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[学术文献 ] 南京农大解码养殖动物新发病毒结合受体的分子机制 进入全文
Nature
2025年4月30日，国际顶级学术期刊Nature以“加速预览（Accelerated Article Preview）”的形式在线发表了南京农业大学张水军团队领衔与多团队交叉合作的研究论文“A MERS-CoV-like mink coronavirus uses ACE2 as entry receptor”近年来，非洲猪瘟病毒，蓝舌病毒，水貂阿留申病毒等养殖动物病毒给养殖业造成巨大危害和经济损失。同时，有些病毒也存在潜在公共卫生风险。如在海地不明原因急性发热儿童血浆样本中检测到猪德尔塔冠状病毒（PDCoV）；国内多家机构在广东地区鉴定的蝙蝠源-猪急性腹泻综合征冠状病毒（SADS-CoV），可在人类肝脏细胞、肠道细胞以及呼吸道细胞中有效复制；江苏农科院近期首次在中国养殖山羊中发现新型山羊冠状病毒（cpCoV），可体外感染人类结肠上皮细胞系和人类结肠癌细胞系，具有潜在的跨物种传播风险。这些新发跨物种动物CoV的不断出现提示加强对养殖动物新发疾病的监测、防控和治疗研究具有重要意义。本研究基于前期在养殖动物水貂中鉴定的新发呼吸道病毒（MRCoV），通过表面等离子体共振分析和假病毒感染等技术，首次解析了MRCoV结合受体的全新分子机制，该发现不仅为养殖动物病毒受体互作理论提供了新的分子范式，也为防控病毒在养殖动物中传播流行提供关键理论基础，并给相关抗病毒药物设计提供潜在靶点。尽管MRCoV属于Merbecovirus亚属，但却存在较大遗传距离，不依赖该类病毒经典的二肽基肽酶4（DPP4）受体感染细胞，而是利用血管紧张素转换酶2（ACE2）作为功能性受体介导入侵。研究团队成功解析MRCoV受体结合域（RBD）与受体ACE2的复合物结构，高分辨率结构分析显示，MRCoV与其它已知利用ACE2的病毒相比，结合机制存在显著差异。利用假病毒模拟进入和活细胞蛋白结合实验进一步确定了ACE2和RBD上影响受体结合效率的重要位点，丰富了对该类病毒受体识别机制的理解。研究表明，可溶性RBD蛋白和ACE2蛋白均能有效抑制MRCoV假病毒感染，为相关重组蛋白疫苗抗原设计和双功能域串联药物候选奠定基础。此外，研究发现两种靶向病毒的蛋白酶和聚合酶小分子抑制剂NHC（β-D-N4-hydroxycytidine）和PF-07321332 （nirmatrelvir）能高效阻断MRCoV感染，数据支持了两种小分子抑制剂进一步开发临床药物的潜在价值。研究成果为发展MRCoV疫苗设计和抗病毒药物开发提供了关键结构生物学基础，提示了对这一新发病原体进行持续监测和深入研究的重要性。
[学术文献 ] 德国海因里希·海涅大学揭示了大麦中的CLAVATA信号通路作用机制 进入全文
Nature Communications
2025年4月26日，德国海因里希·海涅大学（Heinrich-Heine University）杜塞尔多夫分校发育遗传学研究所的Rüdiger Simon教授团队在Nature Communications杂志发表了题为“CLAVATA signalling shapes barley inflorescence by controlling activity and determinacy of shoot meristem and rachilla”的研究论文。该研究揭示了大麦中的CLAVATA信号通路，由受体激酶HvCLV1和分泌性CLE家族肽HvFCP1组成，通过精细调控花序分生组织（IM）和关键的次级分生结构——小穗轴原基（rachilla primordium, RP）的增殖活动和发育命运，进而塑造大麦穗的整体结构，并发现该调控与海藻糖-6-磷酸（T6P）信号通路相关联。本研究系统地解析了大麦中CLAVATA信号通路（主要由HvCLV1受体和HvFCP1配体构成）在塑造复杂花序结构中的关键作用。研究发现，该信号通路并不仅仅是简单地调控顶端分生组织的大小，而是精细地、差异化地调控着构成花序的多种分生组织（特别是花序分生组织IM和小穗轴原基RP）的增殖活性和发育决定性。HvCLV1通过限制IM的过度增殖和RP的延长发育，确保了大麦穗型的稳定（如二棱排列和小穗的单花特性）。机制上，HvFCP1/HvCLV1信号通路通过整合下游的细胞分裂程序、生长素信号响应以及海藻糖-6-磷酸（T6P）糖信号通路，来协调分生组织的生长与器官形成。T6P信号的改变可能是连接CLV信号与花序结构、糖分配及开花时间调控的重要枢纽。这项研究不仅加深了我们对禾本科作物花序发育调控网络的理解，揭示了CLAVATA信号通路在其中的复杂性和重要性，也为未来通过基因编辑等手段，精确调控特定分生组织的活性，从而定向改良作物花序结构、优化产量性状（例如增加小花数或改善穗型）提供了新的理论依据和潜在靶点。
