中国科学院成都生物研究所科技信息情报中心2011年6月10 日

中 国 科 学 院 成 都 生 物 研 究 所 科 技 信 息 情 报 中 心
2011 年 6 月 10 日

2011 年 第 4 期 ( 总 第 期 )
目
录
研 究 提 供 植 硅 体 形 态 鉴 定 新 方 法 ............................................................................................ 1
科 学 家 揭 示 蛋 白 互 作 进 化 速 率 ................................................................................................ 3
科 学 家 发 现 无 腿 蜥 蜴 新 品 种 .................................................................................................... 5
研 究 发 现 小 麦 白 粉 病 抗 性 基 因 ................................................................................................ 7
铜 催 化 氧 气 活 化 反 应 研 究 获 进 展 ............................................................................................ 9
科 学 家 发 明 活 细 胞 超 分 辨 率 荧 光 成 像 技 术 .......................................................................... 10
典 型 陆 地 生 态 系 统 碳 收 支 对 光 响 应 研 究 获 进 展 .................................................................. 12
铱 催 化 不 对 称 烯 丙 基 去 芳 构 化 反 应 研 究 获 进 展 .................................................................. 14
新 技 术 可 增 强 抗 生 素 药 效 ...................................................................................................... 16
科 学 家 找 出 新 丝 氨 酸 水 解 酶 抑 制 剂 ...................................................................................... 18
海 洋 硅 藻 存 在 与 动 物 类 似 尿 素 循 环 ...................................................................................... 20
英 国 科 学 家 发 现 新 验 血 方 法 或 可 预 知 寿 命 长 短 .................................................................. 22
嗅 闻 有 助 于 哺 乳 动 物 智 力 发 育 .............................................................................................. 25
古 老 基 因 助 蠕 虫 具 超 强 再 生 能 力 .......................................................................................... 27
水 钠 锰 矿 或 可 将 水 裂 解 为 氢 与 氧 .......................................................................................... 29
人 工 纳 米 补 丁 能 让 受 损 心 肌 再 生 .......................................................................................... 31
设 计 生 物 相 容 性 树 枝 形 分 子 用 于 癌 症 诊 疗 综 述 .................................................................. 33
研 究 发 现 新 型 通 用 癌 生 物 标 志 物 .......................................................................................... 35
中 国 科 学 院 成 都 生 物 研 究 所 科 技 信 息 情 报 中 心
2011 年 6 月 10 日

2011 年 第 4 期 ( 总 第 期 )
研 究 提 供 植 硅 体 形 态 鉴 定 新 方 法
谷 子 ( 小 米 ) 是 我 国 北 方 重 要 的 粮 食 作 物 之 一 , 与 中 华 文 明 的 形 成 和 发 展 关 系 密 切 , 由
于 长 期 缺 少 准 确 区 分 新 石 器 时 代 早 期 腐 朽 、 灰 化 谷 子 与 其 野 生 祖 本 青 狗 尾 草 遗 存 的 鉴 定 方
法 , 国 际 上 有 关 谷 子 的 起 源 时 间 、 过 程 存 在 多 种 不 同 的 认 识 。 植 硅 体 分 析 是 鉴 定 早 期 腐 朽 植
物 遗 存 的 最 有 效 手 段 之 一 , 过 去 的 研 究 由 于 受 方 法 和 材 料 限 制 , 学 界 对 能 否 利 用 植 硅 体 形 态
区 分 谷 子 与 青 狗 尾 草 的 准 确 性 和 可 靠 性 存 在 质 疑 。
中 科 院 地 质 与 地 球 物 理 研 究 所 新 生 代 地 质 与 环 境 重 点 实 验 室 博 士 后 张 健 平 等 与 中 科 院
地 理 科 学 与 资 源 研 究 所 以 及 中 国 农 业 科 学 院 等 单 位 的 专 家 合 作 , 通 过 对 采 自 国 内 外 不 同 地 区
的 16 种 现 代 谷 子 、 青 狗 尾 草 小 穗 颖 片 、 内 外 稃 片 不 同 部 位 、 不 同 细 胞 层 的 植 硅 体 分 析 , 明 确
了 区 分 鉴 定 谷 子 和 青 狗 尾 草 植 硅 体 的 形 态 特 征 和 可 重 复 检 验 的 测 量 标 准 。 研 究 同 时 表 明 , 采
自 东 亚 地 区 与 西 欧 的 谷 子 稃 壳 植 硅 体 存 在 形 态 学 上 显 著 差 异 , 暗 示 了 可 能 存 在 不 同 的 演 化 路
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线 。 同 行 审 稿 专 家 认 为 , 该 文 章 为 鉴 定 考 古 遗 址 中 的 谷 子 与 它 的 野 生 祖 本 提 供 了 可 靠 的 方 法 ,
是 植 物 考 古 学 研 究 方 法 的 突 破 性 进 展 , 有 希 望 在 早 期 考 古 遗 址 灰 化 植 物 遗 存 样 品 的 鉴 定 , 以
及 为 世 界 谷 子 起 源 、 传 播 过 程 研 究 提 供 新 的 视 角 和 证 据 。
该 研 究 成 果 近 日 发 表 在 国 际 知 名 的 综 合 类 学 术 期 刊 《 公 共 科 学 图 书 馆 — 综 合 》(PLoS
ONE) 杂 志 上 (Zhang J, Lu H, Wu N et al. Phytolith Analysis for Differentiating between Foxtail
Millet (Setaria italica) and Green Foxtail (Setaria viridis). PLoS ONE,2011, 6(5): e19726.)。
该 文 章 是 吕 厚 远 研 究 员 课 题 组 继 2009 年 在 PLoS ONE 上 发 表 谷 子 和 黍 子 的 植 硅 体 鉴 定
方 法 、 在 PNAS 上 发 表 东 亚 旱 作 农 业 起 源 研 究 进 展 之 后 , 在 该 领 域 的 又 一 重 要 的 基 础 性 研 究
成 果 。
( 论 文 作 者 : 吕 厚 远 等 来 源 :《 公 共 科 学 图 书 馆 — 综 合 》)
Phytolith Analysis for Differentiating between Foxtail Millet (Setaria
italica) and Green Foxtail (Setaria viridis)
Abstract: Foxtail millet (Setaria italica) is one of the oldest domesticated cereal crops in
Eurasia, but identifying foxtail millets, especially in charred grains, and differentiating it from its
wild ancestor, green foxtail (Setaria viridis), in the archaeobotanical remains, is still problematic.
Phytolithic analysis provides a meaningful method for identifying this important crop. In this
paper, the silicon structure patterns in the glumes, lemmas, and paleas from inflorescence bracts in
16 modern plants of foxtail millet and green foxtail from China and Europe are examined using
light microscopy with phase-contrast and a microscopic interferometer. Our research shows that
the silicon structure of ΩIII from upper lemmas and paleas in foxtail millet and green foxtail can
be correspondingly divided into two groups. The size of ΩIII type phytolith of foxtail millet is
bigger than that from green foxtail. Discriminant function analysis reveals that 78.4% of data on
foxtail millet and 76.9% of data on green foxtail are correctly classified. This means certain
morphotypes of phytoliths are relatively reliable tools for distinguishing foxtail millet from green
foxtail. Our results also revealed that the husk phytolith morphologies of foxtail millets from
China and Eastern Europe are markedly different from those from Western Europe. Our research
gives a meaningful method of separating foxtail millet and green foxtail. The implications of these
findings for understanding the history of foxtail millet domestication and cultivation in ancient
civilizations are significant.
PLoS ONE
原 文 链 接 :http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0019726
DOI:10.1371/journal.pone.001972
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2011 年 第 4 期 ( 总 第 期 )
科 学 家 揭 示 蛋 白 互 作 进 化 速 率
5 月 9 日 美 国 密 歇 根 大 学 与 四 川 农 业 大 学 的 研 究 人 员 联 合 在 国 际 著 名 期 刊 美 国 《 国 家 科
学 院 院 刊 》(PNAS) 上 发 表 了 题 为 “Measuring the evolutionary rate of protein–protein
interaction” 的 研 究 论 文 。
领 导 这 一 研 究 的 是 著 名 华 人 学 者 张 建 之 教 授 。 其 早 年 毕 业 于 复 旦 大 学 。1998 年 美 国 宾
西 法 尼 亚 州 立 大 学 遗 传 学 博 士 毕 业 , 师 从 著 名 的 分 子 进 化 学 家 根 井 正 利 (Masatoshi Nei),
现 为 美 国 密 歇 根 大 学 生 态 学 进 化 生 物 学 系 教 授 , 是 基 因 重 复 、 适 应 进 化 等 研 究 领 域 国 际 著 名
学 者 , 已 在 Nature Genetics、PNAS、Trends Genetics 等 刊 物 上 发 表 论 文 数 十 篇 。 四 川 农 业 大
学 的 徐 怀 亮 教 授 作 为 作 者 之 一 参 与 了 该 研 究 项 目 。
生 命 是 由 基 本 组 成 物 质 ( 蛋 白 质 、 核 酸 等 ) 经 过 漫 长 的 进 化 演 变 形 成 的 复 杂 系 统 , 因
此 生 物 大 分 子 的 进 化 研 究 对 于 揭 示 生 命 的 起 源 和 进 化 机 制 有 着 非 常 重 要 的 意 义 。 尽 管 科 学 家
们 通 过 大 量 研 究 已 获 得 了 数 百 种 物 种 成 千 上 万 个 基 因 编 码 蛋 白 质 序 列 进 化 的 信 息 , 然 而 与 之
相 对 应 的 蛋 白 质 功 能 进 化 的 信 息 却 仍 知 之 甚 少 , 尤 其 在 基 因 组 水 平 。 究 其 原 因 主 要 是 由 于 蛋
白 质 之 间 的 功 能 存 在 这 极 大 的 多 样 性 , 因 此 很 难 精 确 估 计 和 比 较 蛋 白 质 的 功 能 进 化 速 率 。 由
于 大 部 分 的 蛋 白 质 是 通 过 与 其 他 蛋 白 质 之 间 的 相 互 作 用 (PPI) 发 挥 其 功 能 的 , 而 蛋 白 质 间
的 相 互 作 用 可 通 过 标 准 分 析 进 行 测 定 , 因 此 估 算 蛋 白 质 间 相 互 作 用 的 进 化 速 率 可 用 来 测 量 蛋
白 质 功 能 的 进 化 速 率 。
在 这 篇 文 章 中 , 研 究 人 员 对 克 鲁 雄 酵 母 (Kluyveromyces waltii) 蛋 白 质 间 潜 在 的 87
种 相 互 作 用 进 行 了 实 验 检 测 分 析 。 在 过 去 的 研 究 中 科 学 家 们 曾 详 细 报 道 过 亲 缘 关 系 接 近 的 芽
殖 酿 酒 酵 母 中 一 对 一 同 源 物 的 相 互 作 用 。 研 究 人 员 进 一 步 将 已 获 得 的 分 析 结 果 与 来 自 其 他 真
核 生 物 的 数 据 进 行 比 较 , 从 而 推 测 出 蛋 白 质 相 互 作 用 的 进 化 速 率 为 (2.6 ± 1.6) × 10−10/
每 PPI 每 年 。 这 一 速 率 相 对 于 通 过 蛋 白 氨 基 酸 置 换 数 量 分 析 获 得 的 蛋 白 质 序 列 进 化 速 率 要 低
三 个 数 量 级 。
研 究 结 果 表 明 蛋 白 质 分 子 极 其 缓 慢 的 功 能 进 化 有 可 能 是 导 致 生 命 在 分 子 及 细 胞 水 平
惊 人 保 守 性 的 主 要 原 因 , 这 意 味 着 科 学 家 们 可 以 在 更 多 的 简 单 生 物 体 开 展 人 类 疾 病 的 机 制 研
究 。
( 论 文 作 者 : 张 建 之 等 来 源 :《 美 国 国 家 科 学 院 院 刊 》)
Measuring the evolutionary rate of protein–protein interaction
Abstract: Despite our extensive knowledge about the rate of protein sequence evolution for
thousands of genes in hundreds of species,the corresponding rate of protein function evolution is
virtually unknown, especially at the genomic scale. This lack of knowledge is primarily because of
the huge diversity in protein function and the consequent difficulty in gauging and comparing
ratesof protein function evolution. Nevertheless, most proteins function through interacting with
other proteins, and protein–proteininteraction (PPI) can be tested by standard assays. Thus, the
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rate of protein function evolution may be measured by the rateof PPI evolution. Here, we
experimentally examine 87 potential interactions between Kluyveromyces waltii proteins, whose
one to one orthologs in the related budding yeast Saccharomyces cerevisiae have been reported to
interact. Combining our results with available data from other eukaryotes, we estimate that the
evolutionaryrate of protein interaction is (2.6 ± 1.6) × 10?10 per PPI per year, which is three
orders of magnitude lower than the rate of protein sequence evolution measured by the numberof
amino acid substitutions per protein per year. The extremely slow evolution of protein molecular
function may account forthe remarkable conservation of life at molecular and cellular levels and
allow for studying the mechanistic basis of humandisease in much simpler organisms.
