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[学术文献 ] 浙江大学提出可编程RNA剪接技术实现基因逻辑线路设计新范式 进入全文
Nature Chemical Biology
2025年1月2日,浙江大学王宝俊团队在Nature Chemical Biology(IF=13)在线发表题为“Programmable trans-splicing riboregulators for complex cellular logic computation”的研究论文,该研究报道了一类基于从头设计的外部指导序列的分裂内含子激活的反式剪接核糖调节子(SENTRs)。SENTR库提供了低泄漏表达、宽动态范围、机器学习的高预测性以及在多个组件级别的低串扰。SENTRs可以感知RNA靶,通过逻辑计算处理信号,并将其转化为各种输出,无论是mRNA还是非编码RNA。随后证明,使用多个正交SENTR同时调节单个基因,并将SENTR与分裂内含子介导的蛋白质反式剪接偶联,可以实现多达6个输入的数字逻辑运算。SENTR在大肠杆菌转录后水平上代表了一种强大和通用的调控工具,暗示了广泛的生物技术应用。
[学术文献 ] 贵州大学基于动态脂质组学和转录组分析揭示红花种子油脂合成的转录调控机制 进入全文
Journal of Agricultural and Food Chemistry
2024年12月31日,贵州大学王华磊教授团队在Journal of Agricultural and Food Chemistry在线发表了题为Dynamic Lipidomics and Transcriptome Profiling Reveals the Transcriptional Regulatory Mechanism Governing TAGs Formation in Seeds of Safflower的研究论文,该研究基于动态脂质组学和转录组分析为红花种子中脂质化合物的调控网络提供了新见解。 本研究通过结合定量脂质组学和转录组分析,揭示了红花种子中脂质积累模式、基因网络,并鉴定了参与三酰甘油(TAGs)生物合成的关键候选基因和转录因子(TFs)。共鉴定出417种脂质化合物及其相应的共表达基因,这些被归类为七个不同的脂质代谢物与基因模块。通过生物信息学分析,提出了一个涉及10个枢纽转录因子和12个结构基因的TFs-基因转录调控网络,这些基因参与调节TAGs和脂肪酸(FAs)的积累。此外,酵母单杂交试验结果表明,CtAP2.1和CtAP2.4(拟南芥中AIL5和AIL6的同源基因)可能在红花种子中TAGs生物合成中扮演重要角色。研究结果为红花种子中脂质化合物的调控网络提供了新见解,并为通过靶向作物育种提高油含量提供了潜在的基因资源。这些发现不仅增进了我们对红花油脂生物合成调控机制的理解,也为培育油脂含量更高的红花品种提供了科学依据。
[学术文献 ] 福建农林大学开发全球首个能源草多组学数据库 进入全文
iMeta
2024年12月28日,建农林大学朱方捷教授团队开发了能源草多组学数据库(EGDB,https://engrass.juncaodb.cn/),它将为能源草的研究提供强大的数据支持平台。研究成果以“EGDB: A comprehensive multi-omics database for energy grasses and the epigenomic atlas of pearl millet”为题发表在iMeta。EGDB 将种质数据与基因组学、转录组学、表观基因组学和表型组学数据相结合,以支持不同能源草物种的功能基因组研究。EGDB 还提供了目前为止最大的能源草表观组学数据,包括珍珠粟的高分辨率染色质修饰、染色质可及性和基因表达景观。
[学术文献 ] 华南理工大学开发pH/活性氧双敏感的自适应纳米载体 进入全文
ACS Nano
2024年12月28日,华南理工大学袁友永唯一通讯在ACS Nano 在线发表题为“Self-Adaptive Nanocarriers Overcome Multiple Physiological Barriers to Boosting Chemotherapy of Orthotopic Pancreatic Cancer”的研究论文。该研究开发了一种pH/活性氧(ROS)双敏感的自适应纳米载体(DATCPT),封装了一种胰腺化疗药物伊立替康(CPT-11)的类似物喜树碱(CPT),通过突破多种生理障碍来改善原位胰腺癌的化疗结果。DATCPT上的CPT具有外周带正电荷精氨酸(Arg)残基,并修饰酸响应性2,3-二甲基马来酸酐(DA)以增加循环时间。在酸性肿瘤微环境(TME)中,DA解离,暴露精氨酸以促进纳米载体结合和DATCPT的内化。随后,暴露的Arg和ROS之间的级联反应产生过氧亚硝酸盐(ONOO–),有效激活基质金属蛋白酶(MMP)降解致密的细胞外基质(ECM),增强DATCPT的深度积累和渗透。与此同时,ONOO–通过影响线粒体功能、阻止三磷酸腺苷(ATP)的产生和抑制ATP依赖性肿瘤衍生微泡(TMV)来抑制肿瘤转移。该研究开发了一种能够解决胰腺癌治疗中多种生理障碍的高效纳米载体。
[学术文献 ] 中科院揭示裸子植物核型演化历史和关键模式 进入全文
Advanced Science
