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[学术文献 ] 中山大学利用生物信息学手段分析高脂肪饮食对肿瘤进展影响机制 进入全文
PNAS
2024年5月6日，中山大学宋尔卫、陆勇军及胡海共同通讯在PNAS 在线发表题为“A high-fat diet promotes cancer progression by inducing gut microbiota–mediated leucine production and PMN-MDSC differentiation”的研究论文。高脂肪饮食(HFD)是通过破坏肠道微生物群导致癌症恶性进展的高风险因素。然而，与HFD相关的肠道微生物群在癌症发展中的作用仍不清楚。该研究发现，肥胖及与肥胖相关的肠道菌群与女性乳腺癌患者预后不良及临床病理状态进展相关。为了研究HFD相关肠道微生物群对肿瘤进展的影响，在荷瘤小鼠中建立了多种模型，包括HFD喂养、粪便微生物群移植、抗生素喂养和细菌灌胃。HFD相关微生物群通过产生多形核髓源性抑制细胞(PMN-MDSCs)促进癌症进展。从机制上讲，HFD微生物群释放大量亮氨酸，激活髓系祖细胞中的mTORC1信号通路，促进PMN-MDSC分化。在临床上，HFD菌群诱导的外周血亮氨酸水平升高与女性乳腺癌患者肿瘤PMN-MDSC浸润丰富、临床预后差相关。这些发现揭示了“肠-骨髓-肿瘤”轴参与了HFD介导的癌症进展，并通过靶向肠道微生物群的异常代谢为抗癌治疗策略开辟了广阔的途径。
[前沿资讯 ] 天津农科院通过基因组分析揭示花椰菜凝乳生物发生的逐步驯化及遗传机制 进入全文
Science Art
近日，天津农科院孙德岭/中国农大林涛团队在Nature Genetics上发表题为：“Genomic analyses reveal the stepwise domestication and genetic mechanism of curd biogenesis in cauliflower”的研究论文。研究者更新了花椰菜C-8 (V2)的高质量参考基因组组装，并通过整合PacBio SMRT测序、Bionano光学图谱和Hi-C技术，辅以Illumina全基因组鸟枪法数据，得到了一个高连续性的基因组序列。通过对971个不同品种的花椰菜及其近亲的全基因组重测序，研究者构建了一个全面的基因组变异图谱，检测到大量单核苷酸多态性（SNPs）和插入/缺失（InDels）。通过构建最大似然（ML）树，研究者探索了不同B. oleracea亚种之间的系统发育关系，确认了中国芥菜（clade 1）、甘蓝型蔬菜（clade 2）、西兰花（clade 3）和花椰菜（clade 4）作为主要的分支。花椰菜的驯化历史较短，大约2500年。研究者根据植物架构和成熟度将726个花椰菜品种分为五组，揭示了从西兰花到花椰菜的逐步驯化路径。研究者通过群体基因组分析，鉴定了与花椰菜花球形成相关的基因，特别是三个MADS-box基因CAL1、CAL2和FUL2，它们在花球形成中可能起着关键作用。研究者测量了七个重要的农艺性状，并使用GWAS方法鉴定了与这些性状显著相关的基因座和候选基因，包括控制花椰菜茎高（SH）的锌指蛋白基因BOB06G135460。研究中使用的种子材料、基因组数据和相关分析工具已经公布或存储在公共数据库中，以供进一步研究使用。这项研究为理解花椰菜的遗传基础、花球形成机制以及农艺性状的分子基础提供了宝贵的资源，为未来的种质创新和花椰菜品种改良奠定了基础。
[学术文献 ] 哥本哈根大学建立一种系统研究细胞中整体泛素化水平的研究方法 进入全文
Cell
