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AI挖掘代谢酶、新型类全能细胞、癌症恶病质、大片段DNA编辑等

发布日期:2025-08-16 12:15    点击次数:199

该研究揭示了皮肤中的机械力抵抗机制通过适应性演化支持动物在陆地生活的运动,这一发现还为掌跖角化病(Palmoplantar Keratoderma,PPK)提供了干预策略。

在这项最新研究中,研究团队发现了皮肤上皮细胞中存在的一种进化中形成的机制,可适应陆地生活机械应力的需求。该研究研究表明,四足动物保守存在的 Slurp1 基因在掌跖皮肤(手掌和脚掌的皮肤)中特异性表达。在人类中,SLURP1 基因突变会导致掌跖角化病(Palmoplantar Keratoderma,PPK),该病症的特征是手掌和脚掌皮肤的角质层过度增生、皲裂或鳞屑化。

值得注意的是,在 Slurp1 基因敲除小鼠中,降低其爪皮的机械压力,可完全逆转掌跖角化病(PPK)表型。从机制上来说,SLURP1 蛋白定位于内质网(ER)膜,与钙泵 SERCA2b 结合。通过维持机械压力下 SERCA2b 的活性,SLURP1 可调控细胞质低钙水平,抑制机械压力诱导的 pPERK-NRF2 信号通路激活,而基因干预该通路可有效逆转掌跖角化病(PPK)。

大片段 DNA 精准无痕编辑

8 月 4 日,中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞团队在 Cell 期刊发表了题为:Iterative recombinase technologies for efficient and precise genome engineering across kilobase to megabase scales 的研究论文【2】。

该研究系统报道了一种新型可编程的染色体水平的大片段 DNA 精准操纵技术——PCE(Programmable Chromosome Engineering)。该技术在动植物中实现了从千碱基(kb)到兆碱基(Mb)级别 DNA 的多种类型且精准、无痕的编辑,显著提升了真核生物基因组的操纵尺度和能力。

该研究开发了新型染色体编辑系统 PCE,在动植物中实现了跨越 kb 到 Mb 级别的多类型染色体精准操纵。该工具不仅能实现多基因叠加,还可通过操控基因组结构变异(Structural Variations,SVs),为作物性状改良和遗传疾病治疗开辟新路径。此外,该技术有望推动新型育种策略的发展,例如通过操纵遗传连锁、调控重组频率实现育性控制,以及消除连锁累赘,充分释放野生种质资源中优异等位基因的育种潜力。精准染色体编辑技术的突破将加速人工染色体构建,在合成生物学等新兴领域也有重要的应用前景。

复合型转座子作为增强子调控细胞命运

8 月 6 日,清华大学生命科学学院刘念团队与北京大学生命科学学院李湘盈团队合作(清华大学博士生周自强、北京大学朱昰聪博士为共同第一作者),在国际顶尖学术期刊 Cell 上发表了题为:Composite transposons with bivalent histone marks function as enhancers in cell fate regulation 的研究论文【3】。

该研究揭示了具有二价组蛋白标记的复合型转座子在细胞命运调控中发挥了增强子的作用。

该研究首次揭示了 H3K9me3 和 H3K27ac 共同标记的二价染色质(bivalent chromatin)对复合型转座子 SVA(SINE-VNTR-Alu)的协同调控机理和功能,并证明了 SVA 的 RNA 依赖性增强子活性及其在造血系统分化和衰老相关髓系偏好性造血中的重要生理意义,提示其有望成为干预造血谱系发育异常和衰老的潜在靶标。

阻断脑-肝轴的迷走神经,抑制癌症恶病质

8 月 7 日,德克萨斯大学 MD 安德森癌症中心沈西凌教授团队等在国际顶尖学术期刊 Cell 上发表了题为:Vagal blockade of the brain-liver axis deters cancer-associated cachexia 的研究论文【4】。

