《Cell | 非洲绿松石鳉鱼通过重塑古老基因调控格局实现休眠进化》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-05-30
  • 2024年5月28日,加州大学旧金山分校等机构的研究人员在Cell 在线发表题为Evolution of diapause in the African turquoise killifish by remodeling the ancient gene regulatory landscape的文章。

    悬浮状态使生物能够在极端环境中生存。非洲绿松石鳉鱼进化出了一种暂停发育的形式,以便在完全干旱的环境中存活下来。然而,极端生存状态的进化机制尚不清楚。

    为了了解休眠进化,研究人员对多个鳉鱼物种的胚胎进行了综合多组学研究(基因表达、染色质可及性和脂质组学)。研究人员发现,在所有脊椎动物中都存在的非常古老的基因重复序列(旁系亲属)上的调控元件是通过最近的重塑进化而来的。基于CRISPR-Cas9的扰动发现转录因子REST/NRSF和FOXOs对暂停期基因表达程序至关重要,包括参与脂质代谢的基因。事实上,休眠期表现出独特的脂质特征,含有超长链脂肪酸的甘油三酯增加。

    该研究为复杂适应性的进化提供了一种机制,并为通过激活其他物种的休眠程序来促进长期生存提供了策略。

  • 原文来源:https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)00474-4
相关报告
  • 《氢能将重塑全球能源格局》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-01-26
    • 国际可再生能源署(IRENA)日前发布报告称,随着传统化石燃料贸易日渐衰落,氢能将重塑全球能源格局,改变世界能源贸易的地理格局。 基于氢能的新格局将诞生 IRENA认为,鉴于许多国家都有能力生产氢气,未来的清洁能源市场将朝着“区域性而非全球性”的方向发展。氢能将为市场带来新的和多样化的参与者,使得供应更加多样化。同时,氢能市场更加包容,可以为世界各国提供公平的合作机会。 IRENA总干事弗朗西斯科·拉卡梅拉表示,“氢虽然不是‘新石油’,但仍会给政治、技术、环境和经济带来革命性影响。” 根据IRENA的报告,本世纪20年代将是氢能技术的竞争时代,而对氢能需求的爆发则从本世纪30年代开始,届时,全球范围内绿氢将与基于化石燃料的灰氢进行成本竞争。IRENA预计,中国、巴西等国可能更早迎来这场“绿灰”成本之争。 报告同时认为,随着氢能经济占据主导地位,可以左右价格走势的油气生产国的地缘政治影响力将大大削弱。这意味着,新的“能源地缘政治地图”将诞生,随着氢气供需两侧共同成长,“氢能外交”的重要性也将大大增强。 跨境贸易逐渐活跃 基于到2050年氢能将占全球能源使用量12%的预期,IRENA 认为,跨境氢贸易将在2030年代增加,到2050年超过30%的氢气可以跨境交易,这一比例高于当前的天然气,其中2/3的绿氢生产将用于本地,1/3用于跨境交易。经过改造的管道可能会促进一半的氢贸易,另一半则将以氢衍生物的形式通过船运实现,如氢衍生氨运输。 绿氢将是氢贸易最主要产品,IRENA估计,到2030年,部分国家可以实现绿氢价格与蓝氢持平。 目前已有30多个国家和地区计划开展氢能商业活动,建立氢贸易关系可以为本土氢价值链的建立、绿色就业机会的增加开创新的可能性。事实上,一些传统上没有进行能源交易的国家,正在围绕氢能源建立双边能源关系。 IRENA指出,绿氢市场的增长“比我们此前的预期还要再快一些”,最近,德国、乌拉圭和巴西等地都出现了相关交易。美国能源咨询公司博莱克·威奇则指出,亚洲在氢制取和综合应用方面已取得重大进展,其中,中国、日本、韩国进步显著。 IRENA估计,目前氢能的年销售额约为1740亿美元,已经超过LNG,到2050年有望增至6000亿美元,增幅近6倍。基于此,美国银行预计,到2050年,氢能市场将产生2.5万亿美元的直接收入和11万亿美元的间接基础设施收入。 能源进出口国角色可能对调 随着氢能产业布局逐渐打开,当前的能源进出口国角色可能出现对调。《金融时报》撰文称,最有能力生产廉价可再生能源电力的国家,也是最适合生产具有竞争力绿氢的国家。中国、日本、欧盟等能源消费国,已经将氢作为能源战略的主要组成部分,预计未来10年将有约650亿美元资金专门用于制氢。 当前,智利、摩洛哥和纳米比亚等国仍是能源净进口国,但他们成为绿氢出口国的前景十分乐观。根据IRENA分析,非洲、美洲、中东和大洋洲的“绿氢”生产技术潜力最大,只是仍然面临大规模技术转让、基础设施建设等方面的挑战;而欧洲、东北亚和东南亚的潜力则相对较小。 平衡国家间能源关系 意大利国际政治研究所(ISPI)指出,氢能产业可以通过创建一个更加分散的全球能源系统来平衡国家间的能源关系。 ISPI研究助理Ruben David表示:“能源系统重新定义之后,某些国家、行业、企业会从中受益,而另外一些则会受到不利影响。”当前的能源出口国可能成为能源净进口国,从而遭受经济损失。事实上,化石燃料丰富的国家大部分收入来自油气出口,可能会因氢出口腾飞而受到干扰,从而导致社会和政治不稳定。 随着化石燃料进出口依赖度降低,向氢的过渡也带来了多边关系的颠覆。“美国与海湾国家之间的关系可能会受到向可再生能源和氢气过渡的严重影响。”Ruben David称,“制定氢能发展的规则、标准以及强化监管治理,也可能会导致地缘关系重塑。”