PNAS
原 文 链 接 :http://www.pnas.org/content/early/2011/05/04/1104695108
DOI:10.1073/pnas.1104695108
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2011 年 第 4 期 ( 总 第 期 )
科 学 家 发 现 无 腿 蜥 蜴 新 品 种
北 京 时 间 5 月 12 日 消 息 , 据 英 国 广 播 公 司 报 道 , 科 学 家 已 经 在 柬 埔 寨 发 现 一 种 蜥 蜴 新 品
种 , 它 既 没 有 眼 睛 , 又 没 有 腿 , 看 起 来 很 像 蛇 或 蠕 虫 。 柬 埔 寨 环 保 局 和 野 生 动 植 物 保 护 国 际
(FFI) 的 动 物 学 家 恩 格 · 赛 博 士 在 勘 探 豆 蔻 山 脉 时 , 发 现 这 种 长 相 似 蠕 虫 的 动 物 。
恩 格 在 翻 转 一 根 原 木 时 发 现 这 种 奇 特 蜥 蜴 , 他 设 法 捉 住 它 , 对 其 进 行 检 查 。 他 和 同 事 们
现 在 确 定 , 这 是 科 学 界 的 一 个 新 品 种 。 他 们 得 出 的 结 论 发 表 在 《 动 物 分 类 学 》 期 刊 上 。 十 多
年 来 , 恩 格 一 直 在 柬 埔 寨 研 究 爬 行 动 物 和 两 栖 动 物 , 他 说 :“ 刚 开 始 我 还 以 为 它 只 是 一 种 常
见 品 种 。” 但 是 很 快 他 就 意 识 到 , 这 是 他 以 前 从 未 见 过 的 动 物 。
科 学 家 根 据 发 现 这 种 蜥 蜴 的 山 名 , 给 它 命 名 为 达 赖 山 (Dalai Mountain) 盲 蜥 蜴 , 学 名
Dibamus dalaiensis. 野 生 动 植 物 保 护 国 际 的 资 深 生 物 学 家 詹 妮 · 达 尔 特 里 博 士 表 示 , 他 们 用 了
将 近 1 年 时 间 才 确 定 这 是 蜥 蜴 新 品 种 。 她 对 BBC 新 闻 说 :“ 他 们 查 找 所 有 其 他 种 类 的 科 学 描
述 , 查 看 博 物 馆 标 本 。 令 人 感 到 兴 奋 的 是 , 这 是 第 一 次 由 柬 埔 寨 人 发 现 一 种 新 品 种 , 并 收 集
所 有 科 学 证 据 , 发 表 研 究 成 果 。”
这 种 瞎 眼 爬 行 动 物 看 起 来 像 条 蛇 , 但 其 实 它 是 蜥 蜴 , 它 通 过 进 化 , 适 应 了 地 下 生 活 , 没
有 腿 有 助 于 它 穿 过 土 壤 。 达 尔 特 里 解 释 说 :“ 其 实 世 界 上 有 很 多 无 腿 蜥 蜴 , 例 如 英 国 的 无 足
蜥 蜴 (slow worm)。” 然 而 跟 蛇 不 同 , 这 种 蜥 蜴 没 有 叉 状 舌 。“ 大 部 分 蛇 只 有 一 个 肺 , 而 蜥
蜴 有 两 个 。 大 部 分 蜥 蜴 会 眨 眼 , 而 蛇 不 会 。” 不 过 这 种 新 蜥 蜴 并 没 有 眼 睛 。
( 论 文 作 者 :THY NEANG 来 源 :《 动 物 分 类 学 》)
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2011 年 第 4 期 ( 总 第 期 )
A new species of Dibamus (Squamata: Dibamidae) from Phnom
Samkos Wildlife Sanctuary, southwestern Cardamom Mountains,
Cambodia
Abstract: A new species of legless lizard, Dibamus dalaiensis sp. nov. of the family
Dibamidae is described from Phnom Dalai in Phnom Samkos Wildlife Sanctuary, southwestern
Cardamom Mountains, Cambodia, based on the following unique com- bination of characters:
maximum SVL 127.6 mm; tail 18–22% of SVL; a single postocular scale; three scales bordering
the posterior edge of first infralabial; an enlarged, medial, sublabial scale; labial and nasal sutures
complete; rostral suture present but incomplete; 20 midbody scale rows; 22 scale rows just
posterior to head and 20 scale rows just anterior to vent; 185–209 ventrals; and 48–52 subcaudal
scales. The discovery of D. dalaiensis sp. nov. represents a new family, genus and species record
for Cambodia.
Cambodia Zootaxa
原 文 链 接 :http://www.mapress.com/zootaxa/2011/f/z02828p068f.pdf
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2011 年 第 4 期 ( 总 第 期 )
研 究 发 现 小 麦 白 粉 病 抗 性 基 因
南 京 农 业 大 学 作 物 遗 传 与 种 质 创 新 国 家 重 点 实 验 室 陈 佩 度 教 授 领 导 的 研 究 小 组 发 现
了 簇 毛 麦 抗 白 粉 病 基 因 Pm21 中 的 一 个 关 键 成 员 Stpk-V, 此 基 因 赋 予 了 小 麦 白 粉 病 抗 性 。 该
研 究 结 果 发 表 在 最 新 一 期 的 《 国 家 科 学 院 院 刊 》(PNAS) 杂 志 上 。
小 麦 白 粉 病 是 由 白 粉 菌 引 起 的 世 界 性 真 菌 病 害 , 而 培 育 抗 性 品 种 是 控 制 白 粉 病 的 有 效
途 径 。 文 章 的 通 讯 作 者 , 陈 佩 度 教 授 长 期 从 事 小 麦 遗 传 育 种 的 科 研 工 作 , 他 曾 将 簇 毛 麦 抗 白
粉 病 基 因 Pm21 定 位 于 6V 染 色 体 短 臂 上 , 并 将 6VS·6AL 易 位 系 引 入 小 麦 , 赋 予 了 持 久 、 广 谱
的 白 粉 病 抗 性 。
然 而 ,Pm21 很 难 进 行 分 子 遗 传 定 位 , 因 为 6VS 与 6AS 不 配 对 。 而 且 , 簇 毛 麦 的 所 有 已
知 种 质 都 对 白 粉 菌 有 免 疫 力 。Pm21 依 然 被 细 胞 遗 传 学 定 义 为 一 个 基 因 座 。
在 本 研 究 中 , 陈 佩 度 教 授 领 导 的 研 究 小 组 利 用 分 子 和 细 胞 遗 传 学 技 术 , 克 隆 并 鉴 定 出
Pm21 基 因 的 关 键 成 员 —— 丝 氨 酸 和 苏 氨 酸 蛋 白 激 酶 基 因 Stpk-V。Stpk-V 位 于 Pm21 基 因 座 上 。
单 细 胞 瞬 时 表 达 分 析 的 结 果 表 明 此 基 因 能 够 显 著 降 低 吸 器 指 数 (haustorium index)。
将 Stpk-V 转 化 到 一 种 易 感 的 小 麦 品 种 Yangmai158 后 , 这 种 转 基 因 植 物 表 现 出 高 且 光
谱 的 白 粉 病 抗 性 , 与 T6VS•6AL 类 似 。 在 T6VS•6AL 和 簇 毛 麦 中 ,Stpk-V 基 因 的 沉 默 使 得 易 感
性 增 加 。 此 外 , 研 究 人 员 还 发 现 ,Stpk-V 可 通 过 Bgt 和 外 源 H2O2 诱 导 , 同 时 它 也 调 节 内 源 H2O2
的 增 加 , 使 得 植 物 被 Bgt 攻 击 后 细 胞 死 亡 。
作 者 们 在 文 中 提 到 , 在 后 续 研 究 中 , 他 们 将 利 用 内 源 启 动 子 评 估 Stpk-V 的 功 能 , 并 关
注 Stpk-V 与 其 他 易 感 品 种 中 同 源 基 因 的 多 态 性 。 同 时 , 他 们 还 想 确 定 Pm21 基 因 座 上 有 多 少
个 基 因 , 以 及 Stpk-V 是 否 是 赋 予 抗 性 表 型 所 必 需 的 唯 一 基 因 。
( 论 文 作 者 : 陈 佩 度 等 来 源 :《 国 家 科 学 院 院 刊 》)
Serine/threonine kinase gene Stpk-V, a key member of powdery
mildew resistance gene Pm21, confers powdery mildew resistance in
wheat
Abstract: Powdery mildew resistance gene Pm21, located on the chromosome 6V short arm
of Haynaldia villosa and transferred to wheat as a 6VS·6AL translocation (T6VS·6AL), confers
durable and broad-spectrum resistance to wheat powderymildew. Pm21 has become a key gene
resource for powdery mildew resistance breeding all over the world. In China, 12 wheat varieties
containingPm21 have been planted on more than 3.4 million hectares since 2002. Pm21 has been
intractable to molecular genetic mapping because the 6VS does not pair and recombine with the
6AS. Moreover, allknown accessions of H. villosa are immune to powdery mildew fungus. Pm21
is still defined by cytogenetics as a locus. In the present study, a putative serine and threonine
protein kinase gene Stpk-V was cloned and characterized with an integrative strategy of molecular
and cytogenetic techniques. Stpk-V is located on the Pm21 locus. The results of a single cell
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transient expression assay showed that Stpk-V could decrease the haustorium index dramatically.
After the Stpk-V was transformed into a susceptible wheat variety Yangmai158, the characterized
transgenic plants showed high and broad-spectrumpowdery mildew resistance similar to
T6VS·6AL. Silencing of the Stpk-V by virus-induced gene silencing in both T6VS·6AL and H.
villosa resulted in their increased susceptibility. Stpk-V could be induced by Bgt and exogenous
H2O2, but it also mediated the increase of endogenous H2O2, leading to cell death and plant
resistance when the plant was attacked by Bgt.
PNAS
原 文 链 接 :http://www.pnas.org/content/early/2011/04/19/1016981108.abstract
DOI:10.1073/pnas.1016981108
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铜 催 化 氧 气 活 化 反 应 研 究 获 进 展
中 国 科 学 院 广 州 生 物 医 药 与 健 康 研 究 院 朱 强 博 士 团 队 在 铜 催 化 的 氧 气 活 化 反 应 方 面
取 得 重 要 进 展 。 研 究 发 现 使 用 合 理 设 计 的 底 物 , 通 过 铜 催 化 的 氧 气 活 化 反 应 , 可 以 实 现 两 类
醛 基 取 代 的 药 物 优 选 骨 架 的 合 成 。 该 研 究 成 果 5 月 4 日 以 通 讯 形 式 在 线 发 表 于 国 际 顶 级 化 学 期
刊 《 应 用 化 学 》(Angew. Chem. Int. Ed.) 上 , 并 被 评 选 为 “ 热 点 文 章 ”。
这 一 发 现 具 有 重 要 的 学 术 价 值 : 首 先 , 该 反 应 在 构 建 杂 环 骨 架 的 同 时 , 利 用 氧 气 来 源
在 杂 环 骨 架 上 引 入 一 个 十 分 重 要 的 官 能 团 —— 醛 基 ; 其 次 , 该 反 应 使 用 廉 价 低 毒 的 铜 催 化 剂 、
清 洁 的 氧 气 为 氧 化 剂 , 反 应 条 件 温 和 ; 此 外 , 该 反 应 具 有 很 高 的 成 键 效 率 和 氧 化 效 率 , 从 简
单 易 得 的 原 料 , 一 步 得 到 醛 基 取 代 的 芳 杂 环 结 构 。
这 一 发 现 还 有 广 泛 的 应 用 前 景 , 使 用 该 方 法 为 关 键 步 骤 , 可 以 高 效 地 合 成 神 经 系 统 用
药 奈 可 吡 旦 Necopidem, 总 收 率 从 以 往 的 21% 提 高 到 50%。
( 论 文 作 者 : 朱 强 等 来 源 :《 应 用 化 学 》)
Copper-Catalyzed Intramolecular Dehydrogenative
Aminooxygenation: Direct Access to Formyl‐Substituted Aromatic
N-Heterocycles
Abstract: A direct synthesis of carbaldehydes through intramolecular dehydrogenative
aminooxygenation has been developed. The process uses a catalytic amount of copper(II) in DMF
or DMA under oxygen and does not require additional oxidants (see scheme). Mechanistic studies
suggest that the carbonyl oxygen atom of the aldehyde is derived from oxygen through a coppermediated
oxygen activation process via a peroxy–copper(III) intermediate.
Angewandte Chemie International Edition
原 文 链 接 :http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201100362/abstract
DOI:10.1002/anie.201100362
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2011 年 第 4 期 ( 总 第 期 )
科 学 家 发 明 活 细 胞 超 分 辨 率 荧 光 成 像 技 术
作 为 第 一 位 获 美 国 麦 克 阿 瑟 基 金 会 “ 天 才 奖 ” 的 华 人 女 科 学 家 , 庄 小 威 教 授 获 得 了 许 多
重 要 成 果 , 尤 其 是 在 生 物 物 理 显 微 成 像 领 域 , 近 期 庄 小 威 教 授 发 表 了 题 为 ―Fast,
three-dimensional super-resolution imaging of live cells‖ 的 论 文 , 介 绍 了 其 研 究 组 在 超 分 辨 率 细
胞 成 像 研 究 方 面 的 最 新 进 展 —— 活 细 胞 超 分 辨 率 荧 光 成 像 技 术 , 这 一 研 究 成 果 公 布 在 《 自 然
— 方 法 学 》(Nature Methods) 在 线 版 上 。
传 统 光 学 显 微 镜 受 限 于 光 的 波 长 , 对 于 200nm 以 下 的 物 体 无 法 分 辨 。 虽 然 电 子 显 微 镜 可
以 达 到 纳 米 级 的 分 辨 率 , 但 电 流 容 易 造 成 样 品 破 坏 , 因 此 能 观 测 的 样 本 也 相 当 有 限 。 分 子 生
物 学 家 虽 然 可 以 把 若 干 目 标 蛋 白 质 贴 上 荧 光 卷 标 , 但 这 些 蛋 白 质 还 是 经 常 挤 在 一 块 , 在 显 微
镜 下 难 以 分 辨 开 来 。
近 几 年 高 分 辨 率 荧 光 显 微 镜 研 发 , 使 得 研 究 者 可 以 从 纳 米 级 观 测 细 胞 突 起 的 伸 展 , 从 而
宣 告 200—750 纳 米 大 小 范 围 的 模 糊 团 块 时 代 结 束 。 比 如 光 敏 定 位 显 微 镜 (PALM) 可 以 用 来
观 察 纳 米 级 生 物 , 相 较 于 电 子 显 微 镜 有 更 清 晰 的 对 比 度 , 如 果 给 不 同 蛋 白 接 上 不 同 的 荧 光 标
记 , 就 可 以 进 一 步 研 究 蛋 白 质 间 的 相 互 作 用 。
庄 小 威 研 究 组 一 直 在 研 究 如 何 用 光 敏 开 关 探 针 来 实 现 单 分 子 发 光 技 术 。 他 们 希 望 能 用 光
敏 开 关 将 原 本 重 叠 在 一 起 的 几 个 分 子 图 像 暂 时 分 开 , 这 样 就 能 获 得 单 分 子 图 像 , 从 而 提 高 分
辨 率 。
2004 年 庄 小 威 研 究 组 偶 然 发 现 某 种 花 青 染 料 具 有 光 控 开 关 , 即 通 过 使 用 不 同 颜 色 的 光 ,
可 以 随 意 地 把 它 们 激 活 成 荧 光 状 态 和 失 活 成 黑 暗 状 态 。 自 此 庄 小 威 开 始 研 究 这 些 光 控 探 针 ,
用 它 们 来 短 暂 地 分 离 个 体 分 子 在 空 间 上 的 重 叠 影 像 从 而 提 高 分 辨 率 。
在 《 自 然 — 方 法 学 》 的 文 章 中 , 庄 小 威 研 究 组 命 名 了 一 种 随 机 光 学 重 建 显 微 镜 (stochastic
optical reconstruction microscopy, STORM)。 使 用 STORM 可 以 以 20nm 的 分 辨 率 看 到 DNA 分
子 和 DNA- 蛋 白 质 复 合 体 分 子 。 这 一 方 法 基 于 光 子 可 控 开 关 的 荧 光 探 针 和 质 心 定 位 原 理 , 在
双 激 光 激 发 下 荧 光 探 针 随 机 发 光 , 通 过 分 子 定 位 和 分 子 位 置 重 叠 重 构 形 成 超 高 分 辨 率 的 图
像 , 其 空 间 分 辨 率 目 前 可 达 20nm。
STORM 虽 然 可 以 提 供 更 高 的 空 间 分 辨 率 , 但 成 像 时 间 往 往 需 要 几 分 钟 , 而 且 还 不 能 满
足 活 体 实 时 可 视 的 成 像 需 要 。 活 细 胞 成 像 十 分 重 要 , 但 是 要 在 不 影 响 细 胞 正 常 生 命 活 动 的 前
提 下 实 现 高 分 辨 率 成 像 并 不 容 易 。 庄 小 威 研 究 组 在 这 篇 文 章 中 报 道 了 通 过 带 有 高 时 空 分 辨 率
的 STORM, 获 得 活 细 胞 超 高 分 辨 率 荧 光 成 像 的 研 究 成 果 。
研 究 人 员 直 接 或 间 接 ( 通 过 SNAP) 用 光 敏 开 关 染 料 标 记 蛋 白 , 从 而 获 得 二 维 和 三 维 的
活 细 胞 超 高 分 辨 率 成 像 , 这 些 成 像 成 果 将 有 利 于 进 一 步 分 析 研 究 活 体 细 胞 内 部 活 动 , 而 且 这
一 方 法 也 为 科 学 家 分 析 活 细 胞 超 微 结 构 打 开 了 一 扇 窗 。
( 论 文 作 者 : 庄 小 威 等 文 章 来 源 :《 自 然 — 方 法 学 》)
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Fast, three-dimensional super-resolution imaging of live cells
Abstract: We report super-resolution fluorescence imaging of live cells with high
spatiotemporal resolution using stochastic optical reconstruction microscopy (STORM). By
labeling proteins either directly or via SNAP tags with photoswitchable dyes, we obtained
two-dimensional (2D) and 3D super-resolution images of living cells, using clathrin-coated pits
and the transferrin cargo as model systems. Bright, fast-switching probes enabled us to achieve 2D
imaging at spatial resolutions of ~25 nm and temporal resolutions as fast as 0.5 s. We also
demonstrated live-cell 3D super-resolution imaging. We obtained 3D spatial resolution of ~30 nm
in the lateral direction and ~50 nm in the axial direction at time resolutions as fast as 1–2 s with
several independent snapshots. Using photoswitchable dyes with distinct emission wavelengths,
we also demonstrated two-color 3D super-resolution imaging in live cells. These imaging
capabilities open a new window for characterizing cellular structures in living cells at the
ultrastructural level.
