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[学术文献 ] 斯坦福科学家开发全新抗衰老抗体疗法 进入全文
Nature
2024年3月27日，斯坦福大学Jason B. Ross等人在Nature 在线发表题为”Depleting myeloid-biased haematopoietic stem cells rejuvenates aged immunity“的研究论文，该研究证明了在老年小鼠中，抗体介导的my-HSCs的消耗可以恢复更年轻的免疫系统的特征，包括增加普通淋巴细胞祖细胞、幼稚T细胞和B细胞，同时减少与年龄相关的免疫衰退标志物。在老年小鼠中，my-HSCs的消耗改善了对病毒感染的原发性和继发性适应性免疫反应。这些发现可能与理解和干预因造血系统由造血干细胞主导而加重或引起的疾病有关。免疫系统老化的特征是淋巴生成和适应性免疫减少，炎症和骨髓病变增加。自我更新的造血干细胞(HSCs)群体的年龄相关变化被认为是这些现象的基础。在青年时期，淋巴样细胞和髓样细胞输出平衡的造血干细胞(bal-HSCs)比骨髓偏向输出的造血干细胞(my- HSCs)占优势，因此促进了启动适应性免疫反应所需的淋巴生成，同时限制了可促炎的髓样细胞的产生。衰老与骨髓造血干细胞比例增加有关，导致淋巴生成减少，骨髓生成增加。bal-HSCs的移植产生丰富的淋巴细胞和髓细胞，这是一种稳定的表型，在继发性移植后保留，骨髓间充质干细胞在二次转移后仍保持其生成模式。这两个子集的起源和潜在的相互转换尚不清楚。如果它们在出生后是单独的亚群，那么可能通过消除老年小鼠中的my-HSCs来逆转衰老表型。此外，2024年3月27日，Nature 发表了题为”How to make an old immune system young again“的新闻报道，概述了研究进展：针对血液干细胞的抗体可以使小鼠的免疫反应恢复活力。
[学术文献 ] 洛桑大学提出利用生态位可用性和竞争性损失控制土壤微生物组干预的细菌增殖 进入全文
Nature Communications
2024年3月22日，洛桑大学Jan Roelof van der Meer团队于Nature Communications上发表了题为“Niche availability and competitive loss by facilitation control proliferation of bacterial strains intended for soil microbiome interventions”的研究论文。微生物组，即微生物类群及其栖息地的集体复合体，在宿主或环境的功能和健康中扮演着关键角色。失衡或功能障碍的微生物组构成了一个重大挑战，因为它们可能呈现出不稳定的发展轨迹，具有更大的病原体外生长倾向、降低的多样性和/或关键生态过程的减弱。因此，理解是否以及如何可以通过干预来平衡微生物组的组成或功能轨迹成为重要的需求。微生物组工程——针对性地操纵微生物群落——被认为是恢复生态系统的一种有前景的策略，但需要实验支持和机理理解。改变微生物组成的一个经典干预方法是接种具有特定功能的一个或多个微生物菌株，例如，为污染场地提供污染物降解能力，或增强次级代谢产物的产生以抑制潜在的植物病原体。然而，尽管这种接种在概念上简单，但这种接种通常无法产生预期的效果。失败的原因多种多样，但反映在接种菌株在目标微生物组内的繁殖不良上。通常，益生菌疗法通过频繁（例如，每天）重新接种菌株混合物来补偿这一效果，以暂时体现并维持所需的功能。研究证明土壤微生物组工程中的细菌接种剂可能无法建立，因为它们无意中促进了原生居民微生物组的生长。研究以甲苯为选择性营养生态位的接种剂Pseudomonas veronii的转录组学实验表明，这种促进作用是由于原生类群对分泌代谢物的丢失和摄取造成的。为接种剂生成选择性营养生态位可能有助于在其预期作用期间支持它们的增殖，同时限制它们的竞争损失。生态位的可用性被认为是决定接种剂成功繁殖的一个重要因素。随着发育中的微生物组出现的功能性的结果，栖息地条件可能会进一步改变，例如，通过生态位的抢占，不利于新菌株的易接入和生长机会。此外，新接种的菌株细胞可能找不到合适的空间生态位来抵御捕食，例如，通过原生动物，导致它们的总体下降，或者未能与居民微生物种建立有利的互动。这些论点中的许多尚未经过系统的实验测试，既包括接收微生物组也包括引入的接种菌株，并且对于接种剂繁殖的机理理解基于少数研究，这些研究经常涉及侵入性病原菌。研究提出了一种概念，我们称之为N + 1/N - 1工程，通过将选择性接种研究引入到定义的微生物群中，可以揭示群体组装和发展的潜在机制，以指导未来的干预实践。
