胞起始和发育核心调控因子CsLMI1。二是利用柑橘枝刺模式系统，发现了表皮信号调控亚表皮分泌结构发育的机制，即表皮油胞起始细胞特异表达的CsDRNL直接激活CsLMI1。三是证实了油胞发育与油胞次生代谢物合成与积累的协同作用，发现CsMYC5为CsDRNL/CsLMI1下游重要基因，同时调控油胞成熟分化与精油合成。
该研究不仅破解了柑橘油胞发育之谜，还将有助于柑橘产业高质量发展。首先，研究结果可以指导培育无油胞新品种，去除果皮精油苦麻味，提升金柑等果实鲜食品质（如年产值超30亿的“脆蜜金柑”）。其次，研究结果有助于促进柑橘果皮等综合利用，增加精油产值。柑橘精油具有芳香味、药用价值和抗虫功效等，是世界最重要的精油之一。研究揭示了油胞发育和精油合成的协同机制，有助于改良甜橙、柠檬等重要柑橘类果树以及开发有效调控措施，增加柑橘产业效益。
2024年2月7日，斯坦福大学Georgios Skiniotis团队在Nature 在线发表题为Allosteric modulation and G-protein selectivity of the Ca2+-sensing receptor的研究论文。
钙敏感受体(CaSR)是一个家族C的G蛋白偶联受体(GPCR)，在调节全身钙稳态中起核心作用。
该研究使用冷冻电镜和功能分析来研究嵌入在脂质纳米盘中的人CaSR的激活及其在存在和不存在拟钙化药物cinacalcet的情况下与功能性Gi和Gq蛋白的偶联。高分辨率结构显示，Gi和Gq在活化的CaSR二聚体中驱动额外的构象变化，以稳定涉及关键蛋白-脂质相互作用的七跨膜结构域(7TM)的更广泛的不对称界面。
受体的选择性Gi和Gq偶联是通过细胞内环2和C端的大量重排实现的，它们对两种G蛋白亚型的结合有不同的贡献，导致不同的CaSR-G蛋白界面。这些结构还揭示了天然多胺靶向CaSR上的多个位点，通过压缩两个原体之间带负电荷的区域来增强受体的激活。此外，该研究发现氨基酸l-色氨酸是一种众所周知的CaSR细胞外结构域的配体，它占据了G蛋白偶联原聚体的7TM束，与cinacalcet和其他变构调节剂位于同一位置。总之，这些结果为CaSR对G蛋白的激活和选择性，以及内源性和外源性配体对其变构调节提供了一个框架。
2024年2月9日，美国耶鲁大学分子细胞发育生物学系Joshua Gendron实验室在Science在线发表了题为Plants distinguish different photoperiods to independently control seasonal flowering and growth的研究论文。
光周期是季节变换中最稳定的外界环境信号，许多生物已经进化出光周期测量系统，以预测和适应与特定季节相关的生物和非生物变化。植物因其在特定季节开花而成为光周期研究的重要对象，对其分子机制已经研究的非常清楚。环境中的红光和蓝光被光受体感知后调控转录因子CONSTANS (CO)的稳定性，从而激活成花素 FLOWERING LOCUS T (FT) 的产生，促进植物开花。尽管对光周期开花的关注度很高，但研究显示植物的开花和生长都受光周期控制，且二者可以分开，并在一年中的不同时间段调控植物生长发育。例如，植物通常在长日照下生长迅速，但有些植物在短日照下可能更快地开花。然而，关于调控植物光周期生长的关键因子，包括光周期测量系统、细胞信号通路和光周期依赖的生长调节基因，我们都知之甚少。这种不足部分原因是由于缺乏与CO-FT途径相似的用于调控生长的遗传工具和标记物。
相对于短日照条件，拟南芥在长日照下生长更快。研究人员通过挖掘实验室构建的转录组数据库，寻找在长日照中诱导并且对植物正常生长至关重要的基因。鉴定到了一个植物用于产生肌醇的酶MYO-INOSITOL-1-PHOSPHATE SYNTHASE 1 (MIPS1)，肌醇是控制生长各种重要过程所需的一种糖。研究发现MIPS1在长日照条件下被诱导高表达，而在短日照中不会。而且mips1突变植株在长日照下有生长缺陷，但在短日照下没有。因植物的光周期开花途径已经被阐明，因此研究人员测试了该生长突变体是否属于同一途径，结果发现mips1突变体并没有开花缺陷，这些实验表明光周期开花和生长在遗传上是可分的，并且控制开花的光周期测量系统并不控制光周期生长。
进一步的实验证明了MIPS1的表达和功能是由一套不同于CO-FT的光周期测量系统调节的（Metabolic Daylength Measurement System, MDLM），该系统与能量代谢相关并且受生物钟控制。这个植物光周期感知系统2021年由该实验室刘伟博士发现，被证明是植物短日照条件下生长所必需的。通过改变一天内不同时间段的光强度，证明了光周期生长和MIPS1功能是受MDLM系统调控，而开花则受到完全不同的绝对光周期控制，MIPS1表达和功能的发现表明了植物MDLM光周期感知系统对长日照和短日照的生长都起到重要作用。
综上所述，该研究发现植物能够测量自然界两种不同的光周期：植物的光感受器可以感知低强度光来测量绝对光周期，从而控制开花时间。与此同时，植物也可以感知较高强度光引起的光合作用周期（MDLM），以控制生长。开花时间和生长的独立调控使得植物能够协调季节性发育，以精确调节各种季节性生长发育的过程。
2024年2月6日，魏兹曼科学研究所等机构的研究人员在Cell上发表题为An atlas of protein homo-oligomerization across domains of life的文章。
该研究利用AlphaFold2这一人工智能技术，跨越生命树的四个领域（古菌(Pyrococcus furiosus)，细菌(Escherichia coli)，以及两种真核生物(Saccharomyces cerevisiae 和 Homo sapiens)。），对超过8000种同源寡聚体结构进行了建模，涵盖了简单寡聚，到环形结构和纤维结构。结果表明，从古菌到细菌，再到真核生物，大约有20%到45%的蛋白质能够形成同源寡聚体。这不仅增加了每个基因组同源寡聚体的结构覆盖率50%至150%，还揭示了数百种接口类型，其中三种已通过实验验证。
这些模型不仅为蛋白质的全基因组结构分析提供了基础，也为解读疾病突变提供了结构背景，揭示了人类中螺旋卷曲区域是四聚体结构进化的主要推动力。这一发现，不仅仅是科学的一大步，更是向我们展示了生命之舞中蛋白质和谐交响的美妙。
2024年2月8日，苏黎世联邦理工学院的研究人员在Science在线发表题为Escarpment evolution drives the diversification of the Madagascar flora的文章。
马达加斯加表现出高度的特有生物多样性，在过去数千万年中以持续和稳定的物种形成速度进化。马达加斯加的地形以多山的大陆裂谷悬崖为主，在这个地理特征的陡峭东侧发现了最高的植物多样性和稀有性。
使用过程显式模型，该研究表明，降水驱动的侵蚀和这种高地势地形的陆上退缩通过多种机制创造了短暂的栖息地组织，包括集水区扩张、高地残余物的隔离和地形障碍的形成。在百万年的时间尺度上，栖息地的隔离和重新连接就像一个异域物种形成泵，创造了观察到的生物多样性。
李康音