Nature Methods
原 文 链 接 :http://www.nature.com/nmeth/journal/vaop/ncurrent/full/nmeth.1605.html
DOI:10.1038/nmeth.1605
11

2011 年 第 4 期 ( 总 第 期 )
典 型 陆 地 生 态 系 统 碳 收 支 对 光 响 应 研 究 获 进 展
光 是 陆 地 生 态 系 统 碳 循 环 的 驱 动 因 子 。 由 于 气 候 变 化 引 起 的 降 水 格 局 的 改 变 、 以 及 人 类
活 动 引 起 的 大 气 气 溶 胶 的 变 化 使 云 量 格 局 、 区 域 的 太 阳 辐 射 条 件 产 生 了 相 应 的 变 化 , 从 而 使
陆 地 生 态 系 统 碳 收 支 对 光 的 响 应 研 究 成 为 陆 地 生 态 系 统 碳 循 环 环 境 控 制 机 制 研 究 方 面 关 注
的 热 点 问 题 。
在 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 ―973‖ 计 划 项 目 的 支 持 下 , 中 科 院 地 理 科 学 与 资 源 研 究 所
于 贵 瑞 研 究 团 队 基 于 中 国 陆 地 生 态 系 统 通 量 观 测 研 究 网 络 (ChinaFLUX) 的 观 测 数 据 , 对 中
国 典 型 森 林 和 草 地 生 态 系 统 总 光 合 作 用 (Gross ecosystem photosynthesis, GEP)、 净 生 态 系
统 CO2 交 换 (Net ecosystem exchange of carbon dioxide, NEE) 对 光 的 响 应 研 究 发 现 : 叶 片 尺
度 上 植 物 光 合 作 用 对 光 响 应 的 光 饱 和 现 象 在 生 态 系 统 水 平 上 依 然 存 在 , 且 温 带 生 态 系 统 在 强
光 条 件 下 存 在 GEP、NEE 下 降 的 光 抑 制 现 象 。
对 我 国 典 型 森 林 和 草 地 生 态 系 统 NEE、 光 能 利 用 效 率 (Light use efficiency, LUE)、 水
分 利 用 效 率 (Water use efficiency, WUE) 对 云 量 变 化 响 应 的 研 究 发 现 : 在 天 空 多 云 的 条 件 下
( 晴 空 指 数 在 0.4~0.6 时 ), 长 白 山 温 带 针 阔 叶 混 交 林 、 内 蒙 古 半 干 旱 羊 草 草 原 、 海 北 高 寒 金
露 梅 灌 丛 等 温 带 生 态 系 统 以 及 鼎 湖 山 亚 热 带 常 绿 阔 叶 林 生 态 系 统 的 NEE、WUE 均 达 到 最 大
值 , 且 LUE 较 晴 朗 天 空 条 件 下 增 加 ; 但 是 , 尽 管 西 双 版 纳 热 带 雨 林 的 LUE 在 多 云 条 件 下 有 所
提 高 , 但 是 其 NEE 及 WUE 较 晴 朗 天 空 条 件 下 并 没 有 显 著 增 加 。
研 究 表 明 , 天 空 多 云 条 件 更 有 利 于 增 加 温 带 生 态 系 统 的 净 碳 吸 收 。 该 研 究 有 助 于 深 刻 理
解 环 境 因 子 对 区 域 陆 地 生 态 系 统 碳 收 支 过 程 的 控 制 作 用 , 并 可 为 预 测 未 来 气 候 变 化 、 大 气 气
溶 胶 含 量 变 化 对 陆 地 生 态 系 统 碳 循 环 过 程 的 影 响 及 相 关 研 究 提 供 依 据 。
相 关 研 究 成 果 发 表 在 《 生 物 地 球 科 学 》(Biogeosciences) 以 及 《 农 业 与 森 林 气 象 学 》
(Agricultural and Forest Meteorology) 上 。( 来 源 : 中 科 院 地 理 科 学 与 资 源 研 究 所 )
( 论 文 作 者 : 于 贵 瑞 等 来 源 :《 生 物 地 球 科 学 》)
Impact of cloudiness on net ecosystem exchange of carbon dioxide in
different types of forest ecosystems in China
Abstract: Clouds can significantly affect carbon exchange process between forest
ecosystems and the atmosphere by influencing the quantity and quality of solar radiation received
by ecosystem's surface and other environmental factors. In this study, we analyzed the effects of
cloudiness on net ecosystem exchange of carbon dioxide (NEE) in a temperate broad-leaved
Korean pine mixed forest at Changbaishan (CBS) and a subtropical evergreen broad-leaved forest
at Dinghushan (DHS), based on the flux data obtained during June–August from 2003 to 2006.
The results showed that the response of NEE of forest ecosystems to photosynthetically active
radiation (PAR) differed under clear skies and cloudy skies. Compared with clear skies, the
light-saturated maximum photosynthetic rate (Pec,max) at CBS under cloudy skies during
12

2011 年 第 4 期 ( 总 第 期 )
mid-growing season (from June to August) increased by 34%, 25%, 4% and 11% in 2003, 2004,
2005 and 2006, respectively. In contrast, Pec,max of the forest ecosystem at DHS was higher
under clear skies than under cloudy skies from 2004 to 2006. When the clearness index (kt)
ranged between 0.4 and 0.6, the NEE reached its maximum at both CBS and DHS. However, the
NEE decreased more dramatically at CBS than at DHS when kt exceeded 0.6. The results indicate
that cloudy sky conditions are beneficial to net carbon uptake in the temperate forest ecosystem
and the subtropical forest ecosystem. Under clear skies, vapor pressure deficit (VPD) and air
temperature increased due to strong light. These environmental conditions led to greater decrease
in gross ecosystem photosynthesis (GEP) and greater increase in ecosystem respiration (Re) at
CBS than at DHS. As a result, clear sky conditions caused more reduction of NEE in the
temperate forest ecosystem than in the subtropical forest ecosystem. The response of NEE of
different forest ecosystems to the changes in cloudiness is an important factor that should be
included in evaluating regional carbon budgets under climate change conditions.
Biogeosciences
原 文 链 接 :http://www.biogeosciences.net/7/711/2010/bg-7-711-2010.html
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2011 年 第 4 期 ( 总 第 期 )
铱 催 化 不 对 称 烯 丙 基 去 芳 构 化 反 应 研 究 获 进 展
金 属 铱 催 化 的 吲 哚 不 对 称 烯 丙 基 去 芳 构 化 反 应
螺 环 或 多 环 骨 架 广 泛 存 在 于 天 然 产 物 、 药 物 及 具 有 生 物 活 性 的 化 合 物 当 中 , 他 们 的 合 成
也 理 所 当 然 地 受 到 化 学 研 究 工 作 者 的 极 大 关 注 。 芳 香 化 合 物 不 对 称 去 芳 构 化 反 应 可 以 为 这 些
在 合 成 中 极 具 挑 战 性 的 螺 环 或 多 环 化 合 物 提 供 方 便 、 高 效 的 合 成 方 法 。 芳 香 化 合 物 是 化 学 化
工 领 域 最 为 广 泛 应 用 和 价 廉 易 得 的 合 成 原 料 , 但 因 其 芳 香 性 而 难 以 实 现 高 选 择 性 的 去 芳 构 化
反 应 。 由 于 通 常 需 要 剧 烈 的 反 应 条 件 , 难 以 实 现 不 对 称 催 化 , 到 目 前 为 止 , 催 化 的 直 接 不 对
称 去 芳 构 化 反 应 还 非 常 有 限 。
2010 年 , 中 国 科 学 院 上 海 有 机 化 学 研 究 所 游 书 力 研 究 员 课 题 组 发 现 金 属 铱 催 化 的 吲 哚 不
对 称 烯 丙 基 去 芳 构 化 反 应 。 在 [Ir(cod)Cl]2 和 该 小 组 发 展 的 四 氢 喹 啉 骨 架 配 体 (L1) 的 催 化 体 系
中 ,3- 位 取 代 的 吲 哚 可 以 发 生 直 接 的 分 子 内 不 对 称 烯 丙 基 去 芳 构 化 反 应 , 高 收 率 、 高 立 体 选
择 性 地 得 到 吲 哚 去 芳 构 化 产 物 (Q.-F. Wu, H. He, W.-B. Liu, S.-L. You, J. Am. Chem. Soc. 2010,
132, 11418-11419)。 作 为 金 属 铱 催 化 的 直 接 烯 丙 基 去 芳 构 化 反 应 的 首 例 报 道 , 该 方 法 提 供 了
一 条 原 料 简 单 易 得 且 最 为 直 接 的 合 成 Spiroindolenine 骨 架 的 方 法 。 该 类 化 合 物 骨 架 在 天 然 产
物 和 药 物 活 性 分 子 中 广 泛 存 在 。 同 时 , 该 反 应 体 系 中 实 现 的 去 芳 构 化 反 应 为 金 属 铱 催 化 的 烯
丙 基 化 反 应 提 供 了 新 的 反 应 模 式 。
苯 酚 类 化 合 物 同 样 具 有 廉 价 、 易 得 、 应 用 广 泛 的 特 点 。 但 苯 酚 在 金 属 催 化 的 烯 丙 基 化 反
应 中 的 应 用 局 限 于 酚 氧 作 为 亲 核 试 剂 。 人 们 对 苯 酚 的 不 对 称 去 芳 构 化 反 应 进 行 了 广 泛 的 研
究 , 但 目 前 主 要 是 采 取 氧 化 去 芳 构 - 去 对 称 化 的 两 步 反 应 策 略 。 而 对 于 苯 酚 直 接 的 去 芳 构 化
反 应 , 仍 然 存 在 着 很 大 的 挑 战 。 最 近 , 游 书 力 研 究 员 课 题 组 在 吲 哚 烯 丙 基 去 芳 构 化 反 应 的 基
础 上 , 通 过 巧 妙 底 物 设 计 , 成 功 实 现 了 苯 酚 类 化 合 物 的 去 芳 构 化 反 应 , 高 效 地 合 成 了 在 许 多
天 然 产 物 和 药 物 分 子 中 都 广 泛 存 在 的 一 类 螺 环 环 己 二 烯 酮 类 化 合 物 。 高 度 官 能 团 化 的 环 己 二
烯 酮 骨 架 作 为 有 效 的 有 机 合 成 中 间 体 , 可 以 方 便 地 进 行 后 续 转 化 。
这 一 部 分 工 作 已 在 德 国 《 应 用 化 学 》 杂 志 发 表 。
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2011 年 第 4 期 ( 总 第 期 )
( 论 文 作 者 : 游 书 力 等 文 章 来 源 :《 应 用 化 学 》)
Iridium‐Catalyzed Intramolecular Asymmetric Allylic
Dearomatization of Phenols
Abstract:Aromaticity lost: In the presence of [{Ir(cod)Cl}2] and a binol‐derived
phosphoramidite ligand, spirocyclohexadienone derivatives were obtained with up to 97 % ee
through iridium‐catalyzed intramolecular asymmetric allylic dearomatization of phenols (see
scheme; cod=cycloocta‐1,5‐diene).