2024年12月25日,中国科学院昆明植物研究所马永鹏研究员与孙卫邦研究员联合中国科学院植物研究所汪小全研究员、瑞典于默奥大学研究团队,在Advanced Science发表题为Convergent Patterns of Karyotype Evolution UnderlyingKaryotype Uniformity in Conifers研究论文,研究团队通过比较基因组分析,重建了裸子植物核型演化历史,揭示了松柏类核型演化的关键模式,为裸子植物的物种多样性演化与保护提供了新的视角。研究团队通过对16种裸子植物染色体水平的基因组共线性分析,发现松科、柏科、红豆杉科、银杏、苏铁基因组间都显示出一对一的共线性,表明这些物种都未曾经历过谱系特有的古多倍化事件,进而排除了古多倍化对裸子植物主要分支(买麻藤类除外)核型的影响。共线性模式进一步表明松柏类基因组间发生了频繁的非同源染色体之间的相互易位(reciprocal translocations, RTs),这些易位以染色体臂为单位,其断点通常都位于着丝粒附近,故命名为着丝粒–着丝粒相互易位(centromeric–centromeric reciprocal translocations, CRTs)。此外,研究人员在柏目基因组中发现了另一种相互易位,其断点分别位于一条染色体的着丝粒附近和另一条染色体的端粒附近,因此命名为端粒–着丝粒相互易位(telomeric–centromeric reciprocal translocations, TRTs)。进一步的研究确认,CRTs是松柏类核型演化的最主要模式,而TRTs则在柏目植物中的递减异倍化(descending dysploidy)中发挥了关键作用。由于CRTs反复频繁发生,解析裸子植物核型演化路径面临巨大挑战。研究团队用图论的方法(graph-based method)简化了CRTs的发生路径,并进一步重建了裸子植物从共同祖先核型(proto-gymnosperm karyotype,PGK;n = 12)到现代核型(n = 11–12)的详细演化路径。重建结果显示:松科中,先发生了5次共有CRTs,之后油松中发生了一次特有CRT(chr1和chr3之间),而巧家五针松中也发生一次特有CRT(chr5和chr11之间);这些CRTs导致了7条染色体的重新组合,而剩余5条染色体则保持了祖先状态。在柏目中情况更为复杂,几乎所有的染色体相对于PGK都发生了重新组合,模拟分析表明CRTs很可能已经饱和,因此无法推断部分分支内CRTs发生的确切次数。此外,推断柏目共同经历一次TRT事件,产生了一条只有一个祖先染色体臂的端着丝粒染色体,之后在不同分支中经历了不同的演化路径。在柏科中,这条染色体的短臂(仅端粒)通过至少5次CRTs传递给了PGK-6S(PGK 6号染色体短臂),之后又通过一次TRT,PGK-6S的着丝粒端与PGK-5S的端粒端发生融合;形成的副产物可能是一条极短的染色体,并最终丢失,导致柏科祖先染色体数目降低到n = 11。类似的递降异倍化也独立发生于香榧基因组(n = 11)中。在红豆杉(n = 12)中,这条端着丝粒染色体虽然也经历了一次CRT,但依旧存在至今。总之,在柏目中,先是一次TRT改变了染色体结构和形态,之后不同谱系(柏科和香榧)独立发生的TRTs又降低了染色体数目。研究人员还讨论了CRTs和TRTs可能的发生机制和潜在影响。CRTs频繁发生于着丝粒区域,可能是因为松柏类中普遍存在的拉布尔构型(Rabl configuration)将着丝粒聚集在一起,促进了着丝粒间的相互作用和易位。着丝粒区域大量的重复序列也能够促进非等位同源重组(non-allelic homologous recombination, NAHR)介导的相互易位。值得注意的是,反复发生的CRTs可能发生在同一着丝粒区域的不同位置。而TRTs可能偶然发生于减数分裂时期,端粒花束结构(telomere bouquet)的形成可能促进了端粒–着丝粒的互作和易位。当TRT的产物中有一条极短的染色体时,这条染色体因为不含有必需基因而可能丢失,导致递降异倍性。这与被子植物中的染色体末端融合(end-to-end fusion)类似,但被子植物异倍性的发生机制十分多样,并不局限于这种类似于TRT的机制。裸子植物超长的染色体可能限制了其他机制的发生。另外,CRTs和TRTs能够产生不同的核型、引起生殖隔离,可能促进了裸子植物的物种形成和多样化。该研究不仅加深了我们对裸子植物核型演化的认识,而且对植物染色体演化研究具有重要参考价值。
[学术文献 ] 中国农大同时编辑两个基因在T0获得非转基因的纯合编辑植株 进入全文
Plant Communications
2024年12月20日,中国农业大学植物保护学院姜临建副教授与生物学院陈其军教授团队合作,在Plant Communications在线发表了题为“One-step generation of prime-edited transgene-free rice”的文章。该研究通过同时编辑两个基因(一个作为筛选标记,一个作为目标基因),直接在T0代获得了非转基因的纯合编辑植株。本研究中,研究人员首先利用引导编辑技术精准编辑OsALS-W548M来获得对啶磺草胺除草剂的抗性。因此,在愈伤组织的筛选过程中,使用仅含有啶磺草胺的培养基来筛选抗性愈伤并进行再生,成功地在T0代得到了非转基因且OsALS-W548M纯合编辑植株。随后,研究人员利用Csy4和新的逆转录酶变体进一步优化了编辑系统。在此基础上,研究人员构建了以OsALS-W548M为筛选标记,并分别对OsEPSPS、OsXa5、OsCold1进行引导编辑的三个共编辑载体。结果表明,在啶磺草胺的筛选下,均成功地在T0代鉴定到非转基因纯合编辑植株,效率分别为46%、36%和41%,同时未发现脱靶现象。这一研究成果为作物的快速改良开辟了新路径,同时为引导编辑技术在多年生及无性繁殖作物中的应用及优化提供了新的思路。