2011 年第10 期 - 中国科学院成都生物研究所科技信息情报中心

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )科 学 家 鉴 定 出 调 节 植 物 器 官 大 小 基 因植 物 器 官 大 小 是 重 要 的 产 量 性 状 , 器 官 大 小 不 仅 受 环 境 影 响 , 而 且 受 到 严 格 的 遗 传 调 控 。到 目 前 为 止 , 对 器 官 大 小 调 控 机 制 的 认 识 甚 少 。中 科 院 遗 传 与 发 育 生 物 学 研 究 所 李 云 海 研 究 组 此 前 的 研 究 鉴 定 出 一 个 种 子 和 器 官 大 小的 调 控 基 因 DA1, 它 编 码 一 个 泛 素 受 体 。 本 研 究 在 da1-1 突 变 体 背 景 下 进 行 诱 变 , 筛 选 得 到了 一 个 da1-1 的 增 强 子 (eod8-1)。 eod8-1 的 突 变 发 生 在 MED25 基 因 中 。MED25 基 因 编 码中 介 复 合 体 (Mediator complex) 亚 基 25。 中 介 复 合 体 是 转 录 因 子 和 RNA 聚 合 酶 II 相 互 作用 的 桥 梁 , 介 导 基 因 的 转 录 调 控 。MED25 基 因 的 突 变 导 致 细 胞 扩 展 和 细 胞 分 裂 持 续 时 间 延长 从 而 形 成 大 的 器 官 , 而 过 表 达 MED25 引 起 细 胞 数 目 和 细 胞 大 小 降 低 而 形 成 小 的 器 官 。 遗传 学 分 析 表 明 ,MED25 和 DA1 协 同 地 调 节 细 胞 分 裂 , 从 而 协 同 控 制 器 官 大 小 。该 项 研 究 阐 述 了 植 物 中 介 复 合 体 亚 基 25(MED25) 在 器 官 大 小 调 控 中 的 作 用 , 提 出 了MED25 调 控 器 官 大 小 的 分 子 机 制 , 揭 示 了 转 录 装 置 在 器 官 大 小 调 控 中 的 重 要 作 用 。 另 外 ,此 工 作 也 将 为 提 高 作 物 产 量 和 生 物 量 提 供 理 论 基 础 。该 研 究 结 果 已 于 9 月 8 日 在 线 发 表 在 国 际 发 育 生 物 学 杂 志 《 发 育 》(Development), 李云 海 实 验 室 博 士 研 究 生 徐 冉 是 该 论 文 第 一 作 者 。( 论 文 作 者 : 李 云 海 等 文 章 来 源 :《 发 育 》)1

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )Control of final organ size by Mediator complex subunit 25 inArabidopsis thalianaAbstract: Control of organ size by cell proliferation and cell expansion is a fundamentaldevelopmental process, but the mechanisms that establish the final size of organs and wholeorganisms remain elusive in plants and animals. We have previously demonstrated that DA1,which encodes a predicted ubiquitin receptor, controls the final size of seeds and organs byrestricting cell proliferation in Arabidopsis. Through a genetic screen for mutations that enhancethe floral organ size of da1-1, we have identified an enhancer of da1-1 (eod8-1). The eod8-1mutation was identified, using a map-based cloning approach, in Mediator complex subunit 25(MED25; also known as PFT1), which is involved in the transcriptional regulation of geneexpression. Loss-of-function mutants in MED25 form large organs, with larger and slightlyincreased numbers of cells as a result of an increased period of cell proliferation and cellexpansion, whereas plants overexpressing MED25 have small organs owing to decreases in bothcell number and cell size. Our genetic and physiological data suggest that MED25 acts to limit celland organ growth independently of MED25-mediated phytochrome signaling and the jasmonatepathway. Genetic analyses show that MED25 functions redundantly with DA1 to control organgrowth by restricting cell proliferation. Collectively, our findings show that MED25 plays acrucial role in setting final organ size, suggesting that it constitutes an important point ofregulation in plant organ size control within the transcriptional machinery.Development原 文 链 接 :http://dev.biologists.org/content/early/2011/09/07/dev.071423.abstract?sid=1d751616-7d40-4b1a-a120-bc4885a584832

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )微 小 核 糖 核 酸 可 通 过 食 物 进 入 人 体来 自 南 京 大 学 生 命 科 学 学 院 , 江 苏 MicRNA 生 物 学 与 生 物 技 术 工 程 研 究 中 心 等 处 的 研究 人 员 发 现 植 物 的 微 小 核 糖 核 酸 (microRNA) 可 以 通 过 日 常 食 物 摄 取 的 方 式 进 入 人 体 血 液和 组 织 器 官 。 并 且 , 一 旦 进 入 体 内 , 它 们 将 通 过 调 控 人 体 内 靶 基 因 表 达 的 方 式 影 响 人 体 的 生理 功 能 , 进 而 发 挥 生 物 学 作 用 。 这 一 研 究 成 果 公 布 在 《 细 胞 研 究 》(Cell research) 杂 志 上 。领 导 这 一 研 究 的 是 南 京 大 学 生 命 科 学 学 院 张 辰 宇 教 授 , 其 研 究 组 主 要 从 事 人 体 及 细 胞 能量 代 谢 的 分 子 作 用 机 理 及 其 相 关 疾 病 的 发 病 机 理 研 究 。据 EurekAlert 报 道 , 微 小 核 糖 核 酸 (microRNA) 是 一 类 长 约 19 至 24 个 核 苷 酸 的 非 编码 小 分 子 RNA, 它 通 过 与 靶 基 因 的 信 使 RNA(mRNA) 结 合 的 方 式 抑 制 相 应 的 蛋 白 质 翻 译 。该 课 题 组 之 前 的 研 究 成 果 表 明 微 小 核 糖 核 酸 可 稳 定 存 在 于 哺 乳 动 物 的 血 清 和 血 浆 ( 循 环 微 小核 糖 核 酸 ) 中 , 是 由 组 织 和 细 胞 主 动 分 泌 的 ( 分 泌 型 微 小 核 糖 核 酸 )。 因 此 , 循 环 微 小 核 糖核 酸 是 一 类 新 型 的 疾 病 标 志 物 可 应 用 于 疾 病 , 如 肿 瘤 的 早 期 诊 断 , 个 体 化 治 疗 的 指 证 等 方 面 ,分 泌 型 微 小 核 糖 核 酸 也 是 新 的 一 类 重 要 的 信 号 分 子 , 调 控 细 胞 间 和 组 织 间 的 信 号 传 递 。在 本 项 研 究 中 , 该 课 题 组 发 现 : 外 源 性 的 植 物 微 小 核 糖 核 酸 可 以 在 多 种 动 物 的 血 清 和 组织 内 检 测 到 , 并 且 它 们 主 要 是 通 过 进 食 的 方 式 摄 入 体 内 的 。 其 中 编 号 为 168a 的 植 物 微 小 核糖 核 酸 (MIR168a) 是 一 种 稻 米 中 富 含 的 同 时 也 是 中 国 人 血 清 中 含 量 最 为 丰 富 的 一 种 植 物 微小 核 糖 核 酸 。 体 内 和 体 外 的 功 能 性 研 究 表 明 植 物 MIR168a 可 以 结 合 人 和 小 鼠 的 低 密 度 脂 蛋白 受 体 衔 接 蛋 白 1(low density lipoprotein receptor adapter protein 1) 的 mRNA, 从 而 抑 制 其在 肝 脏 的 表 达 , 进 而 减 缓 低 密 度 脂 蛋 白 从 血 浆 中 的 清 除 。 这 些 发 现 证 明 食 物 中 的 外 源 性 植 物微 小 核 糖 核 酸 可 以 通 过 调 控 哺 乳 动 物 体 内 靶 基 因 表 达 的 方 式 影 响 摄 食 者 的 生 理 功 能 。该 发 现 显 然 发 人 深 省 : 比 如 , 它 表 明 除 了 吃 ― 食 物 ‖( 以 碳 水 化 合 物 及 蛋 白 质 等 的 方 式 )以 外 , 您 还 在 摄 入 ― 信 息 ‖( 此 信 息 即 是 微 小 核 糖 核 酸 的 序 列 特 征 , 因 为 来 源 于 不 同 食 物 的 多种 多 样 的 微 小 核 糖 核 酸 一 旦 被 人 体 吸 收 , 将 导 致 潜 在 的 不 同 类 型 的 靶 基 因 的 调 控 以 及 对 人 体的 生 理 状 况 产 生 不 同 的 影 响 结 果 )。 该 发 现 从 一 种 新 的 维 度 对 于 中 国 的 古 语 ― 吃 什 么 补 什 么(You are what you eat)‖ 进 行 了 科 学 解 释 。该 发 现 的 潜 在 意 义 还 在 于 : 一 , 该 研 究 显 著 地 扩 展 了 微 小 核 糖 核 酸 的 功 能 ; 二 , 该 研 究提 出 了 一 个 极 其 奇 妙 并 且 创 新 的 理 念 , 该 理 念 对 于 人 类 健 康 和 代 谢 产 生 了 深 远 的 影 响 ; 三 ,该 研 究 为 我 们 理 解 跨 ― 界 ‖( 比 如 动 植 物 间 ) 的 相 互 作 用 甚 至 是 共 进 化 (co-evolution) 提 供 了新 的 线 索 , 也 为 我 们 思 考 微 小 核 糖 核 酸 的 调 控 作 用 以 及 思 考 来 源 于 食 物 、 植 物 以 及 昆 虫 的 外源 性 微 小 核 糖 核 酸 在 猎 物 和 捕 食 者 间 的 相 互 影 响 中 的 潜 在 作 用 开 辟 了 新 的 道 路 ; 四 、 该 研 究证 明 植 物 微 小 核 糖 核 酸 可 能 是 食 物 中 的 ― 第 七 种 营 养 成 分 ‖( 其 他 六 种 分 别 是 水 、 蛋 白 质 、 脂肪 酸 、 碳 水 化 合 物 、 维 他 命 和 稀 有 元 素 ); 五 、 该 研 究 为 代 谢 紊 乱 症 的 发 生 发 展 提 供 了 一 种新 的 分 子 机 制 ; 六 、 对 于 中 国 人 来 说 , 还 为 在 传 统 的 中 草 药 中 发 现 一 类 全 新 的 活 性 分 子 提 供了 依 据 。更 重 要 的 是 , 本 项 研 究 成 果 还 有 深 远 的 意 思 , 比 如 建 立 一 种 高 效 的 将 干 扰 RNA(siRNA)或 微 小 核 糖 核 酸 (miRNA) 等 小 分 子 RNA 传 输 进 入 动 物 体 内 的 实 验 学 方 法 , 从 而 实 现 体 内3