Angewandte Chemie International Edition
原 文 链 接 :http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201100206/abstract
DOI:10.1002/anie.201100206
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2011 年 第 4 期 ( 总 第 期 )
新 技 术 可 增 强 抗 生 素 药 效
来 自 台 湾 ― 中 央 ‖ 研 究 院 基 因 组 研 究 中 心 、 台 湾 大 学 等 处 的 研 究 人 员 通 过 调 节 酶 作 用 , 获
得 了 能 让 抗 生 素 药 效 增 强 的 新 技 术 , 研 究 证 明 通 过 这 一 方 法 , 可 以 让 抗 生 素 的 杀 菌 效 果 倍 增 ,
并 避 免 一 些 副 作 用 。 这 一 研 究 成 果 公 布 在 国 际 知 名 期 刊 《 自 然 — 化 学 生 物 学 》(Nature
Chemical Biology) 上 , 公 布 后 受 到 了 业 内 的 高 度 重 视 ,The Scientist 等 杂 志 进 行 了 相 关 报 道 。
这 篇 文 章 的 通 讯 作 者 是 ― 中 央 ‖ 研 究 院 基 因 组 研 究 中 心 李 宗 璘 博 士 , 研 究 组 主 要 研 究 方 向
是 天 然 产 物 化 学 , 特 别 是 对 于 天 然 产 物 生 合 成 路 径 的 阐 释 及 运 用 基 因 工 程 来 发 展 更 具 生 理 效
能 的 药 物 , 除 此 之 外 研 究 组 也 参 与 探 讨 微 生 物 致 病 性 的 群 体 研 究 , 目 前 研 究 重 点 是 针 对 一 株
对 台 湾 公 共 卫 生 造 成 潜 在 威 胁 的 克 雷 伯 氏 菌 —K1 (Klebsiella Pneumoniae K1) 展 开 研 究 。 文 章
的 第 一 作 者 是 台 湾 大 学 生 化 科 学 研 究 所 博 士 生 刘 祐 祯 。
耐 药 性 问 题 近 年 来 已 经 越 来 越 引 起 了 公 众 的 关 注 , 尤 其 是 超 级 细 菌 的 出 现 , 更 加 令 细 菌
耐 药 性 这 一 领 域 倍 受 注 目 。 目 前 由 于 滥 用 和 错 用 抗 生 素 导 致 的 药 物 耐 药 性 已 经 成 为 一 个 严 重
的 公 共 卫 生 威 胁 , 据 报 道 耐 药 性 在 欧 盟 每 年 导 致 大 约 2.5 万 人 死 亡 。 除 了 控 制 药 物 滥 用 以 外 ,
要 摆 脱 目 前 的 困 境 的 另 外 一 个 途 径 就 是 发 展 新 型 抗 生 素 , 但 是 由 于 细 菌 的 耐 药 性 越 来 越 强 ,
要 找 到 新 的 糖 肽 也 越 来 越 难 , 因 此 发 展 新 型 抗 生 素 并 不 容 易 。
在 这 篇 文 章 中 , 研 究 人 员 则 绕 开 了 这 一 难 题 , 主 要 针 对 改 进 现 有 抗 生 素 进 行 研 究 。 他 们
利 用 调 控 酶 的 作 用 , 提 高 了 目 前 医 学 界 常 用 的 抗 生 素 : 万 古 霉 素 (Vancomycin) 和 替 考 拉
宁 (Teicoplanin) 对 抗 病 菌 的 效 果 。
这 两 种 抗 生 素 被 医 学 界 视 为 最 后 防 线 , 这 两 种 药 物 具 有 极 强 的 杀 菌 力 , 然 而 也 会 杀 死 人
体 细 胞 , 产 生 副 作 用 。 研 究 人 员 以 天 然 产 物 抗 生 素 A40926 作 为 研 究 对 象 , 利 用 其 化 学 特 性 ,
阻 止 了 正 常 酶 作 用 , 研 发 出 来 数 种 新 的 化 合 物 。 研 究 人 员 将 这 些 化 合 物 与 Vancomycin 和
Teicoplanin, 通 过 测 试 5 种 细 菌 株 ( 包 括 已 经 产 生 抗 药 性 的 菌 株 ) 做 体 外 实 验 比 较 。 结 果 显 示 ,
其 中 一 种 化 合 物 具 有 百 倍 以 上 的 杀 菌 效 果 。 小 鼠 实 验 也 显 示 治 疗 效 果 远 超 过 现 有 的 抗 生 素 。
这 项 研 究 是 针 对 糖 肽 抗 生 素 生 合 成 进 行 的 研 究 , 研 究 人 员 利 用 X 光 蛋 白 结 晶 学 与 生 物 化
学 的 方 法 , 解 析 出 参 与 抗 生 素 A40926 生 合 成 酶 Dbv29 的 蛋 白 质 结 构 , 以 及 其 催 化 作 用 机 制 。
研 究 发 现 Dbv29 为 hexose oxidase, 可 将 抗 生 素 teicoplanin 上 的 n-acyl glucosamine 氧 化 成 为
n-acyl glucuronic acid, 在 通 过 酪 氨 酸 (tyrosine) 活 性 基 团 Y165/Y473 结 合 辅 酶 (cofactor) FAD
(flavin adenine dinucleotide) 来 进 行 催 化 反 应 。
研 究 人 员 在 Dbv29 与 teicoplanin 复 合 物 的 蛋 白 晶 体 结 构 中 发 现 了 teicoplanin 的 双 醇 中 间
产 物 (diol intermediate), 根 据 这 个 发 现 , 研 究 人 员 决 定 利 用 ― 醛 ‖ 活 泼 性 质 的 特 性 , 在 这 个 中
间 产 物 加 上 其 它 的 化 学 成 份 , 进 而 利 用 酶 反 应 及 还 原 性 氨 化 反 应 (reductive amination) 的 方 法
产 生 各 种 不 同 结 构 的 teicoplanin 衍 生 物 。 在 MIC (minimum inhibition concentration) 抑 菌 测 试 中
发 现 , 部 分 的 衍 生 物 对 于 具 有 抗 药 性 的 肠 球 菌 VRE (vancomycin-resistant enterococci) 比 抗 生
素 vancomycin 与 teicoplanin 表 现 出 更 好 的 抑 菌 效 果 。
这 一 研 究 有 助 于 科 学 家 们 了 解 抗 生 素 的 作 用 机 理 , 也 将 对 于 未 来 发 展 新 型 药 物 提 供 了 重
要 资 料 。
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2011 年 第 4 期 ( 总 第 期 )
( 论 文 作 者 : 李 宗 璘 等 文 章 来 源 :《 自 然 — 化 学 生 物 学 》)
Interception of teicoplanin oxidation intermediates yields new
antimicrobial scaffolds
Abstract: In the search for new efficacious antibiotics, biosynthetic engineering offers
attractive opportunities to introduce minor alterations to antibiotic structures that may overcome
resistance. Dbv29, a flavin-containing oxidase, catalyzes the four-electron oxidation of a
vancomycin-like glycopeptide to yield A40926. Structural and biochemical examination of Dbv29
now provides insights into residues that govern flavinylation and activity, protein conformation
and reaction mechanism. In particular, the serendipitous discovery of a reaction intermediate in
the crystal structure led us to identify an unexpected opportunity to intercept the normal enzyme
mechanism at two different points to create new teicoplanin analogs. Using this method, we
synthesized families of antibiotic analogs with amidated and aminated lipid chains, some of which
showed marked potency and efficacy against multidrug resistant pathogens. This method offers a
new strategy for the development of chemical diversity to combat antibacterial resistance.
Nature Chemical Biology
原 文 链 接 :http://www.nature.com/nchembio/journal/v7/n5/abs/nchembio.556.html
DOI:10.1038/nchembio.556
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2011 年 第 4 期 ( 总 第 期 )
科 学 家 找 出 新 丝 氨 酸 水 解 酶 抑 制 剂
据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 5 月 16 日 ( 北 京 时 间 ) 报 道 , 美 国 科 学 家 鉴 别 并 合 成 出 一 类 新 化
合 物 , 能 有 力 地 、 有 选 择 地 阻 止 很 多 丝 氨 酸 水 解 酶 的 活 动 , 因 此 , 在 基 础 研 究 和 药 物 研 发 领
域 具 有 重 要 用 途 , 相 关 研 究 发 表 在 近 日 出 版 的 《 自 然 — 化 学 生 物 学 》 杂 志 上 。
以 前 的 研 究 已 证 实 , 阻 止 丝 氨 酸 水 解 酶 的 化 学 物 可 ― 化 身 为 ‖ 药 物 治 疗 肥 胖 、 糖 尿 病 以 及
阿 茨 海 默 病 , 并 正 在 测 试 这 种 药 物 在 治 疗 疼 痛 、 焦 虑 和 抑 郁 方 面 的 效 果 。 人 体 细 胞 中 有 200
多 种 丝 氨 酸 水 解 酶 , 其 中 一 些 丝 氨 酸 水 解 酶 还 没 有 找 到 抑 制 其 活 动 的 抑 制 剂 , 新 研 究 扩 展 了
可 使 用 的 抑 制 剂 范 围 。
斯 克 利 普 斯 研 究 所 化 学 生 理 学 系 主 任 本 杰 明 · 卡 拉 瓦 特 领 导 的 研 究 团 队 , 在 以 前 研 究 的
基 础 上 调 查 了 一 群 名 为 尿 素 塑 料 、 能 抑 制 丝 氨 酸 水 解 酶 活 动 的 分 子 。 实 验 刚 开 始 , 他 们 使 用
最 新 技 术 测 量 了 这 种 分 子 抑 制 丝 氨 酸 水 解 酶 的 强 度 和 专 一 性 , 结 果 发 现 ,1,2,3- 三 唑 尿 素 塑
料 能 强 力 地 抑 制 很 多 丝 氨 酸 水 解 酶 的 活 动 , 同 时 也 不 会 影 响 其 他 酶 的 活 动 。
卡 拉 瓦 特 团 队 接 着 合 成 出 了 1,2,3- 三 唑 尿 素 塑 料 的 基 本 结 构 , 结 果 发 现 , 与 现 有 抑 制 剂
相 比 , 该 基 本 结 构 能 抑 制 更 多 丝 氨 酸 水 解 酶 的 活 动 。 科 学 家 们 通 过 简 单 的 ― 点 击 化 学 ‖( 斯 克
利 普 斯 研 究 所 的 化 学 家 巴 里 · 夏 普 莱 斯 于 2001 年 引 入 的 一 个 合 成 概 念 , 通 过 小 单 元 的 拼 接 来
快 速 可 靠 地 合 成 出 形 形 色 色 的 分 子 ) 制 造 出 了 20 种 化 合 物 , 他 们 发 现 , 其 中 3 种 化 合 物 对 很
多 丝 氨 酸 水 解 酶 具 有 强 大 的 抑 制 效 果 。
随 后 , 科 学 家 们 通 过 两 个 化 学 步 骤 对 该 基 本 结 构 进 行 了 修 改 , 让 其 只 抑 制 特 定 的 丝 氨 酸
水 解 酶 。 其 中 一 种 抑 制 剂 AA74-1 能 有 效 地 抑 制 酰 基 缩 氨 酸 水 解 酶 (APEH) 的 活 动 , 而 不 会
明 显 地 影 响 其 他 酶 。 科 学 家 还 借 用 抑 制 剂 AA74-1, 研 究 了 APEH 对 蛋 白 质 的 化 学 修 饰 作 用 ,
实 验 结 果 显 示 , 当 APEH 被 抑 制 时 , 超 过 20 种 蛋 白 质 的 浓 度 会 显 著 下 降 。
卡 拉 瓦 特 实 验 室 现 正 在 使 用 他 们 制 造 出 的 抑 制 剂 来 研 究 丝 氨 酸 水 解 酶 是 否 具 有 以 前 不
知 道 或 不 确 定 的 生 物 功 能 。 卡 拉 瓦 特 表 示 , 我 们 正 使 用 这 项 技 术 系 统 化 地 生 成 很 多 这 类 抑 制
剂 化 合 物 , 作 为 厘 清 丝 氨 酸 水 解 酶 在 健 康 和 疾 病 方 面 作 用 的 基 本 工 具 , 研 制 出 更 多 有 用 的 药
物 。
( 论 文 作 者 :Benjamin Cravatt 文 章 来 源 :《 自 然 — 化 学 生 物 学 》)
Click-generated triazole ureas as ultrapotent in vivo–active serine
hydrolase inhibitors
Abstract: Serine hydrolases are a diverse enzyme class representing ~1% of all human
proteins. The biological functions of most serine hydrolases remain poorly characterized owing to
a lack of selective inhibitors to probe their activity in living systems. Here we show that a
substantial number of serine hydrolases can be irreversibly inactivated by 1,2,3-triazole ureas,
which show negligible cross-reactivity with other protein classes. Rapid lead optimization by click
chemistry–enabled synthesis and competitive activity-based profiling identified 1,2,3-triazole
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2011 年 第 4 期 ( 总 第 期 )
ureas that selectively inhibit enzymes from diverse branches of the serine hydrolase class,
including peptidases (acyl-peptide hydrolase, or APEH), lipases (platelet-activating factor
acetylhydrolase-2, or PAFAH2) and uncharacterized hydrolases (α,β-hydrolase-11, or ABHD11),
with exceptional potency in cells (sub-nanomolar) and mice (

2011 年 第 4 期 ( 总 第 期 )
海 洋 硅 藻 存 在 与 动 物 类 似 尿 素 循 环
据 美 国 物 理 学 组 织 网 近 日 报 道 , 科 学 家 发 现 , 海 洋 中 极 为 丰 富 的 单 细 胞 生 物 硅 藻 存 在 与
动 物 相 类 似 的 尿 素 循 环 , 这 种 循 环 使 硅 藻 能 有 效 地 利 用 碳 和 氮 。 该 论 文 发 表 在 近 期 出 版 的 《 自
然 》 杂 志 上 。
硅 藻 类 是 十 分 微 小 的 生 物 , 为 真 核 藻 类 , 多 数 为 单 细 胞 生 物 , 具 有 由 硅 构 成 的 独 特 细 胞
壁 。 硅 藻 类 是 了 解 海 洋 生 态 环 境 系 统 是 否 健 康 的 关 键 生 物 , 并 负 责 制 造 海 洋 中 的 碳 和 氧 , 大
气 中 约 五 分 之 一 氧 气 由 其 光 合 作 用 产 生 。 海 洋 硅 藻 还 是 水 生 动 物 的 食 料 , 它 们 处 在 食 物 链 底
层 , 是 海 洋 中 的 主 要 初 级 生 产 力 。 海 洋 环 境 如 果 受 到 富 营 养 污 染 , 常 使 某 些 硅 藻 如 骨 条 藻 、
菱 形 藻 、 盒 形 藻 、 角 毛 藻 、 根 管 藻 、 海 链 藻 等 生 殖 过 盛 , 形 成 赤 潮 , 使 水 质 恶 劣 , 对 渔 业 及
其 他 水 产 动 物 带 来 严 重 危 害 。
美 国 克 雷 格 · 文 特 尔 研 究 所 的 安 德 鲁 · 艾 伦 及 法 国 巴 黎 高 等 师 范 学 校 生 物 系 克 里 斯 · 鲍 勒
领 导 的 研 究 小 组 认 为 , 这 种 尿 素 循 环 可 能 是 导 致 上 升 流 出 现 后 , 硅 藻 主 导 海 洋 环 境 的 主 要 原
因 。 所 谓 上 升 流 是 一 种 海 洋 学 现 象 , 指 富 含 营 养 的 海 水 流 向 海 表 面 。 在 上 升 流 出 现 时 , 硅 藻
能 够 迅 速 从 长 期 缺 乏 营 养 的 状 态 下 得 到 恢 复 , 并 能 迅 速 增 殖 。