[学术文献 ] 中科院与奥地利国家技术研究所合作揭示固体颗粒微生物菌剂作用机制 进入全文
Microbiological Research
2025年4月25号，中国科学院西北生态环境资源研究院王若愚研究员团队与奥地利国家技术研究院的Angela Sessitsch教授和Günter Brader教授合作在Microbiological Research发表题为“Bioinoculant substitution enhances rhizosphere soil quality and maize growth by modulating microbial communities and host gene expression in alkaline soils”研究论文，系统揭示了固体颗粒微生物菌剂（贝莱斯芽孢杆菌Bacillus velezensis FZB42与粘土材料组成）通过调控根际微生物群落和玉米基因应答，改善贫瘠碱性黄土质量并促进玉米生长的机制。研究设置了减施氮肥与不施磷肥的处理条件，探索了微生物菌剂在低外源肥料施用下，如何提高作物对土壤养分的吸收，进而促进增产的效果。研究表明，减半氮肥显著提高了菌株FZB42在玉米根际的定殖能力，而不施氮肥或全量施用都会导致其定殖量下降，表明优化氮素管理可最大化微生物菌剂的促生效应与作物增产潜力。菌剂施用显著改变了根际微生物群落结构，富集了Saccharimonadales 和 Mortierella 等与关键养分循环和植物互作相关的功能微生物。对玉米根、叶和籽粒进行转录组分析发现，在抽穗期和生殖阶段早期，根中脂肪酸合成与氮磷吸收转运和代谢、叶片光合作用、籽粒淀粉合成和发育等相关基因的表达水平显著上调，生长发育及生产力相关的代谢通路显著富集。结构方程模型分析表明，微生物多样性和植物基因表达的提升分别可解释45%的土壤质量变化和69%的产量变化。研究为微生物菌剂在改善贫瘠土壤和促进作物生长的应用提供了新的机制解释，进一步证明微生物菌剂在可持续农业中的应用潜力。
[学术文献 ] 哈佛医学院发现并揭示Hailong细菌防御系统工作机制 进入全文
Nature
2025年4月30日，来自哈佛医学院的Joel M. J. Tan、Philip J. Kranzusch 等研究人员在《Nature》上发表了题为“A DNA-gated molecular guard controls bacterial Hailong anti-phage defence”的研究论文，揭示了一种称为“Hailong”的细菌防御系统，该系统能有效抵御噬菌体的侵袭。文章详细阐述了Hailong系统的组成、功能机制以及它如何利用DNA信号分子来调控抗病毒免疫反应。研究人员首先在细菌防御岛和噬菌体竞争位点中发现了一组保守的蛋白质编码基因，预测其包含一个约25 kDa的pol-β超家族核苷酸转移酶（NTase）结构域，并将其命名为Hailong系统。Hailong是一个由两个基因组成的操纵子，分别编码Hailong蛋白A（HalA）和Hailong蛋白B（HalB）。其中，HalA是一种功能未知的跨膜蛋白，而HalB则是一种NTase酶。研究人员进一步通过实验发现，Hailong系统能够广泛地保护细菌免受噬菌体感染，例如来自大肠杆菌STEC 1178的Hailong系统能为抵御双链DNA噬菌体SECφ4和SECφ6提供超过10,000倍的保护。HalB被证实是一种能够将脱氧ATP转化为单链DNA寡聚体（ODA）的NTase。研究人员通过X射线晶体学分析，揭示了HalB DNA合成的逐步机制，这一过程由C末端的酪氨酸残基启动，实现酶的从头启动。一系列结构和生化实验表明，HalB具有持续活性，能够特异性地利用dATP合成ODA。