給你一個冰淇淋和一塊蛋糕，你先吃哪個？一塊面包和一個牛油果呢？兩個一塊吃嗎？1941 年微生物學(xué)家 Jacques Monod 給細(xì)菌提出了同樣的問題。他給大腸桿菌同時提供兩種食物（碳源），結(jié)果看到了兩類不同的現(xiàn)象：對某一些食物組合（比麥芽糖和蘋果酸），細(xì)菌兩種同時吃，而對另一些組合（比如葡萄糖和乳糖），細(xì)菌要先吃完一種（葡萄糖），然后再會去吃另一種（乳糖）。隨后 Monod 和 François Jacob 一道，找出了細(xì)菌在有葡萄糖和乳糖的情況下只吃葡萄糖的分子機(jī)制—乳糖操縱子：在這兩種糖都存在的時候，細(xì)胞不會去表達(dá)運(yùn)輸和消化乳糖的相關(guān)基因，并獲得了 1965 年的諾貝爾生理學(xué)獎?？墒菫槭裁醇?xì)菌要挑食呢？為什么對于有些食物的組合它們又不挑呢？北京大學(xué)湯超教授團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的這一套進(jìn)食策略能夠使它們最優(yōu)化的生長。如果哪個菌種想任性一把，同時吃葡萄糖和乳糖，或者對麥芽糖和蘋果酸挑食，那么它們的代價就是生長速率的降低，進(jìn)而面臨被淘汰的危險。結(jié)合代謝網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮卣骱图?xì)胞內(nèi)蛋白資源的優(yōu)化分配，研究團(tuán)隊的理論模型定量的解釋了細(xì)菌面對多種碳源的進(jìn)食策略。在兩類碳源同時被細(xì)菌消耗的情況下，模型預(yù)測并用實驗驗證了細(xì)菌內(nèi)不同氨基酸上的碳原子來自兩種碳源的比例。這個例子進(jìn)一步說明了在看似復(fù)雜的生命現(xiàn)象中，存在簡潔的原理與定量的規(guī)律。相關(guān)文章發(fā)表在《自然 - 通訊》雜志上。北京大學(xué)定量生物學(xué)中...
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2019
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03
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22
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基因組的遺傳信息得以表達(dá)，首先需要 RNA polymerase (RNAP) 以 DNA 為模板合成 RNA?；蜣D(zhuǎn)錄不僅是基因表達(dá)第一步，還是基因表達(dá)的主要調(diào)控步驟。對 RNAP 分子機(jī)器結(jié)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)理以及調(diào)控機(jī)制的研究能夠回答基因表達(dá)調(diào)控的基礎(chǔ)生物學(xué)問題。在轉(zhuǎn)錄起始階段，細(xì)菌的 RNAP 與轉(zhuǎn)錄起始σ因子形成復(fù)合物，依次執(zhí)行啟動子雙鏈 DNA 的識別、解鏈以及 RNA 起始合成等關(guān)鍵步驟。細(xì)菌 RNAP 通過與多個σ因子結(jié)合特異性調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄，其中 Extra-Cytoplasmic Function（ECF）σ因子是細(xì)菌中種類最多的一類σ因子，它可以感受細(xì)菌胞內(nèi)外環(huán)境變化，起始特異性的基因轉(zhuǎn)錄。ECF σ因子賦予細(xì)菌適應(yīng)逆境的能力，對于致病菌的致病性和耐藥性尤為重要。以結(jié)核分枝桿菌（Mycobacterium tuberculosis）為例，其 RNAP 分別與 10 種 ECF σ因子結(jié)合，通過識別特異啟動子序列啟動相應(yīng)基因表達(dá)，多個 ECF σ因子與結(jié)核分枝桿菌的致病、侵染以及耐藥直接相關(guān)。3 月 11 日，國際學(xué)術(shù)期刊《自然 - 通訊》（Nature communications）在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心 / 植物生理生態(tài)研究所 / 中科院合成生物學(xué)重點實驗室張余研究組題為 Structure basis for transcription ini...