在 此 前 的 研 究 中 , 艾 伦 、 鲍 勒 及 其 同 事 对 羽 纹 纲 硅 藻 、 三 角 褐 指 藻 进 行 了 基 因 组 测 序 ,
确 定 硅 藻 的 基 因 起 源 新 方 法 。 同 时 , 他 们 还 研 究 了 硅 藻 的 代 谢 , 结 果 发 现 硅 藻 以 铁 代 谢 为 始 。
在 这 项 工 作 的 基 础 上 , 艾 伦 及 其 同 事 研 究 了 硅 藻 的 进 化 史 , 并 重 点 探 讨 了 三 角 褐 指 藻 营
养 代 谢 机 制 , 发 现 硅 藻 有 功 能 性 尿 素 循 环 。 这 一 发 现 十 分 惊 人 , 因 为 人 们 一 直 认 为 , 尿 素 循
环 起 源 于 多 细 胞 生 物 , 对 促 进 脊 椎 动 物 的 生 理 进 化 和 发 育 具 有 十 分 重 要 的 作 用 。 比 如 , 尿 素
合 成 可 控 制 鱼 类 如 鲨 鱼 、 鳐 及 硬 骨 鱼 类 体 内 的 盐 分 及 矿 物 质 , 同 时 对 两 栖 类 和 哺 乳 动 物 的 氨
解 毒 十 分 关 键 。 哺 乳 动 物 体 内 氨 基 酸 脱 氨 以 及 肠 道 内 细 菌 分 解 含 氮 物 质 时 会 产 生 氨 , 这 是 一
种 有 毒 的 代 谢 产 物 , 氨 的 解 毒 主 要 是 在 肝 内 合 成 尿 素 , 随 尿 排 出 体 外 。 动 物 的 尿 素 循 环 是 细
胞 碳 和 氮 废 物 排 出 的 关 键 , 是 碳 循 环 和 氮 循 环 机 制 进 化 的 选 择 。 而 氨 解 毒 是 陆 上 生 活 的 先 决
条 件 , 是 高 蛋 白 饮 食 必 要 的 生 化 途 径 。
现 在 艾 伦 及 其 同 事 的 研 究 证 明 , 尿 素 循 环 在 多 细 胞 出 现 数 十 亿 年 前 已 经 存 在 。 该 小 组 利
用 RNA 干 扰 技 术 沉 默 了 硅 藻 关 键 的 尿 素 循 环 酶 。 马 克 斯 普 朗 克 研 究 所 的 阿 利 斯 代 尔 · 弗 尼 则
负 责 评 估 硅 藻 的 样 本 和 对 照 组 的 尿 素 循 环 代 谢 。 艾 伦 分 析 数 据 后 , 发 现 尿 素 循 环 代 谢 产 物 是
硅 藻 细 胞 碳 循 环 和 氮 循 环 的 关 键 , 其 代 谢 产 物 , 对 促 进 硅 藻 从 营 养 缺 乏 状 态 中 复 苏 并 进 行 指
数 性 增 长 十 分 重 要 和 关 键 。
这 项 工 作 还 表 明 , 由 于 具 有 与 动 物 类 似 的 尿 素 循 环 等 生 化 代 谢 途 径 , 硅 藻 与 动 物 的 关 系
可 能 比 植 物 更 密 切 。
( 论 文 作 者 ;Andrew E. Allen 文 章 来 源 :《 自 然 》)
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2011 年 第 4 期 ( 总 第 期 )
Evolution and metabolic significance of the urea cycle in
photosynthetic diatoms
Abstract: Diatoms dominate the biomass of phytoplankton in nutrient-rich conditions and
form the basis of some of the world‘s most productive marine food webs1, 2, 3, 4. The diatom
nuclear genome contains genes with bacterial and plastid origins as well as genes of the secondary
endosymbiotic host (the exosymbiont5)1, 6, 7, 8, 9, 10, yet little is known about the relative
contribution of each gene group to diatom metabolism. Here we show that the
exosymbiont-derived ornithine-urea cycle, which is similar to that of metazoans but is absent in
green algae and plants, facilitates rapid recovery from prolonged nitrogen limitation.
RNA-interference-mediated knockdown of a mitochondrial carbamoyl phosphate synthase impairs
the response of nitrogen-limited diatoms to nitrogen addition. Metabolomic analyses indicate that
intermediates in the ornithine-urea cycle are particularly depleted and that both the tricarboxylic
acid cycle and the glutamine synthetase/glutamate synthase cycles are linked directly with the
ornithine-urea cycle. Several other depleted metabolites are generated from ornithine-urea cycle
intermediates by the products of genes laterally acquired from bacteria. This metabolic coupling of
bacterial- and exosymbiont-derived proteins seems to be fundamental to diatom physiology
because the compounds affected include the major diatom osmolyte proline12 and the precursors
for long-chain polyamines required for silica precipitation during cell wall formation11. So far,
the ornithine-urea cycle is only known for its essential role in the removal of fixed nitrogen in
metazoans. In diatoms, this cycle serves as a distribution and repackaging hub for inorganic
carbon and nitrogen and contributes significantly to the metabolic response of diatoms to episodic
nitrogen availability. The diatom ornithine-urea cycle therefore represents a key pathway for
anaplerotic carbon fixation into nitrogenous compounds that are essential for diatom growth and
for the contribution of diatoms to marine productivity.
Nature
原 文 链 接 :http://www.nature.com/nature/journal/v473/n7346/abs/nature10074.html
DOI:10.1038/nature10074
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2011 年 第 4 期 ( 总 第 期 )
英 国 科 学 家 发 现 新 验 血 方 法 或 可 预 知 寿 命 长 短
新 浪 科 技 讯 北 京 时 间 5 月 18 日 消 息 , 据 英 国 《 独 立 报 》 报 道 , 英 国 科 学 家 发 现 一 种 新 型
验 血 方 法 , 通 过 它 可 以 确 定 一 个 人 的 衰 老 速 度 , 甚 至 还 有 可 能 评 估 出 他 们 还 能 活 多 久 。 这 种
检 测 方 法 将 于 今 年 年 底 在 英 国 上 市 。
这 种 具 有 争 议 的 验 血 方 法 主 要 针 对 染 色 体 的 端 粒 , 科 学 家 认 为 这 是 人 体 衰 老 速 度 的 一 个
最 重 要 和 最 准 确 的 指 示 器 。 这 项 检 测 方 法 的 费 用 是 500 欧 元 ( 约 合 703.92 美 元 ), 相 关 科 学 家 表
示 , 它 或 许 能 揭 示 一 个 人 的 ― 生 物 学 年 龄 ‖ 是 比 他 们 的 实 际 年 龄 更 大 还 是 更 小 。 医 学 研 究 人 员
认 为 , 端 粒 检 查 将 在 未 来 5 到 10 年 内 普 及 开 来 , 不 过 一 些 科 学 家 现 在 已 经 对 它 产 生 质 疑 , 开
始 怀 疑 其 价 值 , 以 及 在 推 广 过 程 中 是 否 需 要 更 强 的 伦 理 控 制 。 除 了 关 心 人 们 会 对 检 测 出 来 的
他 们 的 真 实 年 龄 作 何 反 应 以 外 , 一 些 科 学 家 还 担 心 端 粒 检 测 方 法 会 被 不 法 组 织 利 用 , 并 把 它
当 做 幌 子 , 大 肆 叫 卖 未 经 证 实 的 抗 皱 药 物 和 其 他 ― 长 生 不 老 药 ‖。
提 供 医 疗 保 险 政 策 或 相 关 医 学 服 务 的 公 司 , 可 能 会 对 这 项 检 测 结 果 感 兴 趣 。 然 而 , 有 越
来 越 多 的 科 研 组 织 指 出 , 通 过 测 量 人 的 端 粒 长 度 , 能 对 与 年 龄 有 关 的 疾 病 导 致 的 早 死 风 险 有
更 多 了 解 , 例 如 心 血 管 疾 病 、 老 年 痴 呆 症 和 癌 症 。 西 班 牙 马 德 里 国 立 癌 症 研 究 中 心 的 玛 莉 亚
• 比 拉 斯 库 是 这 项 商 业 端 粒 检 测 方 法 的 发 明 者 , 她 说 :― 我 们 知 道 , 那 些 天 生 端 粒 更 短 的 人 寿
命 也 更 短 。 我 们 也 清 楚 , 更 短 的 端 粒 会 导 致 更 短 的 寿 命 。 不 过 我 们 不 知 道 , 是 否 更 长 的 端 粒
意 味 着 更 长 的 寿 命 。 我 们 并 不 清 楚 人 类 的 寿 命 和 端 粒 长 短 之 间 是 否 存 在 这 种 联 系 。 该 检 测 方
法 的 新 颖 之 处 , 在 于 它 非 常 准 确 。 我 们 发 现 人 们 的 端 粒 长 度 的 差 异 不 大 , 这 是 一 种 非 常 简 单 、
快 捷 的 检 测 方 法 , 我 们 可 以 在 同 一 时 间 对 很 多 样 本 进 行 分 析 。 更 重 要 的 是 , 我 们 还 能 确 定 是
否 存 在 危 险 端 粒 —— 那 些 非 常 短 的 端 粒 。‖
比 拉 斯 库 博 士 的 生 命 长 度 (Life Length) 公 司 正 在 与 包 括 英 国 在 内 的 欧 洲 医 学 诊 断 公 司 商
谈 把 该 检 测 方 法 推 向 市 场 , 收 集 血 样 在 西 班 牙 进 行 分 析 的 事 宜 。 她 表 示 , 可 能 会 在 一 年 内 有
在 英 国 经 营 的 公 司 与 其 签 订 合 同 。 比 拉 斯 库 说 :― 我 们 需 要 由 一 家 临 床 公 司 为 我 们 提 供 血 样 。
我 们 正 在 同 英 国 几 个 对 此 感 兴 趣 的 组 织 接 触 。‖ 据 生 命 长 度 公 司 预 计 , 将 有 数 百 人 要 求 进 行
端 粒 检 测 , 随 着 公 众 的 需 求 量 不 断 增 加 , 检 测 费 用 会 下 降 , 届 时 要 求 进 行 检 测 的 人 数 可 能 会
增 加 到 数 千 人 。 德 克 萨 斯 大 学 达 拉 斯 西 南 医 学 中 心 的 杰 里 • 肖 教 授 表 示 , 虽 然 该 公 司 并 不 是
出 售 端 粒 检 测 方 法 的 唯 一 一 家 公 司 , 但 它 是 唯 一 一 家 直 接 与 公 众 进 行 交 易 的 公 司 , 而 且 也 是
唯 一 一 家 检 测 方 法 的 准 确 度 足 以 令 其 进 行 实 际 应 用 的 公 司 。
肖 是 生 命 长 度 公 司 的 科 学 顾 问 , 他 说 :― 比 拉 斯 库 设 计 的 这 种 检 测 方 法 非 常 精 确 , 与 其
他 现 有 检 测 方 法 相 比 , 它 可 能 会 为 我 们 提 供 更 加 有 用 的 信 息 。 导 致 衰 老 的 重 要 因 素 是 端 粒 的
长 度 。 最 短 的 端 粒 会 导 致 细 胞 停 止 生 长 , 而 不 是 平 均 端 粒 长 度 , 后 者 是 其 他 检 测 方 法 关 注 的
焦 点 。 每 个 人 都 在 讨 论 实 际 年 龄 , 但 是 除 此 以 外 , 我 们 还 有 生 物 学 年 龄 , 实 际 上 端 粒 长 度 是
生 物 学 年 龄 的 一 个 完 美 显 示 器 。 端 粒 非 常 重 要 , 这 点 毋 庸 置 疑 。‖ 问 及 为 什 么 公 众 会 对 进 行
端 粒 检 测 感 兴 趣 时 , 肖 说 :― 我 认 为 这 是 因 为 人 们 对 自 己 的 寿 命 非 常 感 兴 趣 。 要 是 你 问 人 们
最 担 心 什 么 , 大 部 分 人 会 说 , 他 们 担 心 死 亡 。‖
肖 说 :― 人 们 可 能 会 说 :‗ 如 果 我 知 道 我 还 有 10 年 可 活 , 我 会 从 现 在 开 始 努 力 花 光 我 的 所
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有 钱 。‘ 或 者 说 ‗ 要 是 我 还 能 活 40 年 , 我 将 采 取 更 保 守 的 生 活 方 式 。‘‖ 然 而 令 人 感 到 担 心 的 是 ,
如 果 这 种 检 测 方 式 获 得 了 人 们 的 信 任 , 保 险 公 司 可 能 就 会 利 用 它 给 人 进 行 担 保 。― 要 是 你 喜
欢 抽 烟 , 而 且 是 个 肥 胖 症 患 者 , 你 的 保 金 就 会 更 高 。 如 果 你 的 端 粒 较 短 , 你 的 保 金 可 能 会 更
高 。‖ 科 学 家 认 为 , 他 们 还 无 法 通 过 检 测 结 果 计 算 出 一 个 人 还 能 活 几 个 月 或 者 几 年 , 但 是 几
项 研 究 显 示 , 端 粒 长 度 比 平 均 值 更 短 的 人 , 通 常 会 比 那 些 端 粒 更 长 的 人 更 早 死 亡 。 端 粒 研 究
被 认 为 是 最 激 动 人 心 的 一 个 生 物 学 领 域 , 去 年 的 医 学 诺 贝 尔 奖 得 主 是 这 一 领 域 的 3 名 先 驱 科
学 家 。
有 趣 的 是 , 其 中 一 名 诺 贝 尔 奖 得 主 、 美 国 加 利 福 尼 亚 大 学 旧 金 山 分 校 的 伊 丽 莎 白 • 布 赖
克 本 是 端 粒 检 测 方 法 的 狂 热 支 持 者 , 而 另 一 位 该 奖 得 主 、 哈 佛 大 学 医 学 院 的 卡 罗 尔 • 格 雷 德
很 质 疑 该 法 会 对 社 会 产 生 好 处 。 格 雷 德 博 士 最 近 对 《 科 学 》 杂 志 说 :― 我 确 实 相 信 它 对 大 量
公 司 有 好 处 , 人 们 可 以 通 过 测 量 端 粒 的 长 度 得 知 他 们 的 生 物 学 年 龄 吗 ? 答 案 是 否 定 的 。‖ 比
拉 斯 库 以 前 是 格 雷 德 实 验 室 的 博 士 后 研 究 生 , 她 对 端 粒 检 测 方 法 的 益 处 深 信 不 疑 , 她 说 :― 知
道 自 己 的 生 物 学 年 龄 可 能 对 你 有 好 处 , 如 果 你 的 端 粒 较 短 , 你 可 以 通 过 改 变 生 活 习 惯 来 延 长
寿 命 , 避 免 早 死 发 生 。‖
端 粒 研 究 的 短 暂 发 展 史 :
2003 年 , 科 学 家 对 143 名 20 岁 的 成 年 人 的 血 样 进 行 研 究 , 发 现 端 粒 长 度 是 一 个 很 好 的 寿
命 指 示 器 , 通 过 它 可 以 预 知 60 岁 的 人 是 否 还 能 再 活 15 年 或 者 更 长 时 间 。
2004 年 , 研 究 发 现 , 因 孩 子 体 弱 多 病 而 烦 恼 的 妇 女 , 一 般 端 粒 更 短 。 其 他 研 究 显 示 , 冥
想 或 其 他 类 型 的 减 压 方 式 或 许 会 使 端 粒 变 长 。
2007 年 对 苏 格 兰 男 性 进 行 的 研 究 显 示 , 与 端 粒 更 短 的 人 相 比 , 端 粒 长 度 最 长 的 男 性 患 心
脏 病 的 可 能 性 更 小 。 通 过 端 粒 长 度 预 知 患 心 血 管 疾 病 的 风 险 的 准 确 度 , 同 根 据 胆 固 醇 水 平 进
行 判 断 的 效 果 一 样 好 。
2009 年 , 短 端 粒 与 遗 传 性 骨 髓 疾 病 有 关 。
2010 年 的 研 究 发 现 , 与 正 常 老 鼠 相 比 , 没 有 端 粒 的 转 基 因 老 鼠 的 衰 老 速 度 更 快 。 然 而 注
射 端 粒 后 , 它 们 的 衰 老 进 程 得 到 逆 转 。
2011 年 , 对 英 国 文 职 人 员 进 行 的 研 究 显 示 , 与 教 育 水 平 更 高 的 人 相 比 , 那 些 受 教 育 程 度
低 的 人 的 端 粒 长 度 更 短 。 出 身 背 景 不 好 的 人 衰 老 的 速 度 更 快 , 而 且 患 与 年 龄 有 关 的 疾 病 的 可
能 性 更 大 。
公 众 舆 论 : 你 会 进 行 这 项 检 测 吗 ?