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )基 因 表 达 的 沉 默 。 同 时 , 本 项 研 究 可 能 对 于 将 RNA 干 扰 技 术 重 组 进 入 植 物 及 发 展 依 赖 于 小分 子 RNA 传 输 的 治 疗 手 段 有 重 要 的 意 义 , 尤 其 是 对 于 那 些 对 小 分 子 RNA 的 治 疗 应 用 感 兴趣 的 科 学 家 , 因 为 他 们 注 射 难 以 想 象 的 高 达 100 毫 克 每 千 克 体 重 的 定 制 的 或 非 定 制 的 RNAi后 , 依 然 无 法 在 动 物 体 内 观 测 到 明 显 的 治 疗 效 果 。( 论 文 作 者 : 张 辰 宇 文 章 来 源 :《 细 胞 研 究 》)4

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )Exogenous plant MIR168a specifically targets mammalian LDLRAP1:evidence of cross-kingdom regulation by microRNAAbstract: Our previous studies have demonstrated that stable microRNAs (miRNAs) inmammalian serum and plasma are actively secreted from tissues and cells and can serve as a novelclass of biomarkers for diseases, and act as signaling molecules in intercellular communication.Here, we report the surprising finding that exogenous plant miRNAs are present in the sera andtissues of various animals and that these exogenous plant miRNAs are primarily acquired orally,through food intake. MIR168a is abundant in rice and is one of the most highly enrichedexogenous plant miRNAs in the sera of Chinese subjects. Functional studies in vitro and in vivodemonstrated that MIR168a could bind to the human/mouse low-density lipoprotein receptoradapter protein 1 (LDLRAP1) mRNA, inhibit LDLRAP1 expression in liver, and consequentlydecrease LDL removal from mouse plasma. These findings demonstrate that exogenous plantmiRNAs in food can regulate the expression of target genes in mammals.Cell research原 文 链 接 :http://www.nature.com/cr/journal/vaop/ncurrent/full/cr2011158a.html5

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )科 学 家 用 DNA 合 成 生 物 传 感 器据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 9 月 7 日 报 道 , 美 国 和 意 大 利 科 学 家 合 作 , 首 次 使 用 人 的 DNA( 脱 氧 核 糖 核 酸 ) 分 子 制 造 出 纳 米 生 物 传 感 器 , 其 能 快 速 探 测 数 千 种 不 同 的 转 录 因 子 类 蛋 白质 的 活 动 , 有 望 用 于 个 性 化 癌 症 治 疗 并 监 控 转 录 因 子 的 活 动 。 相 关 研 究 发 表 于 《 美 国 化 学 会志 》(JACS)。转 录 因 子 是 生 命 的 主 控 开 关 , 控 制 着 人 类 细 胞 的 命 运 。 转 录 因 子 的 作 用 是 阅 读 基 因 组 并将 其 翻 译 成 指 令 , 指 导 组 成 和 控 制 细 胞 的 分 子 的 合 成 , 它 有 点 像 细 胞 的 ― 设 置 键 ‖, 新 传 感 器的 主 要 工 作 是 阅 读 这 些 设 置 。新 技 术 的 基 础 是 科 学 家 们 对 细 胞 内 天 然 生 物 传 感 器 的 研 究 成 果 。 参 与 研 究 的 罗 马 第 三 大学 的 弗 朗 西 斯 科 · 里 奇 表 示 , 探 测 转 录 因 子 活 动 的 所 有 信 息 已 被 编 入 基 因 组 中 , 而 且 当 处 于受 激 状 态 时 , 这 数 千 个 不 同 的 转 录 因 子 会 依 附 于 特 定 的 目 标 DNA 序 列 中 , 因 此 , 可 使 用 这些 序 列 作 为 起 始 点 来 构 建 新 的 纳 米 传 感 器 。从 细 菌 到 人 , 所 有 生 物 都 使 用 ― 生 物 分 子 开 关 ‖( 由 RNA 或 蛋 白 制 成 、 可 改 变 形 状 的 分子 ) 来 监 测 环 境 。 这 些 ― 分 子 开 关 ‖ 的 诱 人 之 处 在 于 : 它 们 很 小 , 足 以 在 细 胞 内 ― 办 公 ‖, 而 且非 常 有 针 对 性 , 足 以 应 付 非 常 复 杂 的 环 境 。该 研 究 团 队 受 到 这 些 天 然 纳 米 传 感 器 的 启 发 , 用 DNA 而 非 蛋 白 质 或 RNA 合 成 出 了 新的 纳 米 传 感 器 。 他 们 将 三 种 天 然 DNA 序 列 ( 每 种 能 识 别 出 不 同 的 转 录 因 子 ) 进 行 了 调 整 ,将 其 编 入 分 子 开 关 中 , 当 这 些 DNA 序 列 与 其 目 标 结 合 时 , 这 些 分 子 开 关 就 会 变 成 荧 光 。 科学 家 们 能 用 这 样 的 纳 米 传 感 器 , 通 过 简 单 测 量 荧 光 强 度 来 直 接 确 定 细 胞 内 转 录 因 子 的 活 动 。领 导 该 研 究 的 美 国 加 州 大 学 圣 芭 芭 拉 分 校 的 艾 历 克 西 斯 · 亚 利 - 波 利 瑟 纳 解 释 道 , 科 学 家们 主 要 通 过 细 胞 编 程 技 术 改 变 某 些 转 录 因 子 的 浓 度 , 将 干 细 胞 变 成 特 定 的 细 胞 。 新 传 感 器 能监 测 转 录 因 子 的 活 动 , 因 此 可 确 保 干 细 胞 被 正 确 地 重 新 编 程 。 它 也 能 确 定 病 人 癌 细 胞 中 的 哪个 转 录 因 子 被 激 活 , 哪 个 被 抑 制 , 以 便 医 生 对 症 下 药 。 因 为 其 能 直 接 在 生 物 样 本 体 内 工 作 ,因 此 , 它 也 能 用 于 筛 选 和 测 试 抑 制 肿 瘤 的 新 药 。参 与 此 项 研 究 的 加 州 大 学 圣 芭 芭 拉 分 校 博 士 后 安 德 鲁 · 伯 翰 称 , 此 前 已 有 多 个 实 验 室 研发 出 了 阅 读 转 录 因 子 的 方 法 , 不 过 , 最 新 方 法 更 方 便 快 捷 。 科 学 家 们 无 需 花 费 数 小 时 将 蛋 白6

