生 物 学 科 技 信 息

[古生物]

山东诸城发现独特的纤角龙类恐龙新属种化石

据科学网2016年1月15日援引报道，山东诸城发现一个独特的纤角龙类新属种“诸城坐角龙”。这是诸城市继发现巨型山东龙、巨大诸城龙、诸城中国角龙、巨型诸城暴龙、诸城中国角龙和意外诸城角龙后又一重要发现。研究成果发表于美国《公共科学图书馆·综合》期刊。

诸城坐角龙发现于山东诸城库沟地区上白垩统王氏群，其化石标本仅保存了腰带、骨化腱、近端尾椎和部分后肢骨。该标本拥有约36.2 cm长的坐骨，总体形状似反曲弓，中部形成膨大的具有椭圆形凹陷的闭孔突，末端具有斧头状扩展。尽管标本未保存头骨部分，但仍可以通过其保存的骨化腱排列方式、肠骨及股骨第四转子形态对比及尾椎神经棘高度从近端起逐渐增高到逐渐回落现象等特征，推断其为一种基干新角龙类。将诸城坐角龙放入角龙类的支序进行的系统学分析结果支持其为纤角龙类，与北美的蒙大拿角龙互成姐妹群。纤角龙类是一群体型较小、四足行走的角龙类恐龙，该类群仅发现于亚洲和北美西部的上白垩统。纤角龙类全长最大不到2 m，比同时期的角龙科成员要小得多。

[微生物]

中科院微生物所埃博拉病毒入侵研究取得突破

据科学网2016年1月15日报道，《细胞》杂志在线发表中科院微生物所、中国疾病预防控制中心高福团队的文章，从分子水平阐释了一种新的埃博拉病毒膜融合激发机制(第5种机制)，这种机制与之前病毒学家熟知的4种病毒膜融合激发机制明显不同。该研究为抗病毒药物设计提供了新靶点。

高福团队较早的研究发现，人TIM分子不与埃博拉病毒囊膜表面糖蛋白直接相互作用，而是通过结合病毒囊膜上的磷脂酰丝氨酸分子来促进病毒感染。在此基础上，研究团队揭示了埃博拉病毒进入细胞后在内吞体里发生的入侵机制：NPC1分子是负责胆固醇转运的多次跨膜蛋白，具有三个大的腔内结构域(A、C和I)；而埃博拉病毒囊膜表面糖蛋白在内吞体里需要经过宿主蛋白酶cathepsin的酶切处理，变成激活态糖蛋白，并暴露出受体结合位点后，才与NPC1分子的腔内结构域C发生相互作用，从而启动后续的病毒膜融合过程，实现病毒的感染生活史。研究团队率先解析了NPC1分子的腔内结构域C的三维结构，发现其具有一个由α螺旋和β折叠组成的球状核心结构域和两个突出来的环状结构；解析了激活态糖蛋白与腔内结构域C的复合物三维结构，发现结构域C主要利用两个突出来的环状结构插入激活态糖蛋白头部的疏水凹槽里，从而发生相互作用。这一发现有助于针对激活态糖蛋白头部的疏水凹槽设计小分子或多肽抑制剂，来阻断埃博拉病毒的入侵。

中科院上海巴斯德所揭示HIV-1病毒黏膜感染机制

据2016年1月14日《中国科学报》报道，中科院上海巴斯德所王建华课题组与南京医科大学附属江苏省人民医院、上海市第六人民医院等单位合作，从结肠癌旁组织黏膜中分离肥大细胞，分析其与HIV-1的相互作用，发现肥大细胞表达HIV-1受体或辅佐受体，可被HIV-1直接感染；更重要的是，发现肥大细胞表达C-型凝集素分子DC-SIGN和整合素α4β7等分子，能够结合HIV-1，把捕捉的感染性病毒颗粒传递给CD4+T细胞，扩大HIV-1的传播感染。研究结果对于发展相应的HIV-1黏膜感染阻断策略具有重要的意义。相关研究成果在线发表于《病毒学杂志》。

[动物学]

冷冻三十年“水熊虫”成功复苏

据2016年1月21日《科技日报》报道，日本国家极地所研究人员首次将冷冻30多年的缓步动物“水熊虫”成功复苏，这将提高人们对生物体长期存活机制及条件的理解。研究成果发表在《低温生物学》上。