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1 月 28 日，國際學(xué)術(shù)期刊 Circulation Research 在線發(fā)表了中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所宗耕課題組與哈佛大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院營養(yǎng)系合作的最新研究成果 “Associations of Monounsaturated Fatty Acids from Plant and Animal Sources with Total and Cause-Specific Mortality in Two US Prospective Cohort Studies”。該研究發(fā)現(xiàn)較高的植物來源單不飽和脂肪酸（MUFA-Ps）攝入量與較低的總死亡率相關(guān)，而動物來源單不飽和脂肪酸（MUFA-As）的攝入則與較高死亡率相關(guān)。另外，用植物來源單不飽和脂肪酸替代飽和脂肪酸（SFAs）、精加工的碳水化合物或反式脂肪可以顯著降低死亡風(fēng)險。在全球范圍內(nèi)，心血管疾病（CVD）和癌癥是造成過早死亡的最主要原因。目前，越來越多的研究表明采取健康的生活方式（如戒煙、增加體力活動和提高膳食質(zhì)量等）能夠有效降低過早死亡的風(fēng)險。多個國家的膳食指南均強(qiáng)調(diào)了膳食脂肪的質(zhì)量對預(yù)防慢性疾病的重要性，尤其提倡植物油及其他植物來源的脂肪攝入。例如，膳食中的多不飽和脂肪酸（PUFAs）主要來自植物，而現(xiàn)有的研究表明 PUFAs 能夠降低心血管疾病風(fēng)險和死亡率的關(guān)系。與之相比，飲食中的單不飽和脂肪酸只有一半來自植物油（尤其...
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據(jù)新華社電 瑞典哥德堡大學(xué)一項新研究表明，中年時期積極進(jìn)行體力和腦力活動，有助降低罹患老年癡呆癥的風(fēng)險。哥德堡大學(xué)研究人員近日發(fā)表在美國《神經(jīng)學(xué)》雜志上的一篇論文說，他們對 800 名瑞典女性進(jìn)行了長達(dá) 44 年的跟蹤調(diào)查，這些女性剛參與研究時平均年齡為 47 歲，并被按照參與腦力和體力活動的情況打分及分組。該研究中，腦力活動包括閱讀和寫作等智力活動、聽音樂會和參加合唱團(tuán)等藝術(shù)活動以及做針線活等手工活動。44% 的參與者被劃分到腦力活動水平較低的低分組；56% 的人被劃分到高分組。對體力活動，則分為活躍組和不活躍組。每周進(jìn)行 4 小時以上步行、騎單車等低強(qiáng)度運(yùn)動，或每周有規(guī)律地進(jìn)行高強(qiáng)度運(yùn)動如跑步、游泳等，或參與競技運(yùn)動，被劃分到活躍組。按此標(biāo)準(zhǔn)，17% 的參與者被視為不活躍；82% 的人被視為活躍。研究發(fā)現(xiàn)，在排除了高血壓、抽煙和糖尿病等風(fēng)險因素后，腦力活動高分組女性比低分組女性罹患阿爾茨海默病的風(fēng)險低 46%，罹患老年癡呆癥的總體風(fēng)險低 34%；而體力活動活躍組的女性比不活躍組女性罹患血管性癡呆癥的風(fēng)險低 52%，罹患混合型癡呆癥的風(fēng)險低 56%。摘自：生物360來源：中國科學(xué)報
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2019