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )质 从 细 胞 中 提 取 出 来 , 只 需 将 传 感 器 直 接 放 入 细 胞 中 , 测 量 荧 光 强 度 即 可 。 这 种 传 感 器 可 用来 监 测 数 千 个 转 录 因 子 的 活 动 , 以 帮 助 科 学 家 们 更 好 地 理 解 细 胞 分 裂 和 发 育 机 制 。( 论 文 作 者 :Kevin W. Plaxco 文 章 来 源 :《 美 国 化 学 会 志 》)7

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )Transcription Factor Beacons for the Quantitative Detection of DNABinding ActivityAbstract: The development of convenient, real-time probes for monitoring protein functionin biological samples represents an important challenge of the postgenomic era. In response, weintroduce here ―transcription factor beacons,‖ binding-activated fluorescent DNA probes thatsignal the presence of specific DNA-binding activities. As a proof of principle, we present beaconsfor the rapid, sensitive detection of three transcription factors (TATA Binding Protein, Myc-Max,and NF-κB), and measure binding activity directly in crude nuclear extracts.JACS原 文 链 接 :http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja204775k?prevSearch=%5Bauthor%3A+Francesco+Ricci%5D+NOT+%5Batype%3A+ad%5D+NOT+%5Batype%3A+acs-toc%5D8

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )一 转 录 因 子 在 叶 绿 体 反 向 调 控 中 起 关 键 作 用近 日 来 自 中 国 科 学 院 植 物 研 究 所 的 研 究 人 员 证 实 一 种 植 物 转 录 因 子 在 叶 绿 体 反 向 调 控中 发 挥 了 关 键 性 的 作 用 。 新 研 究 发 现 对 于 推 动 科 学 家 们 深 入 地 了 解 叶 绿 体 基 因 与 核 基 因 协 同表 达 机 制 具 有 重 要 的 意 义 。 相 关 论 文 在 线 发 表 在 9 月 20 日 的 《 自 然 — 通 讯 》(naturecommunications) 杂 志 上 。领 导 这 一 研 究 的 是 中 科 院 植 物 研 究 所 的 张 立 新 研 究 员 , 其 早 年 毕 业 于 四 川 大 学 ,2000年 度 入 选 中 国 科 学 院 ― 百 人 计 划 ‖,2007 年 获 得 国 家 自 然 科 学 基 础 基 金 资 助 。 以 其 在 科 研 中的 突 出 成 果 先 后 获 得 ― 新 世 纪 百 千 万 人 才 计 划 国 家 级 人 才 ‖、 北 京 青 年 科 技 奖 、 中 国 第 十 一 届青 年 科 技 奖 等 奖 励 。 近 年 来 在 国 内 外 核 心 刊 物 Plant Cell、Plant J. Plant Physiol. 等 发 表 论 文60 余 篇 , 被 SCI 引 用 500 余 次 。高 等 植 物 细 胞 中 有 3 个 拥 有 自 己 遗 传 物 质 的 细 胞 器 : 细 胞 核 、 叶 绿 体 和 线 粒 体 。 细 胞 核拥 有 大 部 分 的 遗 传 信 息 并 且 调 控 着 多 数 细 胞 器 基 因 的 表 达 、 生 长 和 发 育 。 同 时 , 叶 绿 体 和 线粒 体 也 可 以 调 控 核 基 因 的 表 达 , 即 反 向 调 控 。 叶 绿 体 的 发 生 和 功 能 的 维 系 需 要 同 细 胞 核 甚 至是 同 线 粒 体 间 保 持 着 复 杂 的 信 号 沟 通 。 它 们 之 间 只 有 相 互 协 调 才 能 使 植 物 体 适 应 外 界 环 境 条件 的 变 化 。 此 前 科 学 家 们 主 要 侧 重 于 叶 绿 体 基 因 表 达 调 控 方 面 的 研 究 , 对 于 介 导 叶 绿 体 向 细胞 核 反 向 信 号 转 导 的 分 子 机 制 却 并 不 很 清 楚 。在 这 篇 文 章 中 , 研 究 人 员 证 实 一 种 叶 绿 体 被 膜 结 合 PHD 转 录 因 子 PTM 在 多 个 叶 绿 体反 向 信 号 转 导 通 路 中 发 挥 关 键 性 的 作 用 。 叶 绿 体 反 向 信 号 转 导 促 使 PTM 发 生 溶 蛋 白 性 裂 解 ,导 致 大 量 氨 基 末 端 PTM 在 细 胞 核 中 积 聚 , 并 以 PHD 依 赖 性 方 式 激 活 与 组 蛋 白 修 饰 相 关 的ABI4 转 录 , 从 而 最 终 实 现 对 核 基 因 的 表 达 调 控 。新 研 究 揭 示 了 叶 绿 体 反 向 信 号 转 导 中 的 关 键 因 子 , 并 促 使 我 们 对 叶 绿 体 基 因 与 核 基 因 协同 表 达 机 制 有 了 新 的 认 识 。张 立 新 课 题 组 长 期 致 力 于 叶 绿 体 发 育 与 光 合 作 用 功 能 基 因 组 学 研 究 。 不 久 前 该 课 题 组 研究 人 员 在 拟 南 芥 上 对 一 种 锚 蛋 白 LTD( 其 突 变 可 引 起 捕 光 叶 绿 素 结 合 蛋 白 转 运 缺 陷 ) 进 行 了亚 细 胞 定 位 成 像 分 析 和 酵 母 双 杂 交 分 析 , 证 实 LTD 可 与 信 号 识 别 颗 粒 (SRP) 介 导 的 蛋 白识 别 转 运 途 径 及 叶 绿 体 内 被 膜 上 的 蛋 白 质 相 互 作 用 。 研 究 结 果 表 明 LTD 在 捕 光 叶 绿 素 结 合蛋 白 分 选 并 输 入 到 叶 绿 体 SRP 依 赖 的 蛋 白 识 别 转 运 途 径 中 发 挥 了 关 键 性 的 作 用 。 这 一 论 文在 线 发 表 在 4 月 12 日 的 《 自 然 — 通 讯 》 杂 志 上 。9

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )( 论 文 作 者 : 张 立 新 等 文 章 来 源 :《 自 然 — 通 讯 》)10

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )A chloroplast envelope-bound PHD transcription factor mediateschloroplast signals to the nucleusAbstract: Chloroplast development, maintenance and function depend on the coordinatedexpression of chloroplast and nuclear genes. The retrograde chloroplast signals are essential incoordinating nuclear gene expression. Although the sources of signals in chloroplasts have beenidentified and the associated transcription factors in the nucleus extensively studied, the molecularmechanism that relays chloroplast signals to the nucleus remains a mystery. Here we show thatPTM, a chloroplast envelope-bound plant homeodomain (PHD) transcription factor withtransmembrane domains, functions in multiple retrograde signal pathways. The proteolyticcleavage of PTM occurs in response to retrograde signals and amino-terminal PTM accumulatesin the nucleus, where it activates ABI4 transcription in a PHD-dependent manner associated withhistone modifications. These results provide a molecular basis for the critical function of PTM inretrograde chloroplast signaling and shed new light on the mechanism whereby chloroplast signalsare transmitted to the nucleus through the cytosol.nature communications原 文 链 接 :http://www.nature.com/ncomms/journal/v2/n9/full/ncomms1486.html11