水熊虫也叫水熊，是缓步动物门生物的俗称，有记录的有900余种，大多是世界性分布的。这类动物的体型极小，最小的只有50 μm，而最大的则有1.4 mm。水熊虫是地球上已知生命力最强的生物，能在冷冻、水煮、风干，甚至真空中或者放射性射线下存活。而一旦将其放回正常环境，仍能恢复到正常状态。

据报道，研究团队使用的缓步动物是1983年12月在南极洲昭和站的苔藓植物中发现的，采集后被隔离放置于约零下20℃的冰箱里。2014年5月将这些水熊虫解冻，并将其放在一个温暖的环境下。观察发现，部分水熊虫在解冻一周后开始移动进食，并在两周后复原，还产下19个卵子，其中有14个成功孵化。这些孵化出的新生幼仔无缺陷和异常状况。这些结果表明，缓步动物显然能够承受被冷冻数十年这样极端恶劣的条件，在此条件下可将自身置于一种“隐生状态”，即长时间放慢或停止自己的新陈代谢活动。

虽然早先已有成功复苏过冷冻9年的缓步动物，但是这次研究是第一次成功将冷冻了30年的缓步动物复活。

[合成生物学]

上海交大建立“非天然产物”药物生物合成新途径

据2015年11月5日《中国科学报》报道，上海交通大学微生物代谢国家重点实验室冯雁团队通过对微生物代谢途径的重新编程，建立了“非天然产物”药物β-井冈霉烯胺的生物合成途径。相关成果在线发表于美国《合成生物学》杂志。

β-井冈霉烯胺属于C7N氨基环醇类，其衍生物作为β-糖苷酶抑制剂类药物的先导化合物，可用于治疗溶酶体贮积症等遗传代谢性疾病。研究团队应用合成生物学理念，系统分析了目标产物与微生物次级代谢产物结构的相似性、微生物天然产物合成途径的模块性等特点，以吸水链霉菌井冈霉素生物合成途径为主，引入高度立体选择性的芽孢杆菌氨基转移酶基因，并敲除相关酶基因以阻断竞争途径，获得了发酵培养96 h即可生产20 mg/L的β-井冈霉烯胺突变菌株。所构建的新生物合成途径不仅解决了原有化学合成方法步骤多、安全性低等问题，并为“非天然产物”药物在微生物中的生物合成开辟了新途径。

[生物化学]

上海生科院揭示环境信号协同调控植物生长发育机制

据2015年12月28日《中国科学报》报道，中科院上海生科院植物生理生态所刘宏涛课题组揭示两个关键环境信号蓝光信号和环境温度信号协同调控拟南芥下胚轴伸长的分子机制。研究成果在线发表于美国《国家科学院学报》。

课题组发现，在模式植物拟南芥中，蓝光抑制温度升高引起下胚轴伸长，并且这一过程依赖于CRY1。CRY1对温度响应至关重要，其缺失突变体对温度升高更敏感，在温度升高时下胚轴伸长更显著。进一步的研究表明，CRY1通过与PIF4以蓝光依赖的形式结合而调控PIF4在高温条件下的转录活性。CRY1-PIF4通过调控温度升高时生长素合成基因YUC8的表达，调控生长素合成及下胚轴伸长。CRY1通过与PIF4相互作用结合到YUC8等基因的启动子上直接调控基因表达。研究成果说明，PIF4是蓝光、红光和温度信号通路相互作用的关键蛋白，同时也揭示了蓝光、红光以及环境温度可以通过使用同一个转录因子PIF4实现功能整合，协同调控植物生长发育。

[遗传学]

中科院动物所发现精子RNA可将获得性性状跨代遗传

据2016年1月5日《中国科学报》报道，中科院动物所周琪、段恩奎研究组与中科院上海生科院营养所翟琦巍研究组合作发现，在高脂饮食诱导的父代肥胖小鼠模型中，存在一类成熟精子中高度富集的小RNA(tsRNA)。其可作为一种表观遗传信息的载体，将高脂诱导的父代代谢紊乱表型传递给子代。相关成果在线发表于美国《科学》杂志。

研究组人员于2012年在哺乳动物成熟精子中首次发现了一类进化上保守、来源于tRNA5′端序列，且高度富集在30～34nt的新型小RNA——tsRNA。这种tsRNA可作为一种父源信息在受精时进入卵子；tsRNA可通过序列上的核酸修饰维持其稳定性，且在机体应激等情况下发生敏感变化。由此推测，tsRNA及其RNA修饰可能作为一种表观遗传信息的载体，将环境诱导的获得性性状经配子(精子)传递到子代。