近日，来自丹麦哥本哈根大学的Chunaram Choudhary带领团队在Cell杂志发表了他们最新的研究成果，题目是Global, site-resolved analysis of ubiquitylation occupancy and turnover rate reveals systems properties，他们建立一种系统研究细胞中整体泛素化水平的研究方法，并采用此方法对细胞中位点特异性泛素占有率以及更新速率进行了检测，发现了一些位点泛素化占有率和更新速率之间的联系。当用trypsin水解蛋白质时，ubiquitin，NEDD8和ISG15修饰的赖氨酸残基会留下一个Gly-Gly（GG）残留物，利用这个特点，研究人员建立了一种系统分析细胞中蛋白质泛素化水平的方法，此方法首先通过部分化学改性（partial chemical modification）对GG进行化学修饰，然后通过梯度稀释以及质谱检测成功建立了分析细胞样品中泛素化总水平的新方法。利用这种方法，研究人员对HeLa细胞的泛素化整体水平进行了分析，发现中位数以及平均泛素化占有率仅为0.0081%和0.059%。在可检测的所有位点中，仅有1%的位点泛素化占用率超过1%，而1.9%的位点泛素化占用率超过0.5%。研究人员比较了不同的翻译后修饰水平在细胞中的占用率，发现磷酸化修饰的占用率约为28%，远高于泛素化修饰，而N-糖基化修饰的占用率最高，有些位点近乎达到100%。除了占用率之外，翻译后修饰的更新速率同样非常重要。研究人员利用E1活化酶的抑制剂TAK-243处理细胞，然后检测不同时间点的泛素化水平。通过对24112个位点的泛素化水平变化的分析，研究人员发现泛素化更新可分为4个等级：半衰期小于5分钟的“非常快速”；半衰期在5-15分钟之间的“快速”；半衰期在15-60之间的“慢速”；半衰期大于60分钟的“非常慢”。分析结果显示，22%的位点泛素化更新半衰期小于5分钟，45%的位点泛素化更新半衰期小于10分钟，67%的位点泛素化更新半衰期小于30分钟。其他研究表明，mRNAs更新的半衰期为4-9小时，而蛋白质更新的半衰期为37-46小时，泛素化更新的速度远远超出mRNA和蛋白质的更新速度。接下来，研究人员对蛋白酶体介导的去泛素化进行了研究，应用蛋白酶体抑制剂MG132后，一些蛋白质的泛素化水平会增加，不过，研究人员先使用蛋白酶体抑制剂MG132，然后再使用E1抑制剂TAK-243，实验结果显示，MG132使整体泛素化水平上升，但随后TAK-243则降低了整体泛素化水平，说明一些蛋白质的去泛素化并不依赖于蛋白酶体的活性。之后，研究人员探究了所有可检测位点中，哪些位点的泛素化占用率最高，结果显示，占用率高于0.5%的位点主要与质膜（plasma membrane, PM）和跨膜（trans-membrane, TM）转运蛋白相关，在占用率前100的位点中，超过一半的位点存在于PM相关的TM受体上。另外，研究还表明，PM相关受体的胞内结构域比胞外结构域具有更高的泛素化占用率以及更长的半衰期。接下来，研究人员还检测了一些功能性泛素化位点的情况，比如涉及核糖体相关蛋白质质量控制（protein quality control, RQC）以及E1和E2自身的泛素化位点。结果表明，核糖体中的泛素化位点整体上具有较短的半衰期以及较低的占用率，且不会被蛋白酶体抑制剂诱导上调。不同的是，核糖体上与RQC相关的位点则表现出高占有率和短半衰期的特点。E1和E2酶的位点泛素化具有非常短的半衰期，约85%的位点的泛素化更新半衰期小于5分钟。最后，研究人员探究了蛋白质位点特异性泛素化占有率和半衰期之间的联系和差异，发现占有率高的位点泛素化倾向具有较长的半衰期，另外，占有率高的位点也倾向于不受到蛋白酶体抑制引起的泛素化水平上调影响。总之，本研究建立了一个系统评估细胞整体以及位点特异性泛素化水平的研究方法，发现了哺乳动物细胞中一些位点特异泛素化水平占用率和半衰期的特点，为理解哺乳动物的泛素化调控方式提供了新的观点和方法。
[学术文献 ] 南京师范大学构建合成菌群在控制果实病害 进入全文
The ISME Journal