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )研 究 证 实 全 球 变 暖 加 速 物 种 入 侵近 日 来 自 中 科 院 动 物 研 究 所 的 研 究 人 员 在 国 际 学 术 期 刊 《PLoS 综 合 》 发 表 了 题 为 ―DoesGlobal Warming Increase Establishment Rates of Invasive Alien Species? A Centurial Time SeriesAnalysis‖ 的 研 究 论 文 , 证 实 百 年 来 全 球 变 暖 导 致 了 入 侵 物 种 定 居 速 度 加 快 。文 章 的 通 讯 作 者 是 中 科 院 动 物 所 动 物 进 化 与 系 统 学 重 点 实 验 室 的 张 润 志 研 究 员 , 黄 顶 成博 士 为 论 文 的 第 一 作 者 。 该 项 研 究 得 到 中 科 院 百 人 计 划 、 农 业 部 和 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 的资 助 。近 百 年 来 , 外 来 入 侵 昆 虫 在 全 球 范 围 内 的 定 居 速 度 逐 步 加 快 。 这 种 趋 势 虽 然 与 日 益 增 长的 国 际 贸 易 导 致 的 物 种 引 入 密 切 相 关 , 但 与 环 境 变 化 的 相 关 性 被 关 注 不 够 。 为 了 更 好 地 了 解和 控 制 生 物 入 侵 , 阐 明 全 球 变 暖 与 入 侵 物 种 定 居 速 度 变 化 的 关 系 就 非 常 重 要 , 尤 其 是 昆 虫 等变 温 入 侵 动 物 。动 物 研 究 所 张 润 志 研 究 员 领 导 的 外 来 物 种 鉴 定 与 控 制 研 究 组 发 现 1900-2005 年 中 国 大陆 入 侵 昆 虫 定 居 速 度 与 气 温 升 高 呈 显 著 相 关 性 。 通 过 对 英 国 和 美 国 相 关 数 据 分 析 , 也 证 实 了与 中 国 存 在 显 著 的 一 致 性 。 由 此 确 定 了 气 温 变 化 与 入 侵 物 种 数 量 增 加 的 相 关 关 系 模 型 , 发 现 :大 气 温 度 每 升 高 1℃, 入 侵 物 种 的 数 量 每 10 年 增 加 5 种 。全 世 界 生 物 入 侵 的 历 史 证 明 , 快 速 发 展 的 国 际 贸 易 直 接 导 致 了 物 种 被 携 带 到 新 的 生 态 系统 , 而 全 球 变 暖 却 直 接 影 响 了 物 种 成 功 定 居 并 造 成 入 侵 危 害 。 这 一 研 究 结 果 充 分 说 明 , 在 制定 外 来 入 侵 物 种 控 制 的 策 略 和 政 策 过 程 中 , 需 要 考 虑 到 完 全 变 暖 的 重 要 影 响 。( 论 文 作 者 : 张 润 志 等 文 章 来 源 :《PLoS 综 合 》)12

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )Does Global Warming Increase Establishment Rates of Invasive AlienSpecies? A Centurial Time Series AnalysisAbstract: Background The establishment rate of invasive alien insect species has beenincreasing worldwide during the past century. This trend has been widely attributed to increasedrates of international trade and associated species introductions, but rarely linked to environmentalchange. To better understand and manage the bioinvasion process, it is crucial to understand therelationship between global warming and establishment rate of invasive alien species, especiallyfor poikilothermic invaders such as insects. Methodology/Principal Findings We present data thatdemonstrate a significant positive relationship between the change in average annual surface airtemperature and the establishment rate of invasive alien insects in mainland China during 1900鈥 ?005. This relationship was modeled by regression analysis, and indicated that a 1 掳 C increasein average annual surface temperature in mainland China was associated with an increase in theestablishment rate of invasive alien insects of about 0.5 species year 鈭 ?. The relationship betweenrising surface air temperature and increasing establishment rate remained significant even afteraccounting for increases in international trade during the period 1950 鈥 ?005. Moreover, similarrelationships were detected using additional data from the United Kingdom and the contiguousUnited States. Conclusions/Significance These findings suggest that the perceived increase inestablishments of invasive alien insects can be explained only in part by an increase inintroduction rate or propagule pressure. Besides increasing propagule pressure, global warming isanother driver that could favor worldwide bioinvasions. Our study highlights the need to considerglobal warming when designing strategies and policies to deal with bioinvasions.PLoS原 文 链 接 :http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.002473313

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )科 学 家 将 人 造 氨 基 酸 嵌 入 蛋 白 质据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 9 月 21 日 报 道 , 美 国 科 学 家 通 过 将 非 天 然 的 氨 基 酸 ( 除 20 种 用作 生 物 基 础 元 件 的 天 然 氨 基 酸 之 外 的 人 造 氨 基 酸 ) 整 合 入 蛋 白 质 的 多 处 , 成 功 制 造 出 了 新 的人 造 细 菌 菌 株 , 其 可 广 泛 应 用 于 药 物 研 发 、 药 物 合 成 、 生 物 燃 料 等 领 域 。 研 究 发 表 在 9 月18 日 出 版 的 《 自 然 — 化 学 生 物 学 》 杂 志 上 。该 研 究 的 领 导 者 、 加 州 萨 克 生 物 研 究 所 化 学 生 物 学 和 蛋 白 质 组 学 实 验 室 的 助 理 教 授 王 磊( 音 译 ) 表 示 :― 最 新 研 究 向 我 们 展 示 了 新 的 可 能 性 , 包 括 研 制 出 能 在 血 管 中 持 续 更 长 时 间的 药 物 , 或 采 用 一 种 更 环 保 的 方 式 制 造 化 学 物 质 等 。‖添 加 非 天 然 氨 基 酸 让 蛋 白 质 功 能 更 强2001 年 , 王 磊 和 同 事 首 次 制 造 出 了 蛋 白 质 中 整 合 了 非 天 然 氨 基 酸 的 细 菌 ;2007 年 , 他们 首 次 在 哺 乳 动 物 细 胞 上 运 用 了 这 项 技 术 。 首 先 , 他 们 制 造 出 了 一 个 ― 扩 展 的 遗 传 代 码 ‖, 并用 其 覆 盖 哺 乳 动 物 细 胞 的 遗 传 代 码 , 并 指 导 细 胞 在 蛋 白 质 的 构 建 过 程 中 使 用 人 造 氨 基 酸 , 从而 将 人 造 氨 基 酸 整 合 进 蛋 白 质 中 。王 磊 解 释 道 , 添 加 非 天 然 氨 基 酸 会 改 变 蛋 白 质 的 化 学 性 质 , 在 药 物 研 制 以 及 化 学 品 制 造中 , 新 蛋 白 质 会 让 得 到 的 产 品 拥 有 更 加 丰 富 而 多 样 的 功 能 。例 如 , 王 磊 和 同 事 将 受 到 某 些 颜 色 的 光 照 时 在 显 微 镜 下 会 发 光 的 非 天 然 氨 基 酸 插 入 蛋 白质 中 , 便 可 以 实 时 观 测 到 细 胞 内 蛋 白 质 的 合 成 情 况 , 因 为 蛋 白 质 是 大 部 分 细 胞 执 行 其 功 能 的基 础 , 这 样 就 有 助 于 科 学 家 们 描 述 与 疾 病 或 衰 老 有 关 的 生 物 学 机 制 。现 在 , 已 有 人 使 用 经 过 基 因 修 改 的 细 菌 来 制 药 , 例 如 用 其 来 合 成 胰 岛 素 以 取 代 动 物 胰 腺 ,供 糖 尿 病 患 者 调 节 其 血 糖 浓 度 。将 多 个 非 天 然 氨 基 酸 嵌 入 蛋 白 质 中虽 然 利 用 DNA( 脱 氧 核 糖 核 酸 ) 重 组 技 术 将 非 天 然 氨 基 酸 整 合 入 蛋 白 质 中 可 得 到 功 能更 加 强 大 的 蛋 白 质 , 但 在 扩 展 该 技 术 应 用 范 围 的 前 进 道 路 上 存 在 着 一 个 ― 拦 路 虎 ‖—— 一 次 只能 将 一 个 非 天 然 氨 基 酸 整 合 入 蛋 白 质 中 。为 了 将 一 个 整 合 过 的 非 天 然 氨 基 酸 的 指 令 嵌 入 细 菌 的 遗 传 代 码 中 , 王 磊 和 同 事 利 用 了 终止 密 码 子 —— 蛋 白 质 遗 传 蓝 图 中 特 殊 的 代 码 序 列 。 在 蛋 白 质 的 制 造 过 程 中 , 终 止 密 码 子 会 告诉 细 胞 机 器 停 止 朝 形 成 蛋 白 质 结 构 骨 架 的 序 列 增 加 氨 基 酸 。2001 年 , 王 磊 和 同 事 修 改 了 大 肠 杆 菌 的 遗 传 序 列 , 选 择 性 地 将 一 个 终 止 密 码 子 嵌 入 其遗 传 序 列 中 , 同 时 , 他 们 将 转 基 因 分 子 引 入 细 菌 体 内 , 转 基 因 分 子 将 一 个 非 天 然 氨 基 酸 嵌 入终 止 密 码 子 内 , 这 使 细 菌 能 产 生 有 非 天 然 氨 基 酸 集 成 于 其 骨 架 内 的 蛋 白 质 。问 题 在 于 , 名 为 释 放 因 子 1(RF1) 的 蛋 白 质 会 阻 止 包 含 非 天 然 氨 基 酸 的 蛋 白 质 产 生 。尽 管 科 学 家 们 能 为 非 天 然 氨 基 酸 将 终 止 密 码 子 插 在 遗 传 序 列 的 多 个 地 方 , 然 而 , 释 放 因 子 会在 第 一 个 终 止 密 码 子 那 儿 让 蛋 白 质 死 亡 , 以 预 防 包 含 多 个 非 天 然 氨 基 酸 的 长 蛋 白 质 产 生 。― 为 了 真 正 地 利 用 该 技 术 , 科 学 家 需 要 能 对 多 处 含 有 非 天 然 氨 基 酸 的 蛋 白 质 进 行 遗 传 修改 , 高 效 地 制 造 出 这 些 蛋 白 质 。‖ 王 磊 说 ,― 这 一 点 极 富 潜 力 , 但 此 前 还 没 有 变 成 现 实 。‖14

