生物科技

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真核染色體合成

天津大學化工學院系統生物工程教育部重點實驗室元英進團隊在同期《科學》雜志發表了題為《化學合成十號染色體缺陷靶點定位與生長表征》和《完美設計合成V號染色體及其環化表型研究》的兩篇長文。報道了全化學合成重新設計的真核生物釀酒酵母十號染色體，長達707 Kb，創建了一種高效定位生長缺陷靶點的方法，解決了合成型基因組導致細胞失活的難題，并且提供了一種表型和基因型關聯分析的新策略，有助于延伸對基因組和細胞功能的認知；報道了精確匹配設計序列的真核生物染色體的化學合成，驗證和評判了當前真核生物人工染色體的設計原則。同時，開發了定制化人工構建釀酒酵母環形染色體的方法，為研究染色體重排、癌癥、衰老、人類染色體異常疾病等提供了新的研究思路和研究模型。

酵母V號染色體設計合成

酵母X號染色體設計合成和缺陷靶點定位技術

中國科學家新發現14個唇腭裂易感基因

武漢大學口腔醫學院邊專教授團隊和安徽醫科大學孫良丹教授團隊合作開展唇腭裂易感基因研究，新發現了14個非綜合征型唇腭裂相關易感基因，相關文章發表于《自然-通訊》。唇腭裂是一種先天發育性畸形，其發生率在先天缺陷畸形中居前三位，2013年我國將唇腭裂疾病納入20個重大救助疾病之一。通過對7404例非綜合征型唇腭裂患者以及16059例不同種族的正常對照組個體的研究，證實了26個遺傳區域中41個SNP位點與唇腭裂顯著相關，其中14個是首次發現的新位點。這26個遺傳區域在中國人群非綜合征型唇腭裂患者中有10.94%的遺傳率。

DNA開關調控單個分子內電流

南京大學特聘教授陶農建帶領中外學者團隊通過化學修飾，研制出首個可控制DNA開關，尺寸只有1納米，能調控單個分子內電流，相關論文發表于《自然-通訊》。蒽醌是一種包含三個苯環的特殊結構，具有氧化還原性的功能團。研究團隊利用蒽醌衍生物（Aq）對DNA雙螺旋結構進行了修飾。通過插入DNA兩個堿基對中間，獲得了具有開關功能的Aq-DNA雙螺旋。利用掃描隧道顯微鏡，可以像用手開關水龍頭一樣對插入蒽醌的DNA進行控制。DNA能表現出不同的行為方式，比如既能誘導電子表現出量子特性，像光波一樣流動，也能讓電子像在金屬電線內一樣“動如脫兔”。

成癮戒斷記憶再鞏固的DNA甲基化調控機制

中科院心理研究所隋南研究組采用嗎啡-納洛酮誘導的條件位置厭惡（CPA）范式，通過核團定位注射DNA甲基化抑制劑5-aza的方法探討了成癮階段記憶再鞏固的核團及其轉錄調控機制；相關論文發表于《行為神經學前沿》。研究首次發現DNA甲基化在成癮戒斷記憶再鞏固中發揮重要作用，此外，該研究還發現島葉AI和杏仁核BLA亞區在負性情緒記憶再鞏固中可能發揮不同的調控作用。這為探索干預成癮記憶的新靶點提供了新證據。成癮戒斷引起的負性情緒記憶長期存在，是導致成癮者復吸的關鍵因素。再鞏固是長時記憶加工的重要階段，為破壞長時程病理性記憶提供了干預的“窗口”。

人類MFN1片段晶體結構

中山大學腫瘤防治中心高嵩教授課題組解析了MFN1片段在不同三磷酸鳥苷（GTP）水解狀態下的晶體結構，闡明了MFN1水解GTP的機制，并提出了MFN1介導線粒體外膜栓連的模型，研究論文發表于《自然》。人體絕大多數細胞中都含有一種名為“線粒體”的重要“器官”（細胞器），它是細胞的“能量工廠”。線粒體的融合依賴一種名為mitofusin的蛋白質“機器”實現。這種機器錨定在線粒體的表面上，通過使用一種名為GTP的小分子化合物“燃料”來實現不同線粒體的對接和融合。Mitofusin機器有時會因為基因突變而出現某個“零件”的故障。觀察到的mitofusin機器的細微結構顯示，它通過消耗GTP燃料可以調節自身的構造，并兩兩“吸附”在一起。

MFN1介導的OMM融合模型

Mitofusin的結構以及相互“吸附”的原理圖

細胞壁乙酰化修飾調控機制

中科院遺傳與發育生物學研究所周奕華研究組與儲成才研究組發現了一個能負調控木聚糖乙酰化水平的酶；相關論文發表于《自然-植物學》。水稻脆鞘突變體bs1具有脆鞘、矮生等表型。圖位克隆發現BS1基因編碼一個GDSL酯酶家族成員，定位于多糖“合成工廠”高爾基體上。bs1突變體細胞壁中總乙酰酯含量升高，且差異來自水稻中最主要的半纖維素木聚糖。重組BS1蛋白具有特異的木聚糖乙酰酯酶活性，反應產物得到了液相質譜(LC-QTOF)和核磁共振分析的驗證，表明BS1確為木聚糖乙酰酯酶。BS1在富含次生壁的維管束和厚壁組織中高表達，影響木質部導管的結構，進而影響植株形態和粒重等農藝性狀。

細菌Argonaute蛋白生成和加載DNA引導鏈的分子機制

中科院生物物理研究所王艷麗課題組及其合作者關于細菌Argonaute（Ago）蛋白獨立生成和加載DNA引導鏈的分子機制，研究論文發表于《分子細胞》。真核生物的Ago蛋白是RNA干擾通路的重要組分，它們利用小的RNA引導鏈靶向互補配對的RNA分子。TtAgo能夠降解不穩定的雙鏈DNA，產生小的雙鏈DNA片段，TtAgo能夠選擇性地加載這些降解的DNA，之后引導靶DNA的降解。結合單分子熒光、分子動力學和結構研究，科研人員發現，TtAgo加載雙鏈DNA分子偏好于引導鏈的5’末端相對位置處的過客鏈含有脫氧鳥苷。這就解釋了為什么TtAgo在體內優先加載含有5’末端脫氧胞苷的引導鏈。

青藏高原青稞早熟性相關等位基因

中科院西北高原生物研究所和四川大學合作，在青稞早熟適應性方面取得進展，相關論文發表于《理論與應用遺傳學》。青稞是青藏高原極具特色的作物類型。研究青稞早熟性形成的遺傳機制對于揭示青稞對青藏高原極短生育期條件的適應和進化過程具有重要的科學意義。來自西藏的青稞地方品種“拉魯青稞”EAM8第三個內含子中存在的A/G替換導致該基因在轉錄時發生可變剪接和內含子保留，之后提前出現的終止密碼子最終導致無功能的截斷蛋白的形成，將該等位基因定名為eam8.l。eam8.l等位基因是植物中第一個發現的可變剪接導致早熟的自然突變基因。