特 雷 弗 • 萨 尔 蒙 53 岁 音 乐 家
这 是 一 项 了 不 起 的 巨 大 突 破 , 因 为 每 天 我 们 都 在 努 力 让 自 己 活 更 长 时 间 。 时 间 很 有 限 的
观 点 是 一 个 很 难 让 人 接 受 的 事 实 。 如 果 该 检 测 方 法 很 准 确 , 我 们 就 能 为 死 亡 做 好 充 分 准 备 ,
让 自 己 的 人 生 过 得 更 加 有 意 义 。
萨 米 拉 • 梅 罗 尔 28 岁 企 业 家
好 奇 心 会 驱 使 我 花 钱 做 这 项 检 测 。 但 是 我 并 不 喜 欢 以 下 想 法 : 一 些 公 司 会 把 这 种 DNA
数 据 储 存 起 来 , 或 者 出 售 给 第 三 方 。 今 后 这 种 信 息 将 会 变 得 非 常 有 价 值 。
纳 勒 克 • 萨 尔 吉 森 27 岁 工 程 师
我 不 相 信 这 种 检 测 方 法 。 生 活 中 什 么 事 情 都 有 可 能 发 生 , 也 许 明 天 你 在 过 马 路 时 就 会 不
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幸 去 世 。 如 果 我 们 的 真 正 命 运 无 法 由 我 们 自 己 来 掌 控 ,DNA 检 测 又 有 什 么 意 义 呢 。 通 过 一
个 特 定 元 素 来 预 测 这 些 , 此 法 很 有 魄 力 , 也 很 简 单 , 但 是 就 我 看 来 , 这 纯 属 浪 费 时 间 。 我 可
以 把 我 的 钱 花 在 更 有 意 义 的 事 情 上 。
娜 塔 莉 • 伯 格 60 岁 退 休
我 不 想 知 道 我 什 么 时 候 会 死 。 现 在 我 已 经 60 岁 了 , 我 想 也 许 我 还 能 再 活 15 年 。 但 是 也 许
我 活 不 了 那 么 长 。 我 没 有 做 计 划 , 不 必 承 受 死 期 逼 近 带 来 的 困 扰 。 这 些 信 息 有 些 太 可 怕 , 还
是 顺 其 自 然 的 好 。
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嗅 闻 有 助 于 哺 乳 动 物 智 力 发 育
来 自 EurekAlert 的 消 息 , 德 州 大 学 奥 斯 汀 分 校 , 美 国 自 然 历 史 卡 内 基 博 物 馆 等 处 的 研 究
人 员 在 最 新 发 表 的 文 章 中 , 描 述 了 朝 着 大 且 复 杂 的 脑 组 织 发 育 的 3 个 关 键 性 的 进 化 步 骤 , 并
提 出 嗅 闻 有 助 于 哺 乳 动 物 智 力 发 育 这 一 观 点 。 这 一 研 究 成 果 公 布 在 《》(Science) 杂 志 上 。
这 项 研 究 得 到 了 美 国 国 立 科 学 基 金 会 、 德 克 萨 斯 大 学 杰 克 逊 地 球 科 学 学 院 及 中 国 国 家 自
然 科 学 基 金 会 的 资 助 , 由 卡 内 基 博 物 馆 的 罗 哲 西 教 授 研 究 组 、 德 州 大 学 奥 斯 汀 分 校 Timothy
Rowe 研 究 组 和 圣 玛 丽 大 学 的 Thomas Macrini 研 究 组 合 作 完 成 。 其 中 罗 哲 西 教 授 早 年 毕 业 于 南
京 大 学 , 现 为 南 京 大 学 的 客 座 教 授 , 其 研 究 组 之 前 曾 发 表 多 篇 顶 级 杂 志 文 章 , 解 析 古 生 物 学
研 究 进 展 。
研 究 人 员 利 用 X 射 线 计 算 机 断 层 摄 影 技 术 (CT) 重 构 了 来 自 中 国 的 1 亿 9000 万 年 前 的 摩
根 兽 和 巨 颅 兽 的 化 石 的 脑 模 型 或 颅 腔 模 型 。 这 些 极 其 细 小 的 地 鼠 样 的 动 物 被 认 为 是 现 存 哺 乳
动 物 的 前 体 或 ― 前 - 哺 乳 动 物 ‖。
CT 技 术 是 分 析 脆 弱 的 化 石 所 不 可 或 缺 的 , 因 为 它 可 令 研 究 人 员 在 无 须 为 了 暴 露 颅 腔 而
破 坏 化 石 的 情 况 下 创 制 出 一 个 化 石 性 脑 腔 的 精 确 三 维 画 面 。
在 这 篇 文 章 中 , 研 究 人 员 耗 费 了 数 年 的 时 间 在 高 分 辨 率 X 射 线 计 算 机 断 层 摄 影 机 构 用 CT
来 扫 描 了 十 几 个 前 哺 乳 动 物 脑 子 的 颅 腔 模 型 。 这 些 三 维 的 画 面 提 供 了 这 些 化 石 的 脑 腔 和 鼻 腔
的 一 个 放 大 了 的 内 视 图 。 研 究 人 员 观 察 到 , 在 这 些 前 哺 乳 动 物 的 化 石 中 , 其 鼻 腔 及 相 关 的 嗅
觉 区 域 有 所 增 大 , 同 时 增 大 的 还 有 脑 中 的 那 些 处 理 嗅 觉 资 讯 的 区 域 。 这 两 组 特 征 表 明 , 在 前
哺 乳 动 物 中 , 其 嗅 觉 有 所 改 善 。
这 项 研 究 还 查 看 了 体 毛 的 发 育 对 脑 子 尺 度 的 影 响 。 例 如 , 回 形 针 大 小 的 巨 颅 兽 长 着 皮 毛 ,
而 与 其 密 切 相 关 动 物 的 毛 皮 或 皮 肤 的 化 石 提 示 摩 根 兽 可 能 也 长 有 体 毛 。 文 章 的 作 者 猜 测 , 多
毛 的 早 期 哺 乳 动 物 很 快 就 发 育 出 了 灵 敏 的 触 觉 , 以 及 增 强 了 的 运 动 协 调 性 。
动 物 的 体 毛 原 先 并 非 用 于 保 暖 , 而 是 作 为 一 种 及 其 细 小 的 空 中 交 通 控 制 器 , 使 得 前 哺 乳
动 物 能 够 在 小 缝 隙 中 行 进 并 避 免 受 到 伤 害 。 文 章 的 作 者 提 出 , 这 种 增 强 的 触 觉 敏 感 性 最 终 导
致 了 在 哺 乳 动 物 脑 子 的 新 皮 层 中 复 杂 的 感 觉 区 域 的 形 成 。
由 于 新 皮 层 与 诸 如 感 官 知 觉 及 运 动 指 令 的 产 生 等 作 业 有 关 , 其 功 能 的 提 高 可 能 会 导 致 早
期 哺 乳 动 物 运 动 技 能 的 精 微 调 节 及 神 经 肌 肉 的 协 调 。 在 这 两 个 化 石 中 , 其 小 脑 ( 这 是 脑 中 负
责 感 觉 - 运 动 整 合 的 区 域 ) 的 尺 度 生 长 到 如 此 之 大 , 使 得 其 开 始 起 波 纹 而 形 成 折 叠 ; 这 一 尺
度 的 增 加 支 持 早 期 哺 乳 动 物 已 发 展 出 了 高 级 的 神 经 肌 肉 协 调 的 观 念 。
与 其 它 种 群 哺 乳 动 物 ( 如 那 些 叫 做 犬 齿 兽 的 原 始 爬 行 动 物 ) 化 石 的 脑 子 颅 腔 模 型 进 行 比
较 之 后 显 示 , 摩 根 兽 和 巨 颅 兽 的 脑 子 几 乎 要 比 哺 乳 动 物 的 前 体 动 物 的 脑 子 大 50%。 整 体 来 看 ,
这 些 结 果 提 示 , 早 期 哺 乳 动 物 的 探 索 大 量 的 以 气 味 占 主 导 的 资 讯 的 能 力 使 得 它 们 与 即 使 是 它
们 最 近 的 已 经 灭 绝 的 亲 族 相 比 也 存 在 着 极 大 的 差 异 。
( 论 文 作 者 :Timothy B. Rowe 文 章 来 源 :《 科 学 》)
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Fossil Evidence on Origin of the Mammalian Brain
Abstract: Many hypotheses have been postulated regarding the early evolution of the
mammalian brain. Here, x-ray tomography of the EarlyJurassic mammaliaforms Morganucodon
and Hadrocodium sheds light on this history. We found that relative brain size expanded to
mammalian levels, with enlarged olfactory bulbs,neocortex, olfactory (pyriform) cortex, and
cerebellum, in two evolutionary pulses. The initial pulse was probably drivenby increased
resolution in olfaction and improvements in tactile sensitivity (from body hair) and neuromuscular
coordination.A second pulse of olfactory enhancement then enlarged the brain to mammalian
levels. The origin of crown Mammalia saw a thirdpulse of olfactory enhancement, with ossified
ethmoid turbinals supporting an expansive olfactory epithelium in the nasalcavity, allowing full
expression of a huge odorant receptor genome.