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )在 最 新 研 究 中 , 萨 克 生 物 研 究 所 的 科 学 家 和 加 州 大 学 的 同 行 解 决 了 这 个 问 题 。 既 然 RF1会 抑 制 包 含 多 个 非 天 然 氨 基 酸 的 长 蛋 白 质 的 产 生 , 所 以 , 科 学 家 们 剔 除 了 产 生 RF1 的 基 因 。但 RF1 基 因 被 移 除 后 , 大 肠 杆 菌 就 会 死 亡 , 因 此 科 学 家 们 制 造 出 了 RF1 的 ― 替 身 ‖ 释 放 因 子2(RF2), RF2 能 让 剔 除 RF1 后 的 细 菌 ― 起 死 回 生 ‖。 结 果 , 科 学 家 们 得 到 了 一 个 能 有 效 地 将非 天 然 氨 基 酸 整 合 在 多 处 蛋 白 质 的 细 菌 。人 造 细 菌 具 有 巨 大 应 用 潜 力这 些 合 成 出 来 的 细 菌 在 药 物 研 发 领 域 拥 有 巨 大 的 潜 力 , 据 此 研 制 出 的 药 物 拥 有 的 生 物 学功 能 将 远 超 只 包 含 天 然 氨 基 酸 的 蛋 白 质 。 这 些 分 子 或 许 也 能 作 为 基 础 元 件 , 制 造 从 工 业 溶 剂到 生 物 燃 料 在 内 的 任 何 产 品 , 帮 助 解 决 与 石 油 生 产 和 运 输 有 关 的 经 济 和 环 境 问 题 。― 这 是 我 们 首 次 制 造 出 一 个 可 用 的 、 拥 有 多 处 包 含 非 天 然 氨 基 酸 的 蛋 白 质 的 细 菌 菌 株 。‖王 磊 说 ,― 尽 管 这 项 技 术 还 有 改 进 空 间 , 但 这 使 科 学 家 们 在 生 物 工 程 学 领 域 使 用 非 天 然 氨 基酸 几 乎 就 快 成 为 现 实 了 。‖( 论 文 作 者 :Lei Wang 文 章 来 源 :《 自 然 — 化 学 生 物 学 》)15

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )RF1 knockout allows ribosomal incorporation of unnatural aminoacids at multiple sitesAbstract: Stop codons have been exploited for genetic incorporation of unnatural aminoacids (Uaas) in live cells, but their low incorporation efficiency, which is possibly due tocompetition from release factors, limits the power and scope of this technology. Here we showthat the reportedly essential release factor 1 (RF1) can be knocked out from Escherichia coli by'fixing' release factor 2 (RF2). The resultant strain JX33 is stable and independent, and it allowsUAG to be reassigned from a stop signal to an amino acid when a UAG-decodingtRNA-synthetase pair is introduced. Uaas were efficiently incorporated at multiple UAG sites inthe same gene without translational termination in JX33. We also found that amino acidincorporation at endogenous UAG codons is dependent on RF1 and mRNA context, whichexplains why E. coli tolerates apparent global suppression of UAG. JX33 affords a uniqueautonomous host for synthesizing and evolving new protein functions by enabling Uaaincorporation at multiple sites.Nature Chemical Biology原 文 链 接 :http://www.nature.com/nchembio/journal/vaop/ncurrent/full/nchembio.657.html16

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )研 究 称 “ 长 寿 基 因 ” 或 不 延 寿对 果 蝇 和 线 虫 进 行 的 最 新 研 究 表 明 ,― 不 老 泉 ‖ 可 能 在 别 处 。( 图 片 提 供 :Maximilian Weinzierl / Alamy)一 个 广 受 赞 誉 但 颇 有 微 词 的 ― 不 老 泉 ‖ 分 子 如 今 再 遭 质 疑 —— 新 公 布 的 数 据 挑 战 了 这 种名 为 sirtuin 的 蛋 白 质 与 长 寿 之 间 的 联 系 。在 9 月 22 日 出 版 的 《 自 然 》 杂 志 上 发 表 的 一 篇 论 文 中 , 研 究 人 员 报 告 说 , 一 种 sirtuin基 因 在 两 种 模 式 动 物 —— 线 虫 (Caenorhabditis elegans) 和 果 蝇 (Drosophila melanogaster)—— 中 的 过 度 表 达 并 不 会 像 之 前 报 告 的 那 样 延 长 它 们 的 寿 命 。相 反 , 作 者 认 为 , 最 初 看 到 的 寿 命 延 长 是 潜 伏 在 实 验 株 背 景 下 的 不 相 关 突 变 导 致 的 结 果 。一 些 人 认 为 这 一 结 果 澄 清 了 事 实 , 从 而 使 科 学 家 能 够 专 注 于 研 究 sirtuin 的 其 他 作 用 ,例 如 调 节 新 陈 代 谢 以 及 对 环 境 压 力 作 出 响 应 。并 未 参 与 此 项 研 究 的 瑞 士 洛 桑 市 联 邦 技 术 研 究 所 的 Johan Auwerx 表 示 :― 过 度 炒 作 的 长寿 概 念 在 这 一 领 域 被 过 度 关 注 了 。 我 并 不 认 为 这 就 是 sirtuin 的 主 要 功 能 。‖当 问 到 为 何 想 要 调 查 线 虫 长 寿 的 研 究 结 果 时 , 英 国 伦 敦 大 学 学 院 的 遗 传 学 家 DavidGems 叹 息 道 :― 我 也 不 愿 意 这 么 做 。‖Gems 说 , 自 己 最 初 忽 略 了 在 一 些 会 议 上 的 传 言 , 即 过 度 表 达 一 种 名 为 sir-2.1 的 sirtuin基 因 的 线 虫 存 在 问 题 。 研 究 人 员 发 现 , 当 它 们 与 普 通 线 虫 交 配 后 , 那 些 报 道 中 提 及 的 延 长 寿命 的 情 况 消 失 了 。与 此 同 时 ,Gems 注 意 到 ,sirtuin 的 故 事 开 始 统 治 所 有 关 于 衰 老 会 议 的 议 事 日 程 。Gems认 为 :― 很 多 人 在 因 此 而 浪 费 很 多 的 时 间 。‖经 过 研 究 ,Gems 与 伦 敦 大 学 学 院 的 遗 传 学 家 Linda Partridge 最 终 断 定 , 之 前 在 表 达 了高 水 平 的 sir-2.1 基 因 的 线 虫 中 观 察 到 的 长 寿 现 象 缘 于 基 因 组 中 的 一 个 不 相 关 的 突 变 。当 第 二 次 突 变 在 人 工 繁 殖 过 程 中 被 消 除 后 , 研 究 人 员 发 现 , 没 有 证 据 能 够 证 明 sir-2.1延 长 了 寿 命 。17