为了验证这个推测，研究组通过将高脂饮食诱导的肥胖小鼠的精子总RNA注射进正常的受精卵，发现其出生的子代小鼠在正常饮食下也会出现类似于父代肥胖小鼠的糖代谢紊乱，这提示肥胖小鼠精子RNA中携带有传递父代获得性性状的表观遗传信息。通过分离肥胖小鼠精子中的tsRNA片段，并注射到正常受精卵内，发现tsRNA能像总RNA一样诱导子代代谢紊乱，而注射其他片段的精子RNA不会引发代谢紊乱。这些证据提示，精子tsRNA对介导获得性性状的跨代传递起着至关重要的作用。

美发现啮齿动物精子的RNA片段能改变后代的新陈代谢

据科学网2016年1月5日报道，美国伍斯特市马萨诸塞大学医学院基因组学家Oliver Rando与同事对一个表观遗传案例进行了研究，发现用低蛋白饮食喂养的小鼠后代体内涉及胆固醇与脂类代谢的基因的活性升高。对低蛋白喂养雄鼠的精子进行的分析发现，几种tRNAs片段的数量增加，推测精子在通过附睾(来自使细胞成熟的睾丸的一根输送管道)的时候获得了大部分的片段；而用实验方法抑制胚胎干细胞中的一个tRNA片段，则可以增强大约70个基因的活性。这些结果表明，RNA能够改变基因活性。所以，如果一种不良的饮食习惯与一种健康的饮食习惯一样，均可以用同样的方式影响自己和下一代。研究成果发表在最新出版的美国科学杂志。

[生殖医学]

我科学家建立全新遗传学诊断方法可避免严重遗传病患儿的出生

据2015年12月31日《光明日报》报道，北京大学第三医院获悉，美国《国家科学院学报》在线发表北京大学生物动态光学成像中心谢晓亮、北京大学第三医院乔杰和北京大学生物动态光学成像中心汤富酬团队，在国际上首次建立了一种全新的植入前胚胎遗传学诊断方法(高通量测序同时检测突变位点、染色体异常以及连锁分析)，可在早期胚胎阶段对各种单基因遗传疾病和染色体疾病同时进行精确诊断，从而避免严重遗传病患儿的出生。

目前常规产前诊断需在怀孕12周左右进行绒毛穿刺，或在孕中期18周左右进行羊水穿刺和遗传分析，一旦确诊严重单基因遗传性疾病或染色体疾病并终止妊娠，会给孕妇及家庭带来巨大的痛苦。而植入前胚胎遗传学诊断技术的关键创新点是，在单细胞水平上通过一步高通量测序即可检测致病基因突变位点和全基因组范围染色体异常，同时完成高精度连锁分析，全面提高了诊断的覆盖面和精准性，同时具有适用范围广、成本低、操作方便等优势。

[基因组研究]

我国完成洞穴鱼类金线鲃全基因组研究

据科学网2016年1月8日援引报道，中国科学院昆明动物所杨君兴团队和深圳华大基因院石琼团队等的研究人员，合作完成了中国洞穴鱼类金线鲃全基因组研究。研究成果在线发表于《生物医学·生物学》杂志。

金线鲃属是中国特有鱼类，也是中国洞穴鱼类的代表类群，主要分布在我国西南的喀斯特地区。该属鱼类都具有一定的洞穴习性，但表型多样性极高，有些全洞穴型种类具有鲜明的洞穴特征(透明、眼盲等)，有些地表种类却跟普通鱼类相似。这种多样性为研究洞穴鱼类的洞穴适应提供了重要的素材。研究团队选取3种金线鲃属鱼类为对象，利用高通量测序技术进行了鱼类的全基因组解析。结果显示，3种鱼类的全基因组大小分别为1.75、1.73和1.68 Gb；3种鱼类的种群动态与上新世以来青藏高原隆起的几次大的地质运动均有着密切的相关性，青藏高原的隆升在很大范围内影响了高原面和周边的物种形成；洞穴种类许多重要的遗传变化，例如基因丢失(如视蛋白基因)、假基因化(如晶状体蛋白基因)、突变(如色素相关基因)、片段缺失(如鳞片相关的基因)和基因表达量下调(如节律通路基因等)等，可能是其典型退化性性状(如眼睛退化、皮肤白化、鳞片退化和节律丢失等)的重要遗传机制，而与之相对的一些与味觉相关的转录因子拷贝数发生的增加，则可能是其补偿性进化性状的一种反应，因为洞穴种类味蕾数目比地表或半洞穴种类均要多。还对洞穴鱼类眼睛结构、头部神经丘、耳石三维结构和味蕾数目等形态特征的研究显示。洞穴适应是一个长期的过程，一些性状的退化通常会伴随着一些性状的增强。在终年黑暗的洞穴环境中，洞穴鱼类展现出了与地表种类在极端环境适应中不一样的技巧。