Science
原 文 链 接 :http://www.sciencemag.org/content/332/6032/955.abstract?sid
DOI:10.1126/science.1203117
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古 老 基 因 助 蠕 虫 具 超 强 再 生 能 力
蠕 虫 具 有 惊 人 的 再 生 能 力 , 整 个 身 体 都 能 再 生 。 无 论 失 去 任 何 细 胞 或 组 织 —— 肌 肉 、 神
经 、 表 皮 、 眼 睛 , 甚 至 大 脑 , 都 能 再 长 出 来 。 切 掉 它 们 的 头 也 能 再 生 , 如 果 从 中 间 切 断 , 会
长 成 两 条 。 这 一 现 象 长 期 吸 引 着 人 们 的 极 大 兴 趣 。 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 5 月 17 日 报 道 , 美
国 西 北 大 学 和 麻 省 理 工 大 学 研 究 人 员 合 作 研 究 发 现 , 一 种 迄 今 甚 少 研 究 的 古 老 基 因 正 是 决 定
蠕 虫 超 强 再 生 能 力 的 关 键 , 该 发 现 对 研 究 组 织 再 生 、 人 体 修 复 和 再 生 医 学 都 具 有 重 要 意 义 。
相 关 研 究 发 表 在 近 日 出 版 的 《 科 学 》 杂 志 上 。
这 种 基 因 名 为 ― 背 板 ‖(notum), 在 再 生 过 程 中 起 着 决 定 作 用 。 由 这 种 基 因 合 成 的 蛋 白
质 决 定 了 在 被 切 断 的 位 置 上 , 再 生 出 来 的 是 蠕 虫 的 头 部 还 是 尾 巴 。 如 果 背 板 基 因 失 去 活 性 ,
蠕 虫 将 会 在 头 部 长 出 尾 巴 , 成 为 ― 两 尾 动 物 。
西 北 大 学 温 伯 格 文 理 学 院 分 子 生 物 学 副 教 授 克 里 斯 蒂 安 · 彼 得 森 与 麻 省 理 工 大 学 和 怀 特
黑 德 生 物 医 学 研 究 所 的 生 物 学 副 教 授 彼 得 · 雷 迪 恩 合 作 , 对 一 种 名 为 真 涡 虫 的 扁 形 虫 进 行 了
研 究 。 真 涡 虫 的 超 强 再 生 能 力 依 赖 于 一 群 成 体 干 细 胞 , 研 究 它 们 怎 样 重 新 长 出 失 去 的 身 体 部
分 , 能 帮 助 掌 握 这 种 干 细 胞 调 控 组 织 修 复 的 天 然 分 子 过 程 , 以 便 能 用 于 高 等 动 物 。
他 们 通 过 研 究 发 现 , 背 板 基 因 控 制 着 Wnt 信 号 的 生 化 路 线 。Wnt 路 径 存 在 于 所 有 动 物 中 ,
控 制 着 多 种 发 育 过 程 和 疾 病 , 包 括 组 织 修 复 和 癌 症 。 彼 得 森 解 释 说 , 再 生 动 物 必 须 有 一 套 健
全 稳 定 的 指 令 系 统 , 才 能 再 生 出 正 确 的 组 织 结 构 。 这 需 要 利 用 一 种 指 示 信 号 , 来 指 出 与 伤 口
相 关 的 坐 标 方 向 , 才 能 再 生 出 所 需 要 的 部 分 。 背 板 基 因 与 Wnt 路 径 相 互 作 用 , 形 成 了 真 涡 虫
的 再 生 指 令 系 统 。
当 真 涡 虫 的 头 或 尾 被 切 除 后 ,Wnt 信 号 路 径 被 激 活 , 被 激 活 的 路 径 只 在 朝 向 头 部 伤 口 的
位 置 开 启 背 板 基 因 , 通 过 一 个 反 馈 回 路 , 背 板 基 因 反 过 来 使 Wnt 活 性 程 度 进 一 步 降 低 到 一 定
程 度 直 到 头 部 再 生 成 功 ; 在 朝 向 尾 巴 的 伤 口 , 背 板 基 因 的 活 跃 程 度 , 只 能 促 进 尾 部 再 生 。 蠕
虫 再 生 出 头 或 尾 需 要 约 一 周 时 间 。
研 究 人 员 指 出 , 背 板 基 因 和 Wnt 信 号 路 径 在 进 化 过 程 中 都 非 常 古 老 , 且 背 板 基 因 在 从 海
葵 到 果 蝇 甚 至 人 类 等 生 物 中 广 泛 存 在 , 只 是 其 作 用 很 少 有 人 知 道 。 真 涡 虫 中 背 板 基 因 与 Wnt
信 号 路 径 相 互 作 用 的 现 象 可 能 在 其 他 生 物 中 也 广 泛 存 在 ,Wnt 信 号 路 径 在 组 织 修 复 过 程 中 的
作 用 已 被 广 泛 研 究 , 而 背 板 基 因 可 能 发 挥 着 核 心 作 用
( 论 文 作 者 :Christian P. Petersen 文 章 来 源 :《 科 学 》)
Polarized notum Activation at Wounds Inhibits Wnt Function to
Promote Planarian Head Regeneration
Abstract: Regeneration requires initiation of programs tailored to the identity of missing
parts. Head-versus-tail regeneration in planarians presents a paradigm for study of this
phenomenon. After injury, Wnt signaling promotes tail regeneration. We report that wounding
elicits expression of the Wnt inhibitor notum preferentially at anterior-facing wounds. This
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expression asymmetry occurs at essentially any wound, even if the anterior pole is intact.
Inhibition of notum with RNA interference (RNAi) causes regeneration of an anterior-facing tail
instead of a head, and double-RNAi experiments indicate that notum inhibits Wnt signaling to
promote head regeneration. notum expression is itself controlled by Wnt signaling, suggesting that
regulation of feedback inhibition controls the binary head-tail regeneration outcome. We conclude
that local detection of wound orientation with respect to tissue axes results in distinct signaling
environments that initiate appropriate regeneration responses.
Science
原 文 链 接 :http://www.sciencemag.org/content/332/6031/852.abstract?sid
DOI:10.1126/science.1202143
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水 钠 锰 矿 或 可 将 水 裂 解 为 氢 与 氧
据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 近 日 报 道 , 由 澳 大 利 亚 莫 纳 什 大 学 的 科 学 家 领 导 的 一 个 国 际 研 究
小 组 日 前 发 现 一 种 常 见 的 化 合 物 , 可 在 通 过 阳 光 将 水 裂 解 成 氢 气 和 氧 气 的 过 程 中 起 到 催 化 作
用 。 该 技 术 有 望 使 现 有 制 氢 工 艺 获 得 突 破 , 使 利 用 阳 光 大 规 模 生 产 氢 气 成 为 可 能 。 相 关 论 文
发 表 在 最 新 一 期 《 自 然 — 化 学 》 杂 志 上 。
莫 纳 什 大 学 化 学 系 教 授 利 昂 · 斯 皮 西 亚 说 , 这 项 研 究 的 最 终 目 的 是 找 到 一 种 廉 价 高 效 的
方 式 , 以 阳 光 为 动 力 对 水 进 行 分 解 , 获 取 氢 燃 料 , 从 根 本 上 解 决 人 类 目 前 所 面 临 的 能 源 危 机 。
为 了 达 到 这 个 目 标 , 他 们 一 直 试 图 通 过 复 制 植 物 光 合 作 用 方 法 , 利 用 阳 光 将 水 分 解 成 氢 和 氧 ,
并 在 三 年 前 获 得 了 成 功 。 但 新 的 研 究 表 明 , 或 许 还 有 更 简 单 的 方 法 同 样 能 够 奏 效 。
把 水 变 成 燃 料 的 整 个 过 程 中 最 难 的 部 分 是 将 水 分 裂 为 氢 气 和 氧 气 。 由 于 锰 是 维 持 植 物 光
合 作 用 的 基 本 化 学 物 质 , 在 整 个 化 学 反 应 中 起 关 键 作 用 , 在 此 前 复 制 光 合 作 用 的 实 验 中 , 斯
皮 西 亚 的 研 究 团 队 将 一 层 质 子 导 体 薄 膜 覆 盖 在 一 个 电 极 上 形 成 一 层 仅 几 微 米 厚 的 聚 合 体 膜 ,
通 过 在 其 中 注 入 锰 的 方 式 成 功 实 现 了 对 水 的 裂 解 。
新 研 究 中 , 研 究 人 员 借 助 先 进 的 分 光 镜 技 术 对 这 种 催 化 剂 进 行 仔 细 的 研 究 , 结 果 发 现 这
种 催 化 剂 已 经 分 解 成 了 一 种 非 常 常 见 的 物 质 —— 水 钠 锰 矿 , 很 多 岩 石 中 都 有 这 样 的 物 质 。 在
整 个 反 应 过 程 中 , 锰 会 在 两 种 化 合 状 态 间 循 环 。 首 先 , 当 被 施 加 电 压 时 , 锰 会 从 水 钠 锰 矿 中
的 二 价 锰 转 化 成 为 四 价 锰 ; 而 经 过 阳 光 照 射 后 , 水 钠 锰 矿 中 的 锰 又 会 返 回 二 价 锰 。 这 个 循 环
过 程 中 便 会 产 生 氧 气 、 氢 原 子 和 氢 电 子 。 反 应 有 两 个 步 骤 , 首 先 , 两 个 水 分 子 被 氧 化 形 成 一
个 分 子 的 氧 气 , 四 个 带 正 电 荷 的 氢 原 子 以 及 四 个 电 子 。 第 二 步 , 质 子 和 电 子 结 合 形 成 氢 气 分
子 。 因 此 , 研 究 人 员 发 现 在 整 个 过 程 中 实 际 上 是 水 钠 锰 矿 起 了 作 用 。
论 文 的 共 同 作 者 , 澳 大 利 亚 电 子 材 料 科 学 研 究 中 心 的 罗 萨 莉 · 霍 金 解 释 说 , 这 种 催 化 剂
非 常 有 趣 , 它 与 自 然 界 中 锰 在 海 洋 生 物 地 球 化 学 循 环 的 作 用 非 常 接 近 。 之 前 , 科 学 家 们 花 了
很 大 的 努 力 去 合 成 维 持 植 物 光 合 作 用 的 基 本 化 学 物 质 —— 锰 , 并 以 此 来 复 制 光 合 作 用 , 但 事
实 证 明 这 些 锰 转 化 成 了 一 种 在 地 球 上 很 常 见 的 物 质 。 新 研 究 指 明 了 这 一 点 , 这 或 许 会 有 助 于
加 深 人 们 对 自 然 界 中 以 锰 为 中 心 的 , 利 用 水 、 二 氧 化 碳 和 阳 光 制 造 碳 水 化 合 物 和 氧 气 这 一 自
然 过 程 的 理 解 。 同 时 , 这 项 研 究 最 终 也 将 有 助 于 生 产 出 更 多 更 便 宜 的 制 氢 设 备 。
( 论 文 作 者 :Leone Spiccia 文 章 来 源 :《 自 然 — 化 学 》)
Water-oxidation catalysis by manganese in a geochemical-like cycle
Abstract: Water oxidation in all oxygenic photosynthetic organisms is catalysed by the
Mn4CaO4 cluster of Photosystem II. This cluster has inspired the development of synthetic
manganese catalysts for solar energy production. A photoelectrochemical device, made by
impregnating a synthetic tetranuclear-manganese cluster into a Nafion matrix, has been shown to
achieve efficient water oxidation catalysis. We report here in situ X-ray absorption spectroscopy
and transmission electron microscopy studies that demonstrate that this cluster dissociates into
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Mn(II) compounds in the Nafion, which are then reoxidized to form dispersed nanoparticles of a
disordered Mn(III/IV)-oxide phase. Cycling between the photoreduced product and this
mineral-like solid is responsible for the observed photochemical water-oxidation catalysis. The
original manganese cluster serves only as a precursor to the catalytically active material. The
behaviour of Mn in Nafion therefore parallels its broader biogeochemistry, which is also
dominated by cycles of oxidation into solid Mn(III/IV) oxides followed by photoreduction to
Mn2+.
Nature Chemistry
原 文 链 接 :http://www.nature.com/nchem/journal/vaop/ncurrent/abs/nchem.1049.html
DOI:10.1038/nchem.1049
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人 工 纳 米 补 丁 能 让 受 损 心 肌 再 生
当 心 脏 病 发 作 时 , 心 壁 上 某 些 神 经 细 胞 以 及 保 持 心 脏 节 律 跳 动 的 特 殊 细 胞 会 受 到 损 伤 ,
外 科 手 术 无 法 修 复 这 种 损 伤 区 域 。 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 5 月 19 日 报 道 , 最 近 , 美 国 布 朗 大
学 和 印 度 理 工 学 院 工 程 人 员 合 作 , 给 心 脏 造 出 了 一 种 人 工 纳 米 补 丁 , 经 实 验 显 示 能 让 心 脏 病
发 作 所 造 成 的 损 伤 区 域 恢 复 功 能 。 该 研 究 发 表 在 近 日 出 版 的 《 生 物 材 料 学 报 》 上 。
这 种 人 工 纳 米 补 丁 是 一 种 支 架 型 的 结 构 , 由 碳 纳 米 管 纤 维 和 一 种 官 方 许 可 的 聚 合 物 材 料
构 成 。 研 究 人 员 使 用 了 一 种 直 径 约 200 纳 米 的 螺 旋 状 碳 纳 米 管 纤 维 , 再 用 一 种 高 分 子 的 乳 酸
糖 酵 解 酸 聚 合 物 将 纤 维 编 织 成 一 片 直 径 22 毫 米 、 厚 约 15 微 米 的 圆 形 网 状 纳 米 补 丁 。
实 验 表 明 , 这 种 人 造 纳 米 补 丁 能 再 生 出 天 然 的 心 脏 组 织 细 胞 ( 心 肌 细 胞 ) 和 神 经 细 胞 ,
让 心 脏 上 面 的 受 损 区 域 重 新 复 活 。 研 究 人 员 在 纳 米 补 丁 上 培 养 心 肌 细 胞 , 经 4 小 时 后 其 表 面
的 心 肌 细 胞 大 量 增 加 , 是 长 在 对 照 样 本 材 料 ( 单 由 聚 合 物 制 成 ) 上 的 5 倍 。5 天 以 后 , 心 肌 细
胞 表 面 密 度 是 对 照 样 本 的 6 倍 。 神 经 细 胞 密 度 在 4 天 后 也 增 加 了 1 倍 。
论 文 合 著 者 、 布 朗 大 学 工 程 与 整 形 外 科 副 教 授 托 马 斯 · 韦 伯 斯 特 说 , 碳 纳 米 管 纤 维 编 织
的 支 架 有 弹 性 而 且 耐 用 , 能 像 心 脏 组 织 那 样 扩 展 收 缩 , 因 此 心 肌 细 胞 和 神 经 细 胞 能 在 上 面 大
量 产 生 新 细 胞 , 使 心 脏 局 部 受 伤 的 地 方 再 生 。 而 且 碳 纳 米 管 导 电 性 能 极 佳 , 能 很 好 地 作 为 一
种 心 脏 稳 定 跳 动 所 依 赖 的 连 接 电 路 来 发 挥 作 用 。 这 种 材 料 未 来 甚 至 能 用 来 造 出 一 颗 健 康 的 心
脏 。
研 究 人 员 下 一 步 将 改 善 支 架 形 状 以 更 好 模 拟 心 脏 电 流 , 制 造 出 一 种 内 部 试 管 模 型 , 以 测
试 材 料 对 心 压 和 跳 动 节 律 的 反 应 。 此 外 支 架 上 生 长 出 来 的 心 肌 细 胞 是 否 具 有 和 其 他 心 脏 组 织
细 胞 同 样 的 功 能 , 还 需 要 进 一 步 确 证 。
据 美 国 心 脏 病 协 会 调 查 ,2009 年 约 有 78.5 万 患 者 因 之 前 心 脏 病 造 成 的 心 肌 损 伤 而 再 次 心
脏 病 发 作 。 在 有 过 心 脏 病 史 的 人 中 ,1/3 的 妇 女 和 1/5 的 男 人 在 未 来 6 年 中 可 能 再 次 复 发 。 这
种 方 法 如 果 成 功 , 上 百 万 人 将 从 中 受 益 。
( 论 文 作 者 :Thomas J. Webster 文 章 来 源 :《 生 物 材 料 学 报 》)
Poly(lactic–co-glycolic acid): Carbon nanofiber composites for
myocardial tissue engineering applications
Abstract The objective of the present in vitro research was to investigate cardiac tissue cell
functions (specifically cardiomyocytes and neurons) on poly (lactic–co-glycolic acid) (PLGA)
(50:50 wt.%)– Carbon nanofiber (CNF) composites to ascertain their potential for myocardial
tissue engineering applications. CNF were added to biodegradable PLGA to increase the
conductivity and cytocompatibility of pure PLGA. For this reason, different PLGA: CNF ratios
(100:0, 75:25, 50:50, 25:75, and 0:100 wt.%) were used and the conductivity as well as
cytocompatibility of cardiomyocytes and neurons were assessed. Scanning electron microscopy,
X-ray diffraction and Raman spectroscopy analysis characterized the microstructure, chemistry,
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and crystallinity of the materials of interest to this study. The results show that PLGA:CNF
materials are conductive and that the conductivity increases as greater amounts of CNF are added
to PLGA, from 0 S m–1 for pure PLGA (100:0 wt.%) to 5.5 × 10−3 S m–1 for pure CNF (0:100
wt.%). The results also indicate that cardiomyocyte density increases with greater
amounts of CNF in PLGA (up to 25:75 wt. % PLGA: CNF) for up to 5 days. For neurons a
similar trend to cardiomyocytes was observed, indicating that these conductive materials promoted
the adhesion and proliferation of two cell types important for myocardial tissue engineering
applications. This study thus provides, for the first time, an alternative conductive scaffold using
nanotechnology which should be further explored for cardiovascular applications.