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )其 间 ,Patridge 的 实 验 室 对 表 达 了 高 水 平 的 果 蝇 Sir2 基 因 的 果 蝇 进 行 了 分 析 。 他 们 发 现 ,在 这 种 情 况 下 , 寿 命 的 延 长 缘 于 为 了 构 建 过 度 表 达 的 Sir2 而 被 插 入 基 因 组 的 DNA, 而 非 这种 基 因 本 身 。但 是 在 2001 年 发 表 了 最 初 的 线 虫 研 究 成 果 的 美 国 剑 桥 市 麻 省 理 工 学 院 的 sirtuin 研 究 人员 Leonard Guarente 却 认 为 , 这 种 蛋 白 质 与 长 寿 的 关 联 真 实 存 在 , 而 新 的 论 文 只 是 ― 这 条 道路 上 的 一 块 绊 脚 石 ‖ 而 已 。 他 说 :― 我 们 的 数 据 是 扎 实 的 。 我 支 持 它 们 , 并 且 已 经 在 其 他 实 验室 中 得 到 了 复 制 。‖( 论 文 作 者 :Johan Auwerx 文 章 来 源 :《 自 然 》)18

Ageing: Longevity hits a roadblock2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )Abstract: Increased expression of sirtuin proteins has been shown to enhance lifespan inseveral organisms. New data indicate that some of the reported effects may have been due toconfounding factors in experimental design. Here, experts discuss the significance of these datafor research into ageing.Nature原 文 链 接 :http://www.nature.com/nature/journal/v477/n7365/full/477410a.html19

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )科 学 家 仅 利 用 水 和 细 菌 制 造 氢 气利 用 由 淡 水 、 盐 水 和 细 菌 构 成 的 一 套 系 统 , 科 学 家 在 没 有 任 何外 来 能 源 的 前 提 下 制 造 出 氢 气 。( 图 片 提 供 :Y. Kim,B. E. Logan/PSU)这 是 第 一 次 , 仅 仅 利 用 水 和 细 菌 , 研 究 人 员 便 能 够 持 续 不 断 地 制 造 氢 气 —— 这 是 一 种 清洁 能 源 的 潜 在 来 源 。 科 学 家 表 示 , 如 今 的 挑 战 在 于 如 何 扩 大 生 产 规 模 , 从 而 为 各 种 各 样 的 用途 提 供 大 量 的 氢 气 , 例 如 为 汽 车 和 小 型 发 电 机 提 供 燃 料 。由 于 在 与 氧 气 燃 烧 后 仅 仅 生 成 水 蒸 气 , 氢 气 有 可 能 成 为 最 终 的 清 洁 燃 料 。 美 国 宾 夕 法 尼亚 州 立 大 学 的 环 境 工 程 师 Bruce Logan 表 示 , 研 究 人 员 之 前 已 经 能 够 用 由 微 生 物 提 供 动 力 的与 电 池 类 似 的 燃 料 电 池 制 造 氢 气 , 但 这 一 过 程 需 要 外 部 能 源 提 供 电 力 , 例 如 通 过 再 生 资 源 或燃 烧 化 石 燃 料 。Logan 同 时 强 调 , 利 用 包 含 有 可 使 盐 水 和 淡 水 分 离 的 渗 透 膜 的 装 置 , 科 学 家已 经 能 够 利 用 它 们 之 间 存 在 的 电 压 差 。 然 而 这 些 装 置 仅 仅 能 够 产 生 电 压 差 , 却 无 法 形 成 制 造氢 气 所 需 的 电 流 。 只 有 当 电 流 通 过 含 有 氢 离 子 的 液 体 时 才 能 够 产 生 氢 原 子 , 而 这 些 原 子 彼 此结 合 最 终 才 会 形 成 氢 气 。如 今 ,Logan 和 宾 夕 法 尼 亚 州 立 大 学 的 环 境 工 程 师 Younggy Kim 在 本 周 的 美 国 《 国 家 科学 院 院 刊 》 网 络 版 上 报 告 说 , 他 们 完 成 了 一 些 其 他 研 究 团 队 从 未 做 过 的 事 —— 在 没 有 任 何 外部 能 源 的 前 提 下 , 成 功 地 将 两 种 装 置 结 合 在 一 起 , 进 而 产 生 了 氢 气 。 其 装 置 原 型 包 含 有 两 部分 : 一 部 分 存 放 有 细 菌 及 其 营 养 物 质 , 而 另 一 部 分 则 储 存 有 用 来 产 生 氢 气 的 盐 水 —— 它 们 被5 个 组 合 气 室 所 分 离 , 用 来 循 环 盐 水 和 淡 水 。 这 些 组 合 气 室 能 够 产 生 0.5 到 0.6 伏 特 的 电 压—— 研 究 人 员 表 示 , 这 已 经 足 够 让 微 生 物 燃 料 电 池 产 生 氢 气 了 , 而 其 中 的 细 菌 则 以 醋 酸 化 合物 为 食 。研 究 人 员 用 30 毫 升 的 醋 酸 钠 溶 液 供 养 细 菌 , 这 种 装 置 每 天 能 够 产 生 21 到 26 毫 升 的 氢气 。 毫 无 疑 问 , 这 是 一 个 很 小 的 体 积 —— 大 约 相 当 于 一 次 性 打 火 机 燃 料 体 积 的 4 倍 , 但 是 它足 以 证 明 这 种 制 造 氢 气 的 概 念 能 够 在 实 验 室 中 奏 效 。 虽 然 制 造 氢 气 的 设 备 价 格 昂 贵 , 但 这 种装 置 不 需 要 外 部 能 源 , 因 此 在 这 一 过 程 中 也 不 会 有 温 室 气 体 产 生 。华 盛 顿 哥 伦 比 亚 特 区 美 国 海 军 研 究 实 验 室 的 化 学 家 Leonard Tender 指 出 , 该 研 究 小 组 的这 套 装 置 ― 非 常 简 单 , 而 他 们 的 实 验 结 果 也 得 到 了 很 好 的 解 释 , 并 且 毫 不 含 糊 ‖。 他 强 调 , 扩大 氢 气 生 产 规 模 的 一 个 挑 战 就 是 研 制 燃 料 电 池 膜 所 需 的 新 材 料 , 从 而 防 止 其 被 细 菌 活 动 的 化20

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )学 副 产 品 迅 速 堵 塞 —— 这 将 减 少 保 持 电 压 差 所 需 的 离 子 流 。Tender 说 , 一 旦 攻 克 这 一 瓶 颈 ,这 项 技 术 将 为 利 用 废 水 中 的 有 机 物 产 生 能 源 提 供 极 大 的 可 能 性 。坦 佩 市 亚 利 桑 那 大 学 的 化 学 工 程 师 César Torres 表 示 , 扩 大 生 产 规 模 还 面 临 着 一 项 挑 战 ,那 就 是 ― 让 细 菌 一 直 满 意 ‖。 因 为 如 果 将 细 菌 代 谢 所 产 生 的 全 部 能 量 用 来 产 生 氢 气 , 将 会 影 响到 微 生 物 的 生 长 和 繁 殖 。( 论 文 作 者 :Bruce Logan 文 章 来 源 :《PNAS》)21

