![揭秘細(xì)菌挑食之謎]( "揭秘細(xì)菌挑食之謎")
給你一個(gè)冰淇淋和一塊蛋糕，你先吃哪個(gè)？一塊面包和一個(gè)牛油果呢？?jī)蓚€(gè)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(wèn)題。他給大腸桿菌同時(shí)提供兩種食物（碳源），結(jié)果看到了兩類(lèi)不同的現(xiàn)象：對(duì)某一些食物組合（比麥芽糖和蘋(píng)果酸），細(xì)菌兩種同時(shí)吃，而對(duì)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(huì)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(shí)候，細(xì)胞不會(huì)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(jiǎng)?？墒菫槭裁醇?xì)菌要挑食呢？為什么對(duì)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(duì)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(zhǎng)。如果哪個(gè)菌種想任性一把，同時(shí)吃葡萄糖和乳糖，或者對(duì)麥芽糖和蘋(píng)果酸挑食，那么它們的代價(jià)就是生長(zhǎng)速率的降低，進(jìn)而面臨被淘汰的危險(xiǎn)。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(duì)的理論模型定量的解釋了細(xì)菌面對(duì)多種碳源的進(jìn)食策略。在兩類(lèi)碳源同時(shí)被細(xì)菌消耗的情況下，模型預(yù)測(cè)并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了細(xì)菌內(nèi)不同氨基酸上的碳原子來(lái)自?xún)煞N碳源的比例。這個(gè)例子進(jìn)一步說(shuō)明了在看似復(fù)雜的生命現(xiàn)象中，存在簡(jiǎn)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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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(duì) 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(wèn)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(dòng)子雙鏈 DNA 的識(shí)別、解鏈以及 RNA 起始合成等關(guān)鍵步驟。細(xì)菌 RNAP 通過(guò)與多個(gè)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(lèi)最多的一類(lèi)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(duì)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(guò)識(shí)別特異啟動(dòng)子序列啟動(dòng)相應(yīng)基因表達(dá)，多個(gè) 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(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然 - 通訊》（Nature communications）在線(xiàn)發(fā)表了中國(guó)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張余研究組題為 Structure basis for transcription ini...
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1 月 28 日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊 Circulation Research 在線(xiàn)發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)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(yíng)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(lái)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(dòng)物來(lái)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(lái)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(xiǎn)。在全球范圍內(nèi)，心血管疾病（CVD）和癌癥是造成過(guò)早死亡的最主要原因。目前，越來(lái)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(dòng)和提高膳食質(zhì)量等）能夠有效降低過(guò)早死亡的風(fēng)險(xiǎn)。多個(gè)國(guó)家的膳食指南均強(qiáng)調(diào)了膳食脂肪的質(zhì)量對(duì)預(yù)防慢性疾病的重要性，尤其提倡植物油及其他植物來(lái)源的脂肪攝入。例如，膳食中的多不飽和脂肪酸（PUFAs）主要來(lái)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(xiǎn)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(lái)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(xiàng)新研究表明，中年時(shí)期積極進(jìn)行體力和腦力活動(dòng)，有助降低罹患老年癡呆癥的風(fēng)險(xiǎn)。哥德堡大學(xué)研究人員近日發(fā)表在美國(guó)《神經(jīng)學(xué)》雜志上的一篇論文說(shuō)，他們對(duì) 800 名瑞典女性進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá) 44 年的跟蹤調(diào)查，這些女性剛參與研究時(shí)平均年齡為 47 歲，并被按照參與腦力和體力活動(dòng)的情況打分及分組。該研究中，腦力活動(dòng)包括閱讀和寫(xiě)作等智力活動(dòng)、聽(tīng)音樂(lè)會(huì)和參加合唱團(tuán)等藝術(shù)活動(dòng)以及做針線(xiàn)活等手工活動(dòng)。44% 的參與者被劃分到腦力活動(dòng)水平較低的低分組；56% 的人被劃分到高分組。對(duì)體力活動(dòng)，則分為活躍組和不活躍組。每周進(jìn)行 4 小時(shí)以上步行、騎單車(chē)等低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，或每周有規(guī)律地進(jìn)行高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)如跑步、游泳等，或參與競(jìng)技運(yùn)動(dòng)，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(xiǎn)因素后，腦力活動(dòng)高分組女性比低分組女性罹患阿爾茨海默病的風(fēng)險(xiǎn)低 46%，罹患老年癡呆癥的總體風(fēng)險(xiǎn)低 34%；而體力活動(dòng)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(xiǎn)低 52%，罹患混合型癡呆癥的風(fēng)險(xiǎn)低 56%。摘自：生物360來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)
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![長(zhǎng)期太空生活讓免疫系統(tǒng)保持 “高度警戒”]( "長(zhǎng)期太空生活讓免疫系統(tǒng)保持 “高度警戒”")
據(jù)新華社電 美國(guó)航天局一項(xiàng)雙胞胎對(duì)比研究顯示，長(zhǎng)期太空生活有可能會(huì)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(guó)宇航員斯科特 · 凱利在國(guó)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(guó)航天局利用兄弟倆開(kāi)展了獨(dú)特的對(duì)比研究，希望進(jìn)一步了解長(zhǎng)期太空生活對(duì)人體健康的影響。在近日召開(kāi)的美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)年會(huì)上，研究人員公布了一項(xiàng)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(jí)活躍。免疫系統(tǒng)是人體防衛(wèi)病原體入侵的重要防線(xiàn)。參與研究的美國(guó)韋爾 · 康奈爾醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)者克里斯托弗 · 梅森說(shuō)，斯科特身體對(duì)太空環(huán)境的反應(yīng)，就好像他體內(nèi)多了一個(gè)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(jí)活躍。雖然基因本身沒(méi)有改變，但其表達(dá)卻有所不同，即基因的開(kāi)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(lèi)型卻有所減少。研究人員表示，目前尚無(wú)法確定這些變化會(huì)對(duì)人體造成什么影響。但基因活動(dòng)在太空中發(fā)生變化并不奇怪，因?yàn)槿梭w會(huì)對(duì)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(xiàng)指標(biāo)就大體恢復(fù)正常。研究人員認(rèn)為，雙胞胎對(duì)比研究尚未發(fā)現(xiàn)新的重要警示信息，這對(duì)長(zhǎng)期太空飛行來(lái)說(shuō)總體上是一個(gè)令人鼓舞的消息。此...
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![油菜種子含油量調(diào)控基因首次被克隆]( "油菜種子含油量調(diào)控基因首次被克隆")
日前，《分子植物》（Molecular Plant）在線(xiàn)發(fā)表了中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所王漢中院士團(tuán)隊(duì)最新成果。該團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次成功克隆了農(nóng)作物種子性狀的第一個(gè)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(guò)程中雜交母本的選擇提供了理論支撐，對(duì)于農(nóng)作物不同類(lèi)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(duì)含油量潛力的不斷挖掘，提高品種的含油量越來(lái)越困難。該團(tuán)隊(duì)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(duì)含油量母體調(diào)控新機(jī)制研究取得突破，篩選到兩個(gè)對(duì)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(guò)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(gè)新近進(jìn)化形成的嵌合基因。該團(tuán)隊(duì)十余年來(lái)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(duì)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(duì)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(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)轉(zhuǎn)載：生物360
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