  • 《Cell子刊:揭示细胞蛋白CHD4在让KSHV疱疹病毒保持休眠状态中起着关键作用》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2022-05-25
    • 卡波西肉瘤相关疱疹病毒(Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus, KSHV)与爱泼斯坦-巴尔病毒(Epstein-Barr virus, EBV)同属一个家族,与艾滋病相关的卡斯尔曼病和多种癌症有关,如卡波西肉瘤和原发性渗出淋巴瘤。 在一项新的研究中,来自加州大学戴维斯分校的研究人员发现癌细胞的细胞核中的一种蛋白是保持KSHV休眠和不被人体免疫系统发现的关键因子。相关研究结果发表在2022年5月10日的Cell Reports期刊上,论文标题为“KSHV episome tethering sites on host chromosomes and regulation of latency-lytic switch by CHD4”。 世界各地感染KSHV的人数不尽相同。在美国,不到10%的人感染了KSHV,而在非洲的一些地方,有50%的人感染了KSHV。不是每个感染KSHV的人都会发展成卡波西肉瘤。那些发病的人通常由于HIV感染、器官移植、年老或其他因素而导致免疫系统减弱。 引入抗逆转录病毒药物来控制HIV,大大降低了西方国家与艾滋病相关的卡波西肉瘤的发病率;然而,在撒哈拉以南非洲,这种疾病的预后仍然很差。 是什么让KSHV保持休眠状态? 当这种病毒进入人体细胞时,它在细胞核内引起隐性感染。在这一阶段,这种病毒是抓住细胞的部分染色体,而不是产生病毒的后代。 这项新的研究考察了KSHV的潜伏-裂解转换(latent-lytic switch),这是这种病毒退出休眠状态在宿主细胞中进行复制的过程。这个复制阶段被称为裂解周期,以细胞的解体和病毒的释放结束,从而使得邻近的细胞受到感染。 论文共同通讯作者、加州大学戴维斯分校综合癌症中心皮肤科教授Yoshihiro Izumiya说,“KSHV喜欢尽可能长时间地保持休眠,以避免被身体的免疫系统发现。” 这些作者希望揭示这种潜伏-裂解转换背后的机制以及宿主细胞环境在这一过程中发挥的作用。Izumiya说,“这种病毒在哪里附着在宿主细胞上,它如何设法保持休眠状态,以及是什么触发了它的激活,这些都是非常令人兴奋和需要解决的重要难题。” 找到KSHV保持休眠状态的首选生态系统 这项新的研究确定了KSHV病毒基因组在宿主细胞基因组上的位置。Izumiya和他的团队使用Capture Hi-C和DNA FISH方法对三种自然感染了KSHV的癌细胞系的染色体相互作用进行了剖析和分析。他们找到了这种病毒在宿主染色体内的首选停靠点。它在这三种癌细胞系中的结合模式相似,显示了一种能够吸引并帮助这种病毒保持休眠状态的细胞核生态系统。 这些作者还发现,CHD4(chromodomain helicase DNA binding protein 4)与这种病毒的基因组元件结合。作为宿主细胞染色体中的一种蛋白,CHD4抑制了负责这种病毒复制的基因的工作。这项新的研究显示,CHD4是KSHV潜伏-裂解转换的一个关键调节因子。 论文共同第一作者、Izumiya实验室博士后研究员Ashish Kumar说,“这种病毒基因组附着在宿主染色体上的位置不是随机的。如果没有富集的CHD4蛋白,这种毒开始复制,启动细胞破坏模式。为了让这种病毒在许多其他宿主蛋白中选择CHD4,CHD4必须在宿主细胞中发挥独特而重要的作用。” 进化塑造了战略性的病毒蛋白与宿主的结合 对病毒的研究可以帮助确定对细胞稳态至关重要的细胞蛋白。在数百万年中,这种病毒的基因组编码或组装少量非常有效的蛋白。这些蛋白战略性地与宿主细胞蛋白结合,以保持病毒染色质的休眠状态,并影响宿主细胞的肿瘤抑制功能。 Izumiya说,“我们以病毒学为切入点,从总体上阐明了CHD4在基因调节中的功能。在病毒-宿主共同进化过程中,KSHV巧妙地学会了劫持可以帮助保持负责病毒复制的基因处于休眠状态的宿主蛋白。” 这些作者发现了一种影响CHD4功能的病毒蛋白。他们指出,有可能以病毒蛋白序列为起点,构建调节CHD4功能的抑制剂。由于CHD4在许多不同类型的癌症中对癌细胞的生长至关重要,他们希望他们的研究将通过利用这种病毒-宿主的相互作用为癌症治疗的开发提供参考。 参考资料: 1. Ashish Kumar et al. KSHV episome tethering sites on host chromosomes and regulation of latency-lytic switch by CHD4. Cell Reports, 2022, doi:10.1016/j.celrep.2022.110788. 2. Discovery of cell protein that keeps Kaposi's sarcoma herpesvirus dormant https://medicalxpress.com/news/2022-05-discovery-cell-protein-kaposi-sarcoma.html