2024年5月1日，国际权威学术期刊The ISME Journal发表了南京师范大学生命科学学院微生物病原与生态省高校重点实验室张伟/戴传超团队的最新相关研究成果，题为Depletion of protective microbiota promotes the incidence of fruit disease的研究论文。该研究通过使用细菌16S rRNA、真菌ITS扩增子测序，以及微生物分离、鉴定等手段，发现连作和轮作花生（地上开花、地下结果）的根和果实（荚果）招募不同类型的细菌和真菌类群，且连作花生荚果病害发生归因于荚果际芽孢杆菌的丢失和曲霉的富集。据此，从健康荚果际土壤中分离得到芽孢杆菌，并将可培养丰度较高的3株芽孢杆菌（蜡样芽孢杆菌GE1、解淀粉芽孢杆菌GE2和高地芽孢杆菌GE3）构建合成菌群（SynComs）。比较转录组、微生物组和植物激素信号通路分析揭示合成菌群比单一菌株更加有效地抑制曲霉生长和降低荚果病害发生，且作用机制包括抑制真菌细胞分裂、抑制曲霉毒素合成以及激活茉莉酸信号通路。总之，本研究揭示了植物器官对于周围微生物群落的过滤作用，以及关键菌群的丢失会引起果实病害的发生。该研究也强调了合成菌群在控制果实病害方面的潜力。
[学术文献 ] 西北农林科技大学利用信息学手段揭示土地转为农业导致土壤微生物同质化 进入全文
Nature Communications
2024年4月29日，西北农林科技大学生命科学学院韦革宏教授、焦硕教授团队在Nature Communications期刊上发表了题为“Land conversion to agriculture induces taxonomic homogenization of soil microbial communities globally（土地转为农业导致全球土壤微生物群落的分类同质化）”的研究成果。农业导致了当地物种多样性的下降以及地上和地下生物的同质化。在这里，我们使用1185个土壤样本进行了一项大陆调查，并将自然生态系统（森林、草原和湿地）的微生物群落与改造后的农业用地进行了比较。我们将我们的大陆调查结果与全球对覆盖六大洲2400多个样本的现有测序数据进行荟萃分析。我们的综合结果表明，土地向农业用地的转换导致土壤细菌的分类和功能同质化，主要是由农田中分类群地理范围的增加驱动的。我们发现，由于土地转换，20%的门型减少，23%的门型增加，农田富含Chloroflexi、Gemmatimonadota、Planctomycetota、Myxcoccota和Latescibacterota。尽管自然生态系统和农田的功能组成没有显著差异，但农田中参与固氮、磷矿化和运输的功能基因却在枯竭。我们的研究结果为土地利用变化对土壤微生物分类和功能多样性的影响提供了全球视角。
[学术文献 ] 美国普渡大学等揭示了大豆lncRNA起源及一因多效新机制 进入全文
Nature Genetics
2024年4月29日，美国普渡大学马渐新课题组与中国科学院东北地理与农业生态研究所冯献忠课题组，中国农业大学王伟东课题组，美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校Randall Nelson课题组及美国加州大学戴维斯分校Blake Meyers课题组合作在Nature Genetics上发表了题为Long noncoding RNAs underlie multiple domestication traits and leafhopper resistance in soybean的研究论文，揭示了大豆lncRNA起源及一因多效新机制。该研究为植物驯化过程中被选择的突变类型提供了全新的范例，并揭示了长链非编码RNA形成和作用的新机制。该研究精细定位并克隆了大豆12号染色体上的一个数量性状位点热点(qDRT12.3)，该位点控制野生大豆驯化过程中表皮毛形态、株高、叶片大小、生长习性和对叶蝉抗性等多个性状。该研究发现，在大约2000万年前，地球上某棵古老豆科植物的一个MYB基因的第三个外显子上，偶然地发生了一个倒位复制(IR)突变，并因其可能引起的有利性状而被自然选择固定下来。经过漫长的物种分化，该IR在大豆中不但完整地保留下来，还经历了一次串联复制和基因组复制变为四份，其中两个拷贝能够通过IR形成的双链结构产生众多的小RNA，将与它们同家族的正常MYB基因一起沉默，可谓“一人犯错，株连九族”。随后的进化过程中，在某些野生大豆中含有该IR的两个基因又可能因为调控区域表观修饰的改变而自身沉默，被抑制的同源基因也得到“无罪释放”，从而产生了有利于人类选择的多个形状(表皮毛，株高，叶面积，抗虫性等)，进而在大豆驯化过程中被我们的祖先所青睐，最终形成了我们今天的大豆。