我国绘就药用铁皮石斛高质量全基因组图谱

据2015年1月13日《光明日报》报道，全国兰科植物种质资源保护中心刘仲健领导的科研团队成功绘就药用兰科植物铁皮石斛的高质量全基因组图谱。相关研究成果在《科学报告》上发表。

铁皮石斛是兰科植物的重要类群，具有中华“九大仙草”之首的美誉，已有2000多年的药用历史，具有降血糖、抗抑郁、提高人体免疫力以及治疗阿尔茨海默综合征和抗癌等多种功效。自2010年起，深圳市兰科植物保护研究中心、中国科学院植物研究所、台湾成功大学、比利时根德大学、日本琦玉大学、清华大学、沈阳药科大学、合肥工业大学和华南农业大学等机构的联合科研团队，就开始对铁皮石斛全基因组进行测序和开发利用研究。铁皮石斛全基因组图谱的完成，不仅解决了兰科植物进化的重大问题，而且为铁皮石斛遗传工程育种和活性药用成分的开发利用和规范产业发展提供了基础性的科学依据。

[医疗卫生]

我国自主研发的全球首创手足口病EV71疫苗获新药证书

据科学网2015年1月11日援引报道，北京科兴生物制品有限公司自主研发的全球首创预防用生物制品1类新药——肠道病毒71型灭活疫苗生产注册申请获国家食品药品监督管理总局批准，取得新药证书和生产批件。

该疫苗对EV71引起的手足口病的保护率可达94.6%，对EV71引起的重症手足口病的保护率达到100%，临床结果表明疫苗安全、有效、生产工艺成熟、产品质量稳定，处于国际领先水平。EV71疫苗研制成功并实现产业化，将极大地缓解我国手足口病的疫情，成为我国继2009年甲型H1N1流感疫苗之后，又一种在全球率先上市、应对重大新发传染病的疫苗产品。

据资料，手足口病是我国严重危害5岁以下婴幼儿的急性传染病，自2008年纳入国家疫情报告系统以来，每年报告手足口病病例有100多万，截至2015年末全国累计报道手足口病病例近1400万，婴幼儿死亡达3300多例，发病率排在法定传染病的第一位，病死率排在前五位，对社会稳定和经济发展造成重大影响。

美将皮肤细胞“变身”为胰腺细胞

据2016年1月8日《科技日报》援引报道，美国格拉斯通研究所和加州大学旧金山分校(UCSF)的科学家，成功地将人体皮肤细胞转化为性能健全的胰腺细胞。新细胞在移植到患病实验鼠体内后，可保护实验鼠免患糖尿病。

研究人员首先使用药物和遗传分子，将皮肤细胞重新编程为内胚层祖细胞(发育早期的细胞，可分化发育为多种不同类型的器官)。这种方法使细胞不必再回到多能干细胞状态，就能被转化为胰腺细胞。研究人员此前已使用类似方法，制备出了心脏、脑和肝脏细胞。在另外加入4种分子后，内胚层细胞迅速分裂，扩增超过1万亿倍，且没有显示任何肿瘤形成的迹象。研究人员再将这些内胚层细胞变成胰腺前体细胞，最后得到全功能胰岛β细胞。研究成果发表在《自然·通讯》杂志上。

研究揭示肿瘤细胞稳定复制奥秘

据科学网2015年12月26日报道，丹麦哥本哈根大学希克森团队与浙江大学医学院沈华浩团队合作，首次发现肿瘤细胞在细胞分裂的多个阶段都存在DNA复制行为，并指出这是肿瘤细胞维持基因组稳定性的关键。这一研究将在核酸修复、复制和癌症研究等领域产生重要影响，也为肿瘤靶向治疗提供了一个新的潜在治疗靶点。相关成果在线发表于《自然》杂志。

据介绍，肿瘤细胞在S期的快速复制留下了很多DNA的损伤，这让DNA变得很不稳定，也使自身比正常细胞更容易受伤；而M期的DNA复制是肿瘤细胞特有的，并且对维持肿瘤细胞基因的稳定性特别重要。