该研究揭示了癌症诱导的炎症导致迷走神经功能紊乱,引发恶病质表型,而阻断迷走神经能够可恢复癌症相关恶病质小鼠模型的进食,减轻恶病质并延长其生存期。

研究团队在癌症相关恶病质(Cancer-associated Cachexia,CAC)小鼠模型中发现,癌症诱导的全身性炎症会改变迷走神经张力(vagal tone)。这种迷走神经功能紊乱破坏了脑-肝迷走神经信号轴(brain-liver vagal axis),通过耗竭肝脏功能的关键转录调控因子 HNF4α,导致肝脏蛋白质代谢的重编程。HNF4α 的缺失扰乱了肝脏代谢并加剧全身炎症,最终诱导恶病质表型。

研究团队进一步证实,通过手术、化学药物、电刺激或非侵入性经皮装置靶向干预右侧颈迷走神经,可减缓癌症相关恶病质的进展、缓解临床症状,并与化疗发挥协同作用,改善小鼠模型的整体健康水平和生存率。

小分子诱导新型类全能细胞

8 月 7 日,广州医科大学附属第一医院/广州国家实验室 José Silva/李欢欢团队与广州国家实验室景乃禾团队合作(李欢欢、关炜、黄嘉慧、沈朋雷为共同第一作者),在国际顶尖学术期刊 Cell 上发表题为:A Complete Model of Mouse Embryogenesis Through Organogenesis Enabled by Chemically Induced Embryo Founder Cells 的研究论文【5】。

该研究通过化学小分子诱导的胚胎始源细胞(EFC)实现了小鼠从受精卵发育至器官形成期。

该研究使用化学小分子将小鼠胚胎干细胞诱导转化为新型的类全能干细胞——“胚胎始源细胞” (embryonic founder cell,EFC),该细胞能够独立启动并有序完成胚胎发育,首次实现了从 8-16 细胞到谱系特化、原肠运动,至早期器官发生的体外胚胎重构的全过程。这一创新模型不仅模拟了小鼠胚胎早期多胚层协同发育的复杂过程,更突破了转基因依赖和多系混合的限制,为器官发生发育、疾病机制及再生医学的研究提供了新的方案和革命性工具。

高加索地区人群 5000 年的遗传历史

8 月 7 日,马普进化人类学研究所/慕尼黑工业大学贾晓文作为共同第一作者,在 Cell 期刊发表了题为:The genetic history of the Southern Caucasus from the Bronze Age to the Early Middle Ages: 5,000 years of genetic continuity despite high mobility 的研究论文。

该研究分析了从青铜时代到中世纪早期南高加索地区人群的遗传历史,发现尽管这些人口流动性大,但 5000 年来遗传特征保持连续。

研究团队分析了格鲁吉亚和亚美尼亚 50 个考古遗址的 230 个古代人类 DNA 数据,以空前的细致程度揭示了南高加索地区的人群遗传历史,建立了一条跨越近 5000 年的古代人类 DNA 样本序列。该研究从整体上重建了南高加索地区人群历时性的遗传互动历史,同时也关注个体的流动性。

AI 挖掘胆汁酸代谢酶

8 月 7 日,北京大学姜长涛教授、来鲁华教授、马明教授、汪锴研究员团队合作(丁勇、罗茜、郭家盛、邢佰颖、林豪禹为共同第一作者),在国际顶尖学术期刊 Cell 上发表了题为:Identification of gut microbial bile acid metabolic enzymes via an AI-assisted pipeline 的研究论文。

该研究开发了一种人工智能(AI)辅助工作流程——BEAUT,并预测了超过 60 万种候选胆汁酸代谢酶,并发现了首个具有独特骨架修饰的胆汁酸——3-acetoDCA 及其合成酶——ADS,该研究进一步揭示了 3-acetoDCA 在人群中广泛存在,并在生理浓度下通过增加乳酸杆菌的丰度来调控肠道微生物群组成。

BEAUT 的应用以及未报道的胆汁酸代谢酶的鉴定,极大地拓展了我们对微生物胆汁酸代谢以及微生物胆汁酸化学多样性的认识。传统的研究范式始于代谢物的识别,然后挖掘相关酶,而 BEAUT 则通过直接探索胆汁酸代谢酶,提供了一种自上而下的方法,为研究其他微生物来源代谢物的代谢酶提供了一个可扩展的框架。



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