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )Hydrogen production from inexhaustible supplies of fresh and saltwater using microbial reverse-electrodialysis electrolysis cellsAbstract: There is a tremendous source of entropic energy available from the salinitydifference between river water and seawater, but this energy has yet to be efficiently captured andstored. Here we demonstrate that H2 can be produced in a single process by capturing the salinitydriven energy along with organic matter degradation using exoelectrogenic bacteria. Only fivepairs of seawater and river water cells were sandwiched between an anode, containingexoelectrogenic bacteria, and a cathode, forming a microbial reverse-electrodialysis electrolysiscell. Exoelectrogens added an electrical potential from acetate oxidation and reduced the anodeoverpotential, while the reverse electrodialysis stack contributed 0.5–0.6 V at a salinity ratio(seawater:river water) of 50. The H2 production rate increased from 0.8 to 1.6m3-H2/m3-anolyte/day for seawater and river water flow rates ranging from 0.1 to 0.8 mL/ min.H2 recovery, the ratio of electrons used for H2 evolution to electrons released by substrateoxidation, ranged from 72% to 86%. Energy efficiencies, calculated from changes in salinities andthe loss of organic matter, were 58% to 64%. By using a relatively small reverse electrodialysisstack (11 membranes), only -1% of the produced energy was needed for pumping water. AlthoughPt was used on the cathode in these tests, additional tests with a nonprecious metal catalyst (MoS2)demonstrated H2 production at a rate of 0.8 m3/m3/d and an energy efficiency of 51%. Theseresults show that pure H2 gas can efficiently be produced from virtually limitless supplies ofseawater and river water, and biodegradable organic matter.PNAS原 文 链 接 :http://www.pnas.org/content/early/2011/09/12/1106335108.abstract?sid=0fb495dc-2722-4dcc-9b58-4f649863779c22

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )一 种 关 键 激 酶 乙 酰 化 能 调 控 细 胞 衰 老来 自 台 湾 大 学 公 关 卫 生 学 院 、 约 翰 霍 普 金 斯 医 学 院 、 芝 加 哥 大 学 等 处 的 研 究 人 员 发 现 一种 关 键 激 酶 的 乙 酰 化 能 调 控 细 胞 衰 老 , 并 指 出 这 种 调 控 与 营 养 摄 入 无 关 , 这 对 于 进 一 步 分 析衰 老 的 机 制 具 有 重 要 的 意 义 。 这 一 研 究 成 果 公 布 在 《 细 胞 》(Cell) 杂 志 上 , 并 登 上 了 头 条 。文 章 的 通 讯 作 者 分 别 是 来 自 台 湾 大 学 的 庄 立 民 (Lee Ming Chuang) 教 授 , 约 翰 霍 普 金斯 医 学 院 的 Jef D. Boeke 和 朱 衡 (Zhu Heng) 副 教 授 。 其 中 朱 衡 副 教 授 早 年 毕 业 于 北 京 大 学 ,获 美 国 克 莱 姆 森 大 学 博 士 学 位 , 是 世 界 上 蛋 白 质 芯 片 技 术 的 主 要 创 始 人 之 一 , 生 物 通 曾 于09 年 就 蛋 白 技 术 采 访 过 他 。 庄 立 民 教 授 来 自 台 湾 大 学 , 主 要 从 事 糖 尿 病 、 慢 性 病 预 防 医 学研 究 , 这 一 研 究 团 队 主 要 由 华 人 科 学 家 组 成 。组 蛋 白 与 非 组 蛋 白 的 乙 酰 化 是 一 种 重 要 的 翻 译 后 修 饰 , 影 响 了 许 多 细 胞 进 程 。 这 种 可 逆的 动 态 过 程 , 能 通 过 多 种 组 蛋 白 乙 酰 基 转 移 酶 (HATs) 和 去 乙 酰 基 酶 (HDAcs) 的 共 同 作 用 , 使染 色 质 结 构 发 生 动 态 改 变 , 对 基 因 的 转 录 产 生 相 应 的 影 响 。在 这 篇 文 章 中 , 研 究 人 员 发 现 腺 苷 酸 活 化 蛋 白 激 酶 (AMPK,AMP-activated proteinkinase) 中 一 个 亚 基 :Sip2 能 通 过 NuA4 乙 酰 化 , 并 随 着 细 胞 衰 老 , 其 乙 酰 化 程 度 降 低 , 从而 提 出 Sip2 乙 酰 化 具 有 抗 衰 老 的 作 用 。Sip2 是 Snf1 复 合 物 (AMPK) 中 的 一 种 调 控 性 β 亚 基 , 这 项 研 究 发 现 乙 酰 转 移 酶 , 和Rpd3 去 乙 酰 化 酶 能 调 控 Sip2 的 乙 酰 化 , 并 且 Sip2 乙 酰 化 后 , 能 与 Snf1 更 加 紧 密 的 结 合 ,增 强 Snf1 复 合 物 的 催 化 活 性 ,Sip2-Snf1 的 相 互 作 用 会 抑 制 Snf1 的 活 性 , 因 而 会 降 低 下 游靶 标 :Sch9 的 磷 酸 化 程 度 , 并 最 终 减 缓 生 长 的 速 度 , 延 长 生 命 周 期 。研 究 人 员 还 通 过 进 一 步 的 实 验 , 证 明 Sip2 的 抗 衰 老 作 用 与 营 养 摄 入 和 TORC1 活 性 无 关 ,从 这 些 研 究 数 据 , 研 究 人 员 提 出 了 一 种 调 控 Sch9 活 性 的 蛋 白 乙 酰 化 - 磷 酸 化 级 联 效 应 , 这 种效 应 能 调 控 酵 母 内 源 性 衰 老 , 延 长 生 命 周 期 , 这 对 于 进 一 步 分 析 衰 老 的 机 制 具 有 重 要 的 意 义 。23

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )除 此 之 外 , 近 期 来 自 哈 佛 的 另 外 一 组 华 裔 研 究 人 员 发 现 了 N 末 端 α- 乙 酰 化 修 饰 蛋 白 对于 细 胞 生 存 的 关 键 作 用 , 为 进 一 步 深 入 了 解 细 胞 凋 亡 提 供 了 重 要 信 息 。之 前 的 研 究 证 明 N 末 端 α- 乙 酰 化 修 饰 蛋 白 与 细 胞 对 凋 亡 信 号 的 敏 感 性 密 切 相 关 , 在 这篇 文 章 中 , 研 究 人 员 通 过 生 化 实 验 分 析 蛋 白 乙 酰 化 状 态 , 证 明 了 蛋 白 N 末 端 α- 乙 酰 化 受 到乙 酰 辅 酶 A(acetyl-CoA) 的 调 控 —— 乙 酰 辅 酶 A 是 乙 酰 基 的 活 化 形 式 , 参 与 各 种 乙 酰 化 反应 , 也 是 糖 类 、 脂 肪 、 氨 基 酸 氧 化 时 的 重 要 中 间 产 物 。研 究 人 员 还 提 出 , 由 于 Bcl-xL 是 一 种 著 名 的 影 响 线 粒 体 代 谢 的 抗 凋 亡 蛋 白 , 因 此 他 们认 为 这 一 因 子 可 能 在 末 端 α- 乙 酰 化 修 饰 蛋 白 与 凋 亡 之 间 搭 建 了 桥 梁 。 研 究 人 员 通 过 一 系 列实 验 证 明 了 这 一 点 , 从 而 提 出 N 末 端 α- 乙 酰 化 修 饰 蛋 白 的 代 谢 调 控 可 以 促 进 细 胞 生 存 。( 论 文 作 者 :Lee Ming Chuang 文 章 来 源 :《 细 胞 》)24