[学术文献 ] 美国加州大学戴维斯分校研究揭示植物同步开花的分子机制 进入全文
New Phytologist
2024年3月21日，，美国加州大学戴维斯分校Daniel Runcie课题组在《New Phytologist》杂志在线发表了来自题为“Exploring the Molecular Regulation of Vernalization-induced Flowering Synchrony in Arabidopsis”的研究论文，尽管萌发率存在差异，但通常植物种群表现出高度同步的开花现象，该研究检测了植物如何根据其年龄对环境因素做出反应，揭示了植物同步开花是如何实现的。许多植物种群表现出同步开花现象，这有利于植物繁殖。然而，人们对开花同步性的分子机制仍知之甚少。本文介绍了春化响应和促花途径在促进拟南芥同步性开花中的作用。作者利用春化响应基因型 Col-FRI，通过实验改变不同个体的萌发日期和昼长，以测试田间和可控环境中的开花同步性。他们通过检测发育过程中不同时间点产生的叶片的基因表达情况，并通过突变体分析，评估了开花调控途径的活动状态。作者观察了两种环境下不同萌发群的开花同步性，并发现了一个之前未知的过程，即在不同环境条件下生长的叶片间，开花的促进和抑制信号受到不同的调控。他们假设这种机制可能是同步的基础。然而，实验证明，来自叶片以外的信号也一定在花期同步方面发挥着关键作用，尤其是在春化前生长时间较长的萌发群中。研究结果表明，开花同步性是由整个植株跨叶及跨器官的开花信号整合促进的。为总结该发现，作者提出了春化诱导开花同步性的新概念模型，并为该领域的未来研究提供了建议。
[学术文献 ] 康奈尔/华中农大合作揭示苹果酸转运蛋白Ma1 (ALMT9) 功能机制 进入全文
Advanced Science
2024年3月21日，Advanced Science在线发表了康奈尔大学程来亮教授/ Miguel A. Piñeros教授和华中农业大学李春龙教授等团队合作的题为“Alternative Splicing Underpins the ALMT9 Transporter Function for Vacuolar Malic Acid Accumulation in Apple”的研究论文。该研究揭示了转录后可变剪切调控液泡膜苹果酸转运蛋白Ma1 (ALMT9) 功能的作用机制，为果实有机酸的积累和风味品质调控研究提供新见解。有机酸含量是影响果实风味口感的重要因素之一，其大部分储存于果实细胞液泡中。团队前期研究表明，液泡膜定位的Ma1 (ALMT9) 蛋白具有苹果酸转运功能，并且其转运活性与苹果果实的酸度正相关，但是关于Ma1苹果酸转运活性的调控机制不清楚。本研究通过遗传转化获得稳定的Ma1 cDNA序列过表达 (cMa1-OE-L6, L14, L16) 果树，结果意外表明过表达果实中的苹果酸含量和酸度极显著降低。 研究发现，Ma1由于可变剪切造成第三外显子部分序列差异，从而形成两种转录本，分别为高表达的Ma1α (即cMa1, 1707 bp) 和低表达的Ma1β (缩短型，1503 bp)，并且证明cMa1-OE果实中内源Ma1基因表达降低，进而造成Ma1α过量高表达、Ma1β被抑制的不平衡结果。转运活性、蛋白互作和结构建模分析表明，Ma1β自身不具有苹果酸转运活性，但其与Ma1α蛋白互作形成聚合体具备较强苹果酸转运功能 。进一步研究证明Ma1α和Ma1β同时过表达可有效增加果实有机酸积累。通过以上内容说明cMa1-OE果实中可变剪切体表达失衡导致Ma1α/Ma1β聚合体的缺失和转运活性降低，从而减少苹果酸积累。MYB73转录因子被证明结合并激活Ma1基因的启动子。在果实中瞬时过表达及干涉MYB73表达，表明其通过调控Ma1转录水平参与苹果酸积累。进一步研究证明不论是Ma1α 或Ma1β过表达均可以反馈抑制MYB73转录水平，导致内源Ma1基因表达降低。以上结果说明MYB73作为调控内源Ma1基因表达的重要转录因子，在cMa1-OE果实中被反馈抑制造成Ma1α 和Ma1β可变剪切体的比例失衡，最终导致苹果酸含量降低 (Figure 12)。总之，该研究从膜蛋白互作聚合体的角度解析了苹果酸转运体功能活性基础，也阐明了可变剪切机制调控转运蛋白功能和果实品质的重要路径。