此外，HalB合成的ODA能够与HalA结合并抑制其活性。研究人员通过冷冻电镜技术确定了HalA–ODA复合物的结构，发现HalA是一个具有保守离子通道结构域和独特冠结构域的同源四聚体，能够结合ODA信号并控制其激活。在研究Hailong防御机制时，研究人员发现噬菌体DNA外切酶在感染过程中会触发预先形成的HalA复合体的释放，从而诱导宿主细胞生长停滞。通过分析Hailong防御的活体实验，研究人员揭示了病毒DNA外切酶如何破坏ODA信号并激活Hailong防御。实验结果表明，Hailong防御系统通过HalB持续合成ODA作为分子哨兵，监测噬菌体感染。在感染发生时，噬菌体DNA外切酶降解ODA，释放HalA的离子通道效应子功能，进而导致宿主细胞生长停滞，从而阻止噬菌体的进一步扩散。这项研究不仅揭示了一种新的细菌抗噬菌体防御机制，还为理解细菌与噬菌体之间的分子军备竞赛提供了新的视角。Hailong系统的发现可能对开发新型抗菌策略和噬菌体疗法具有重要意义。尽管文章详细描述了Hailong系统的结构和功能，但关于ODA信号如何从HalB转移到HalA以及噬菌体核酸酶如何破坏这一过程的具体机制仍需进一步研究。此外，研究人员提到，未来的工作将关注于更全面地了解Hailong防御系统的季节性变化以及在不同环境条件下的动态调控。
[学术文献 ] 英国约翰·英纳斯中心与深圳农业基因组研究所等合作揭示孟德尔豌豆遗传基础 进入全文
Nature
2025年4月23日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所(岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心)程时锋团队携手英国约翰·英纳斯中心等团队，在《Nature》上发表了题为“Genomic and genetic insights into Mendel’s pea genes”的最新研究成果。该研究结合群体基因组学、数量遗传学和分子生物学等技术手段，成功构建了高分辨率的豌豆单倍型变异图谱和表型变异图谱，首次在分子层面全面揭示了孟德尔豌豆七大性状变异背后的遗传基础。该研究深入探究了孟德尔时代豌豆七对经典性状的遗传架构，揭示了四个已知孟德尔基因的新的等位变异，并解析了三个未被充分研究性状的遗传基础：发现 Chlorophyll synthase (ChlG) 基因上游约100kb的基因组缺失导致gp突变体的黄色荚果表型；找到了导致v和p等位变异的基因，分别是含有Ogre元素插入的MYB基因和具有提前终止密码子的CLE肽编码基因，它们影响了次生细胞壁的增厚和木质化，从而形成可食用荚果；还发现了一个5bp的外显子缺失和一个遗传修饰位点与茎的畸形（fa）表型相关。此外，研究还调查了与多种农艺性状相关的基因和等位基因，例如腋环花色素苷色素沉着、种子大小和“半无叶”形态等，为豌豆的基础研究、生物学和遗传学教育以及育种实践提供了重要基础。
[学术文献 ] 安徽农大等首次发现细菌感染“边际效应” 进入全文
Cell
2025年4月21日，安徽农业大学动物医学院曲少奇教授联合中国农业大学朱奎教授、北京大学黄建永研究员及中国科学院深圳先进技术研究院黄术强研究员，在《Cell》发表了题为“Tissue geometry spatiotemporally drives bacterial infections”的研究论文。该研究首次发现了细菌感染“边际效应”，阐明了力学微环境调节细菌感染的分子机制，构建了靶向细菌定殖的药物递送系统，发展了宿主导向抗菌策略，为应对细菌耐药性危机提供了新的思路。该研究综合微生物学、力学生物学、药剂学相关的多学科交叉研究手段，首次发现了病原菌感染呈现明显的“边际效应”，即位于几何限制单层边际的细胞更易被细菌感染，并据此提出了针对性的防控策略。基于对细菌空间特异性定殖模式的深入解析，研发了新型药物递送系统。在三维肠芯片模型中，发现细菌在隐窝结构中优先定殖。通过构建“核-壳”药物递送系统，将抗生素精准递送至肠道隐窝区域，显著降低细菌载量。在建立的小鼠肠道耐万古霉素肠球菌感染模型中，药物递送系统显著提高了抗消化道细菌感染效果，实现了基础与应用研究的融通发展。这一范例不仅展示了基于组织几何结构的精准药物递送策略的可行性，还为进一步发展宿主导向抗菌策略和开拓合理用药新手段提供了重要参考。
