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《Science：分子钟成为短期进化的新计时器》

  • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者： liguiju
  • 发布时间：2023-10-18

  • 分子钟为种群遗传和进化研究提供了基础，但由于生殖系突变率低，分子钟在最近几代的进化研究中受到限制。在植物中，表观突变比基因突变发生的频率更高。美国佐治亚大学研究证明了植物基因组中胞嘧啶子集的随机DNA甲基化变化显示出时钟样行为。这种“进化时钟”比基于DNA的时钟快几个数量级，可以在几年到几个世纪的范围内进行系统发育探索。这项通过实验证明，“进化时钟”记录了拟南芥（Arabidopsis thaliana）和无性系海草（Zostera marina）这两种植物生殖主要模式中已知种内系统发育树的拓扑结构和分支时间。这一发现将为植物生物多样性的高分辨率时间研究开辟新的可能性，为估算植物短期系统发育提供方法和理论依据。（熊萍 编译）

  • 原文来源：https://www.geomar.de/en/news/article/a-new-pace-for-molecular-clocks
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相关报告

  • 《谢晓亮：中和抗体有望成为新冠肺炎特效药，可治疗和短期预防》
    • 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：2020-08-10
    • 8月8日，在“高瓴HCare全球健康产业峰会” 新冠治疗性抗体及疫苗论坛上，北京大学生物医学前沿创新中心主任、北京未来基因诊断高精尖创新中心主任、中国科学院外籍院士谢晓亮表示，目前为止，针对新冠病毒我们还没有小分子特效药，中和抗体有望成为新冠肺炎的特效药。 谢晓亮称，中和抗体具备一箭双雕的作用，既可以作为治疗性药物，也可以作为短期预防性药物。 治疗新冠肺炎亟需强效药物，血浆疗法虽成效显着，但由于血浆来源有限，不能广泛使用。而中和抗体由人体免疫系统产生，是血浆疗法中的关键成分。 “酸来了，我们用碱来中和；病毒来了，细胞用抗体来中和。” 因此，谢晓亮团队的目标就是快速找到并制备高强度的中和抗体，作为药物代替血浆进行注射。 谢晓亮表示，新冠肺炎特效药应当符合以下标准，即明显降低轻中症转入重症的患者比例、显着减少患者肺部和其他组织的损伤、快速治愈轻症患者从而缩短住院时间。 利用新型的单细胞基因组学技术，谢晓亮团队的科学家们从60多位新冠肺炎康复期病人血浆里的8558个抗体序列中，筛选出400多个富集度最高的IgG抗体序列来合成抗体蛋白，进而从中找到了20多个高活性的中和抗体。其中，编号为BD368-2的抗体表现突出，具有显着的治疗效果。谢晓亮团队通过单细胞基因组学技术筛选出高活性中和抗体 新冠病毒利用其表面刺突蛋白（S蛋白）作为病毒“钥匙”来“解锁”并侵入人类细胞，S蛋白受体结合区（receptor-binding domain， RBD）与细胞表面的ACE2受体结合是其入侵细胞的第一步。 冷冻电镜结构显示，有良好中和活性的抗体能够与新冠病毒S蛋白上的结合域（RBD）结合，进而阻止其入侵人体细胞。 值得注意的是，谢晓亮团队找到的BD368-2中和抗体能够与S蛋白3个RBD全部结合，无论RBD的构象是开放还是关闭。研究团队还找到了表位上完全不重合的两个中和抗体，互相配对后可抑制免疫逃逸。 利用中国医学科学院医学实验动物研究所秦川教授团队的hACE2转基因小鼠模型，谢晓亮团队发现感染新冠病毒后给予小鼠BD-368-2的治疗可使病毒载量下降约2400倍。 研究人员发现，与对照组相比，病毒感染前1 天给小鼠注射BD368-2 抗体，5天后小鼠肺组织未检测到病毒载量。 而若在小鼠感染后2小时给予BD368-2抗体，则5天后小鼠肺部病毒载量大幅下降，同时小鼠体重基本不变。 近期，谢晓亮团队又进行了更多动物实验。在仓鼠实验中，研究人员发现，用同样剂量（20mg/kg）的中和抗体进行给药，即使将给药窗口后移至接种病毒后48小时，中和抗体依然有效。由于仓鼠的代谢速度比人快很多，对应到人类，这就表明在人感染新冠7至10天后，即病情发展到中症的时候，中和抗体依然有效。 据悉，对于该中和抗体的药物生产与实验，由于国内病人数量减少，相关临床实验将在北京丹序药业有限公司协调下，在澳大利亚等国家进行。 此前5月17日，谢晓亮团队关于中和抗体有望成为治疗新冠肺炎强效药的相关成果已在线发表于《细胞》杂志，题为“Potent neutralizing antibodies against SARS-CoV-2 identified by high-throughput single-cell sequencing of convalescent patients’ B cells”。
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  • 《Science | 植物利用两种光周期感知系统独立调控开花和生长》
    • 来源专题：战略生物资源
    • 编译者：李康音
    • 发布时间：2024-02-09
    • 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。
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