[学术文献 ] 中科院遗传发育所张劲松团队研究揭示水稻基因表达调控新机制 进入全文
New Phytologist
2024年3月20日，遗传发育所张劲松研究组在New Phytologist发表名为“An RRM domain protein SOE suppresses transgene silencing in rice”的研究论文。植物是一个复杂的生物系统，其体内基因的表达受到多种水平的调控，包括转录水平、转录后水平、DNA甲基化/去甲基化等，进而对基因表达进行精密高效的调控。研究组基于水稻三千份测序数据分析发现，SOE基因启动子及编码区的核苷酸多态性可以分为7个单倍型，且Hap 1单倍型与粒重显著正相关。通过筛选OsEIN2过表达材料的抑制子，鉴定到一个包含RNA识别结构域(RRM)的蛋白SOE (SUPPRESSOR OF OsEIN2)；SOE可与剪接复合体组分互作，并结合到DNA去甲基化酶基因DNG701 mRNA上促进其剪接和稳定，从而维持DNG701介导的启动子去甲基化与转基因表达。此外，研究发现SOE基因突变能够使水稻籽粒增大并提高单株产量。这项研究揭示了基因表达调控新机制，并为促进水稻和其它作物产量提升提供了优异的候选等位基因。
[学术文献 ] 腾讯AI实验室及南开大学合作提出了一个多功能的框架设计单细胞蛋白质组学数据分析方法 进入全文
Nature Methods
2024年3月19日，腾讯AI 实验室姚建华及南开大学张瀚共同通讯在Nature Methods 在线发表题为“scPROTEIN: a versatile deep graph contrastive learning framework for single-cell proteomics embedding”的研究论文，该研究提出了一个多功能的框架设计单细胞蛋白质组学数据分析称为scPROTEIN，它包括基于多任务异方差回归模型的肽不确定性估计和基于图对比学习的细胞嵌入生成。现有的单细胞蛋白质组学数据处理方法主要是从单细胞RNA测序(scRNA-seq)处理的流水线迁移过来的，如常规归一化(即k-近邻(KNN)归一化)、批量校正(ComBat)和归一化。然而，这些管道无法解决涉及单细胞蛋白质组学数据的独特数据分析问题。首先，在单细胞蛋白质组学数据中，KNN代入会在严重的批处理效应下引入大量伪影。另一方面，现有的单细胞数据处理流水线中的批量校正方法，即ComBat，如果不先进行补全，就不能很好地单独缓解数据缺失问题。如果忽略它们之间的影响，将它们分开进行imputation和batch correction是有问题的。重要的是要考虑这些问题之间的影响和相互作用，包括同时数据去噪。其次，在现有的单细胞蛋白质组学数据处理管道中，当前的批量校正方法需要特定的假设，这阻碍了它们的推广。第三，单细胞蛋白质组学表现出蛋白质由多肽组成的层次结构，并根据检测到的肽信号计算蛋白质含量。然而，现有的用于单细胞蛋白质组学数据的分析方法不能充分利用这种分层信息。虽然有更复杂的肽聚集方法，但它们也缺乏估计肽定量不确定度的能力。该研究开发了一个用于单细胞蛋白质组学嵌入(scPROTEIN)的深度图对比学习框架，通过提供通用的细胞嵌入，在统一的框架中解决肽定量的不确定性、数据缺失、批处理效应和高噪声问题。scPROTEIN可以估计多肽定量的不确定性，对蛋白质数据进行去噪，去除批次效应，并在统一的框架内编码单细胞蛋白质组学特异性嵌入。该研究证明scPROTEIN在细胞聚类、批量校正、细胞类型注释、临床分析和空间分辨蛋白质组学数据探索方面是有效的。