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據(jù)新華社電 美國航天局一項雙胞胎對比研究顯示，長期太空生活有可能會讓宇航員的免疫系統(tǒng)處于高度警戒狀態(tài)，并改變他們一些基因的活躍程度。2015 年至 2016 年，美國宇航員斯科特 · 凱利在國際空間站上連續(xù)生活 340 天，而他的雙胞胎兄弟馬克 · 凱利在地面生活。美國航天局利用兄弟倆開展了獨特的對比研究，希望進(jìn)一步了解長期太空生活對人體健康的影響。在近日召開的美國科學(xué)促進(jìn)會年會上，研究人員公布了一項初步發(fā)現(xiàn)：接近一年的太空生活讓斯科特的免疫系統(tǒng)變得超級活躍。免疫系統(tǒng)是人體防衛(wèi)病原體入侵的重要防線。參與研究的美國韋爾 · 康奈爾醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)者克里斯托弗 · 梅森說，斯科特身體對太空環(huán)境的反應(yīng)，就好像他體內(nèi)多了一個陌生器官一般。梅森表示，斯科特體內(nèi)一些與免疫系統(tǒng)有關(guān)的基因變得超級活躍。雖然基因本身沒有改變，但其表達(dá)卻有所不同，即基因的開與關(guān)、產(chǎn)生蛋白質(zhì)的多少發(fā)生了變化。他還發(fā)現(xiàn)，斯科特血液中一種顯示免疫系統(tǒng)增強(qiáng)的標(biāo)志物增多，而一種與早期病毒防御相關(guān)的細(xì)胞類型卻有所減少。研究人員表示，目前尚無法確定這些變化會對人體造成什么影響。但基因活動在太空中發(fā)生變化并不奇怪，因為人體會對環(huán)境的改變作出反應(yīng)。斯科特回到地球后不久，身體各項指標(biāo)就大體恢復(fù)正常。研究人員認(rèn)為，雙胞胎對比研究尚未發(fā)現(xiàn)新的重要警示信息，這對長期太空飛行來說總體上是一個令人鼓舞的消息。此...
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日前，《分子植物》（Molecular Plant）在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所王漢中院士團(tuán)隊最新成果。該團(tuán)隊在國際上首次成功克隆了農(nóng)作物種子性狀的第一個細(xì)胞質(zhì)調(diào)控基因 orf188，并揭示了該基因調(diào)控油菜種子高含油量的作用機(jī)制。該成果為油菜高含油量育種提供了新途徑，為育種過程中雜交母本的選擇提供了理論支撐，對于農(nóng)作物不同類型細(xì)胞質(zhì)的應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。含油量是油菜產(chǎn)油量最重要的構(gòu)成因子之一，隨著現(xiàn)代育種對含油量潛力的不斷挖掘，提高品種的含油量越來越困難。該團(tuán)隊在油菜含油量遺傳研究的基礎(chǔ)上，從細(xì)胞質(zhì)效應(yīng)著手對含油量母體調(diào)控新機(jī)制研究取得突破，篩選到兩個對含油量具有極顯著細(xì)胞質(zhì)正負(fù)效應(yīng)的品種，鑒定出特異基因 orf188 控制細(xì)胞質(zhì)的含油量正效應(yīng)，過表達(dá)該基因可以大幅度提升含油量。研究表明，orf188 為 nap（nap-like）型油菜品種所特有基因，是一個新近進(jìn)化形成的嵌合基因。該團(tuán)隊十余年來圍繞油菜種子性狀的母體調(diào)控進(jìn)行系統(tǒng)研究，此次對細(xì)胞質(zhì)基因調(diào)控種子含油量機(jī)理的揭示，是該團(tuán)隊繼發(fā)現(xiàn)角果皮發(fā)育調(diào)控種子粒重和含油量之后發(fā)現(xiàn)的又一條母體調(diào)控新途徑，進(jìn)一步豐富和完善了種子性狀的母體調(diào)控理論，也為其他農(nóng)作物性狀細(xì)胞質(zhì)效應(yīng)的解析提供了借鑒。相關(guān)論文信息：DOI:10.1016/j.molp.2019.01.012來源：中國科學(xué)報轉(zhuǎn)載：生物360
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