Acta Biomaterialia
原 文 链 接 :http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1742706111001930
DOI:10.1016/j.actbio.2011.04.028
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设 计 生 物 相 容 性 树 枝 形 分 子 用 于 癌 症 诊 疗 综 述
近 日 华 东 师 范 大 学 生 命 科 学 学 院 的 研 究 人 员 在 国 际 刊 物 《 化 学 会 评 论 》( 影 响 因 子 20.1,
Chemical Society Reviews, 2011, 40, 2673-2703) 上 发 表 了 题 为 ―Design of Biocompatible
Dendrimers for Cancer Diagnosis and Therapy: Current Status and Future Perspectives‖( 设 计 生
物 相 容 性 树 枝 形 分 子 用 于 癌 症 诊 断 及 治 疗 : 现 状 与 前 景 ) 的 综 述 性 论 文 。
华 东 师 范 大 学 生 命 科 学 学 院 程 义 云 教 授 为 该 论 文 的 第 一 作 者 及 通 讯 作 者 , 该 课 题 获 得 了
华 东 师 范 大 学 ― 英 才 计 划 ‖ 启 动 经 费 的 资 助 。
在 过 去 的 几 十 年 里 , 纳 米 医 药 为 改 善 疾 病 治 疗 及 诊 断 , 革 新 传 统 的 卫 生 保 健 及 医 学 技 术
带 来 了 新 希 望 。 基 于 树 枝 形 分 子 的 治 疗 策 略 日 益 成 为 纳 米 医 药 与 生 物 材 料 领 域 的 研 究 热 点 ,
特 别 是 在 癌 症 的 诊 断 和 治 疗 领 域 。 将 抗 癌 药 物 包 装 至 或 偶 联 到 树 枝 形 分 子 上 转 导 至 肿 瘤 中 可
提 高 纳 米 颗 粒 的 渗 透 性 和 延 长 代 谢 时 间 。 将 显 像 剂 例 如 MRI 造 影 剂 、 放 射 性 核 素 标 签 、 计 算
机 X 线 断 层 摄 影 术 造 影 剂 、 荧 光 染 料 与 多 功 能 纳 米 医 学 相 结 合 可 同 时 实 现 癌 症 诊 断 及 靶 向 性
治 疗 。 然 而 直 到 现 在 人 们 对 于 以 树 枝 形 分 子 为 基 础 的 治 疗 是 否 和 其 他 纳 米 医 学 一 样 具 有 长 期
的 存 活 力 及 生 物 相 容 性 并 不 了 解 。
在 这 篇 综 述 中 作 者 针 对 用 于 癌 症 诊 断 和 治 疗 的 生 物 相 容 性 树 枝 形 分 子 的 设 计 策 略 进 行
了 综 述 。 针 对 树 枝 形 分 子 的 生 物 相 容 性 特 性 例 如 纳 米 毒 性 作 用 、 长 期 循 环 及 降 解 进 行 了 讨 论 。
并 提 出 通 过 聚 乙 二 醇 化 修 饰 (PEGylation)、 乙 酰 化 作 用 、 糖 基 化 作 用 及 氨 基 酸 功 能 化 等 方
法 构 建 包 含 生 物 相 容 性 成 分 的 新 型 树 枝 形 分 子 , 表 面 修 饰 商 业 购 买 的 树 枝 形 分 子 作 为 解 决 以
树 枝 形 分 子 为 基 础 的 纳 米 治 疗 安 全 问 题 的 策 略 。 此 外 , 作 者 还 对 癌 症 诊 断 和 治 疗 中 基 于 树 枝
形 分 子 的 纳 米 治 疗 的 发 展 及 挑 战 进 行 了 综 述 。
程 义 云 教 授 一 直 致 力 于 树 枝 形 分 子 的 药 物 输 送 系 统 的 设 计 及 优 化 , 在 提 高 这 类 大 分 子 材
料 的 生 物 相 容 性 方 面 , 取 得 了 一 系 列 的 研 究 成 果 。 继 2010 年 加 入 华 东 师 范 大 学 以 来 先 后 在 美
国 化 学 会 的 权 威 刊 物 Journal of the American Chemical Society 和 Journal of Physical Chemistry
B 发 表 该 领 域 相 关 研 究 论 文 7 篇 。 此 次 程 义 云 教 授 在 《 化 学 会 评 论 》 发 表 的 论 文 是 对 该 课 题
组 前 期 工 作 以 及 国 际 相 关 研 究 成 果 的 总 结 , 并 提 出 了 多 个 能 够 有 效 提 高 树 枝 形 分 子 生 物 相 容
性 的 策 略 , 具 有 重 要 的 科 学 意 义 。
据 了 解 , 目 前 该 课 题 组 正 在 以 树 枝 形 分 子 为 核 心 制 备 一 系 列 用 于 癌 症 诊 断 和 治 疗 的 纳 米
药 物 , 并 希 望 最 终 将 这 些 纳 米 药 物 应 用 于 临 床 治 疗 , 提 高 传 统 抗 癌 药 的 疗 效 以 及 诊 断 灵 敏 度 ,
降 低 毒 副 作 用 , 使 得 癌 症 病 人 能 够 真 正 从 纳 米 材 料 和 纳 米 技 术 中 获 益 。
( 论 文 作 者 : 程 义 云 等 文 章 来 源 :《 化 学 会 评 论 》)
Design of biocompatible dendrimers for cancer diagnosis and therapy:
current status and future perspectives
Abstract In the past decade, nanomedicine with its promise of improved therapy and
diagnostics has revolutionized conventional health care and medical technology. Dendrimers and
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dendrimer-based therapeutics are outstanding candidates in this exciting field as more and more
biological systems have benefited from these starburst molecules. Anticancer agents can be either
encapsulated in or conjugated to dendrimer and be delivered to the tumour via enhanced
permeability and retention (EPR) effect of the nanoparticle and/or with the help of a targeting
moiety such as antibody, peptides, vitamins, and hormones. Imaging agents including MRI
contrast agents, radionuclide probes, computed tomography contrast agents, and fluorescent dyes
are combined with the multifunctional nanomedicine for targeted therapy with simultaneous
cancer diagnosis. However, an important question reported with dendrimer-based therapeutics as
well as other nanomedicines to date is the long-term viability and biocompatibility of the
nanotherapeutics. This critical review focuses on the design of biocompatible dendrimers for
cancer diagnosis and therapy. The biocompatibility aspects of dendrimers such as nanotoxicity,
long-term circulation, and degradation are discussed. The construction of novel dendrimers with
biocompatible components, and the surface modification of commercially available dendrimers by
PEGylation, acetylation, glycosylation, and amino acid functionalization have been proposed as
available strategies to solve the safety problem of dendrimer-based nanotherapeutics. Also,
exciting opportunities and challenges on the development of dendrimer-based nanoplatforms for
targeted cancer diagnosis and therapy are reviewed (404 references).
Chemical Society Reviews
原 文 链 接 :http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2011/CS/c0cs00097c
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研 究 发 现 新 型 通 用 癌 生 物 标 志 物
来 自 第 四 军 医 大 学 肿 瘤 生 物 学 国 家 重 点 实 验 室 的 研 究 人 员 发 现 了 我 国 首 个 新 型 通 用 癌
生 物 标 志 物 :HAb18G/CD147, 这 一 标 志 物 作 为 癌 症 的 全 新 药 靶 , 对 临 床 诊 断 和 预 后 判 断 具
有 重 要 意 义 。 这 一 研 究 成 果 公 布 在 《 致 癌 基 因 》(Oncogene),《 生 物 科 学 与 生 物 工 程 期
刊 》(J Biosci Bioeng.) 等 杂 志 上 。
领 导 这 一 研 究 的 是 第 四 军 医 大 学 陈 志 南 院 士 , 陈 志 南 院 士 在 肿 瘤 转 移 相 关 分 子 相 互 作 用
的 分 子 调 控 网 络 研 究 、 粘 附 分 子 HAb18G/CD147 与 整 合 素 家 族 及 AnnexinⅡ 相 互 作 用 参 与 肝
癌 细 胞 的 侵 袭 转 移 、HAb18G/CD147 分 子 通 过 调 节 EMT 现 象 参 与 肿 瘤 发 生 、HAb18G/CD147
剪 接 异 构 体 与 结 构 生 物 学 研 究 、 癌 基 因 组 与 个 体 化 医 学 研 究 、 细 胞 周 期 与 肿 瘤 生 物 学 等 相 关
基 础 及 应 用 基 础 研 究 方 面 取 得 重 要 进 展 。
据 报 道 , 为 了 能 探 讨 综 合 治 疗 癌 症 的 新 方 法 , 陈 志 南 院 士 研 究 组 开 拓 思 路 , 高 起 点 地 选
择 了 肝 癌 单 抗 药 靶 分 子 的 研 究 及 抗 炎 、 抗 病 毒 功 能 、 肝 癌 移 植 抗 复 发 治 疗 等 多 层 面 的 研 究 ,
经 反 复 检 测 实 验 , 他 们 终 于 成 功 研 制 出 HAb18G/CD147 拮 抗 剂 ( 利 卡 汀 )。 经 对 各 类 癌 组 织
的 28 组 组 织 芯 片 、1252 个 样 品 点 、1117 例 乳 腺 癌 病 理 标 本 进 行 组 织 学 和 血 清 学 检 测 , 结 果 显
示 :HAb18G/CD147 对 良 性 瘤 不 表 达 , 对 癌 表 达 率 为 66.6%, 能 使 肝 癌 移 植 治 疗 一 年 复 发 率
降 低 30.4%, 患 者 生 存 率 提 高 24.7%, 这 表 明 HAb18G/CD147 是 一 个 新 型 通 用 、 有 较 好 特 异 性 、
与 癌 症 发 生 发 展 密 切 相 关 的 标 志 物 , 为 癌 症 的 早 期 预 警 、 病 理 分 型 、 分 期 诊 断 、 预 后 判 断 有
着 重 要 的 应 用 价 值 。
研 究 还 发 现 ,HAb18G/CD147 对 抗 类 风 湿 关 节 炎 (RA)、SARS、HIV-1 等 病 毒 性 疾 病 ,
具 有 良 好 的 抗 炎 、 抑 制 作 用 , 是 一 个 新 型 稳 定 的 治 疗 药 靶 。 在 此 基 础 上 , 他 们 研 发 出 具 有 我
国 自 主 知 识 产 权 的 HAb18G/CD147 癌 症 标 志 物 免 疫 组 化 诊 断 试 剂 盒 , 并 获 得 PCT 国 际 专 利 授
权 1 项 和 国 家 颁 发 的 知 识 产 权 专 利 证 书 及 生 产 许 可 证 书 。 目 前 这 一 试 剂 盒 已 投 入 批 量 生 产 。
这 项 研 究 由 于 涉 及 相 关 产 业 , 因 此 引 发 了 争 议 , 据 羊 城 晚 报 报 道 , 华 神 集 团 发 布 澄 清 公
告 称 , 媒 体 报 道 的 HAb18G/CD147 癌 症 标 志 物 免 疫 组 化 诊 断 试 剂 盒 , 不 涉 及 公 司 和 第 四 军 医
大 学 关 于 《 碘 【131I】-HAb18 肝 癌 单 克 隆 抗 体 注 射 液 技 术 转 让 合 同 书 》 的 技 术 转 让 范 畴 。
目 前 公 司 产 品 利 卡 汀 仅 用 于 治 疗 原 发 性 肝 癌 , 其 对 公 司 业 绩 暂 难 评 估 。
( 论 文 作 者 : 陈 志 南 等 文 章 来 源 :《 致 癌 基 因 》)
HAb18G/CD147 promotes epithelial-mesenchymal transition through
TGF-β signaling and is transcriptionally regulated by Slug
Abstract: Epithelial-mesenchymal transition (EMT) induced by transforming growth
factor-β (TGF-β) is implicated in hepatocarcinogenesis and hepatocellular carcinoma (HCC)
metastasis. HAb18G/CD147, which belongs to the CD147 family, is an HCC-associated antigen
that has a crucial role in tumor invasion and metastasis. The goal of this study was to investigate
the role of HAb18G/CD147 during EMT in hepatocarcinogenesis. Human normal hepatic cell
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lines QZG and L02, primary mouse hepatocytes and nude mouse models were used to determine
the role of HAb18G/CD147 in EMT, and the involvement of the TGF-β-driven pathway. A
dual-luciferase reporter assay and ChIP were used to investigate the transcriptional regulation of
the CD147 gene. Samples from patients with liver disease were assessed to determine the
relationship between HAb18G/CD147 and typical markers for EMT. Our results show that
upregulation of HAb18G/CD147 is induced by TGF-β coupled with downregulation of E-cadherin
and upregulation of N-cadherin and vimentin. The expression of HAb18G/CD147 is controlled by
the cell survival PI3K/Akt/GSK3β signaling pathway, and is directly regulated by the transcription
factor Slug. Transfection of CD147 also induces an elevated expression of TGF-β.
CD147-transfected hepatocytes have mesenchymal phenotypes that accelerate tumor formation
and tumor metastasis in vivo. Immunohistochemistry analysis shows a negative correlation
between HAb18G/CD147 and E-cadherin expression (r(s)=-0.3622, P=0.0105), and a positive
correlation between HAb18G/CD147 and Slug expression (r(s)=0.3064, P=0.0323) in human
HCC tissues. Our study uncovers a novel role of HAb18G/CD147 in mediating EMT in the
process of HCC progression and showed that CD147 is a Slug target gene in the signaling cascade
TGF-β→PI3K/Akt→GSK3β→Snail→Slug→CD147. Our results suggest that CD147 may be a
potential target for the treatment and prevention of HCC.
Oncogene
原 文 链 接 :http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21532623
DOI:10.1038/onc.2011.149
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