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )Acetylation of Yeast AMPK Controls Intrinsic Aging Independentlyof Caloric RestrictionAbstract: Acetylation of histone and nonhistone proteins is an important posttranslationalmodification affecting many cellular processes. Here, we report that NuA4 acetylation of Sip2, aregulatory β subunit of the Snf1 complex (yeast AMP-activated protein kinase), decreases as cellsage. Sip2 acetylation, controlled by antagonizing NuA4 acetyltransferase and Rpd3 deacetylase,enhances interaction with Snf1, the catalytic subunit of Snf1 complex. Sip2-Snf1 interactioninhibits Snf1 activity, thus decreasing phosphorylation of a downstream target, Sch9 (homolog ofAkt/S6K), and ultimately leading to slower growth but extended replicative life span. Sip2acetylation mimetics are more resistant to oxidative stress. We further demonstrate that theanti-aging effect of Sip2 acetylation is independent of extrinsic nutrient availability and TORC1activity. We propose a protein acetylation-phosphorylation cascade that regulates Sch9 activity,controls intrinsic aging, and extends replicative life span in yeast.Cell原 文 链 接 :http://www.cell.com/abstract/S0092-8674(11)00888-925

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )一 种 厌 氧 菌 可 将 尿 液 变 燃 料科 学 家 近 日 表 示 , 在 一 种 特 殊 厌 氧 细 菌 的 研 究 方 面 取 得 新 进 展 , 这 种 细 菌 能 够 将 尿 液 中的 铵 转 化 为 火 箭 燃 料 肼 。这 种 细 菌 被 称 为 厌 氧 氨 氧 化 菌 , 于 上 世 纪 9 0 年 代 首 次 被 发 现 时 一 度 引 起 轰 动 , 但 解 读它 们 的 秘 密 耗 费 了 大 量 时 间 。荷 兰 奈 梅 亨 大 学 研 究 小 组 在 英 国 《 自 然 》 周 刊 上 公 布 说 , 他 们 已 经 发 现 了 细 菌 转 化 火 箭燃 料 的 分 子 机 制 。该 大 学 水 与 湿 地 研 究 所 微 生 物 学 教 授 迈 克 · 耶 滕 说 :― 能 够 证 明 这 种 机 制 着 实 令 人 瞩 目 。‖他 说 :― 我 们 不 得 不 运 用 一 系 列 新 的 试 验 方 法 。 最 终 , 我 们 得 以 分 离 出 这 种 能 够 制 造 肼的 蛋 白 质 化 合 物 , 一 种 漂 亮 的 红 色 混 合 物 。‖研 究 小 组 的 工 作 最 初 引 起 了 美 国 航 天 局 的 兴 趣 , 但 后 来 美 国 航 天 局 得 知 试 验 只 制 造 出 少量 的 昂 贵 燃 料 肼 , 因 此 逐 渐 失 去 兴 趣 。 耶 滕 说 :― 我 们 的 产 量 不 足 以 发 射 火 箭 飞 往 火 星 。‖他 说 :― 现 在 我 们 正 试 图 精 确 构 建 这 种 蛋 白 质 化 合 物 的 晶 体 结 构 。 如 果 我 们 能 够 进 一 步了 解 这 种 蛋 白 质 化 合 物 是 如 何 组 合 在 一 起 的 , 也 许 我 们 可 以 改 进 生 产 过 程 。‖厌 氧 氨 氧 化 菌 目 前 在 商 业 领 域 被 用 于 水 净 化 , 因 为 它 能 够 低 能 耗 地 分 解 水 中 的 氨 。其 可 能 的 应 用 还 包 括 生 物 燃 料 , 以 及 在 无 需 泵 入 空 气 的 条 件 下 清 洁 下 水 道 污 物 , 同 时 产生 甲 烷 。( 论 文 作 者 :Boran Kartal 文 章 来 源 :《 自 然 》)26

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )Molecular mechanism of anaerobic ammonium oxidationAbstract: Two distinct microbial processes, denitrification and anaerobic ammoniumoxidation (anammox), are responsible for the release of fixed nitrogen as dinitrogen gas (N2) tothe atmosphere1, 2, 3, 4. Denitrification has been studied for over 100 years and its intermediatesand enzymes are well known5. Even though anammox is a key biogeochemical process of equalimportance, its molecular mechanism is unknown, but it was proposed to proceed throughhydrazine (N2H4)6, 7. Here we show that N2H4 is produced from the anammox substratesammonium and nitrite and that nitric oxide (NO) is the direct precursor of N2H4. We resolved thegenes and proteins central to anammox metabolism and purified the key enzymes that catalyseN2H4 synthesis and its oxidation to N2. These results present a new biochemical reaction forgingan N–N bond and fill a lacuna in our understanding of the biochemical synthesis of the N2 in theatmosphere. Furthermore, they reinforce the role of nitric oxide in the evolution of the nitrogencycle.Nature原 文 链 接 :http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature10453.html27

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )彗 星 或 为 地 球 海 水 主 要 来 源地 球 上 的 海 水 到 底 来 自 何 方 , 科 学 界 始 终 未 有 定 论 。 美 国 航 天 局 日 前 发 表 公 报 称 , 天 文学 家 的 最 新 观 测 显 示 , 彗 星 可 能 是 地 球 海 水 的 主 要 来 源 之 一 。天 文 学 家 过 去 认 为 , 地 球 海 水 来 自 彗 星 的 数 量 不 会 超 过 10%。 在 新 研 究 中 , 德 国 马 克斯 · 普 朗 克 太 阳 系 研 究 所 、 美 国 加 州 理 工 学 院 等 机 构 研 究 人 员 , 利 用 欧 洲 航 天 局 ― 赫 歇 尔 ‖ 太空 望 远 镜 携 带 的 红 外 仪 器 发 现 , 彗 星 ― 哈 特 利 2‖ 上 的 冰 与 地 球 海 水 中 氚 和 氢 的 比 例 极 为 近 似 ,这 一 发 现 可 能 推 翻 此 前 有 关 地 球 上 彗 星 水 数 量 的 估 计 。― 新 发 现 意 味 着 , 海 水 最 多 有 10% 来 自 彗 星 的 说 法 不 正 确 ,‖ 马 克 斯 · 普 朗 克 太 阳 系 研 究所 天 文 学 家 保 罗 · 哈 托 弗 说 ,― 根 据 新 发 现 , 从 理 论 上 讲 , 所 有 海 水 都 有 可 能 来 自 彗 星 。‖― 赫 歇 尔 ‖ 太 空 望 远 镜 在 2009 年 5 月 由 欧 洲 航 天 局 发 射 升 空 , 是 人 类 有 史 以 来 发 射 的 体积 最 大 的 远 红 外 线 望 远 镜 , 主 要 用 于 研 究 星 体 和 星 系 的 形 成 过 程 。此 次 的 研 究 成 果 已 经 在 英 国 《 自 然 》 杂 志 网 络 版 上 发 表 。( 论 文 作 者 :Paul Hartogh 文 章 来 源 :《 自 然 》)28

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )Ocean-like water in the Jupiter-family comet 103P/Hartley 2Abstract: For decades, the source of Earth's volatiles, especially water with adeuterium-to-hydrogen ratio (D/H) of (1.558 ± 0.001) × 10−4, has been a subject of debate.The similarity of Earth’s bulk composition to that of meteorites known as enstatite chondrites1suggests a dry proto-Earth2 with subsequent delivery of volatiles3 by local accretion4 or impactsof asteroids or comets5, 6. Previous measurements in six comets from the Oort cloud yielded amean D/H ratio of (2.96 ± 0.25) × 10−4. The D/H value in carbonaceous chondrites,(1.4 ± 0.1) × 10−4, together with dynamical simulations, led to models in which asteroidswere the main source of Earth's water7, with ≤10 per cent being delivered by comets. Here wereport that the D/H ratio in the Jupiter-family comet 103P/Hartley 2, which originated in theKuiper belt, is (1.61 ± 0.24) × 10−4. This result substantially expands the reservoir of Earthocean-like water to include some comets, and is consistent with the emerging picture of a complexdynamical evolution of the early Solar System8, 9.Nature原 文 链 接 :http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature10519.html29

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )罗 汉 果 降 血 糖 机 制 研 究 获 进 展罗 汉 果 是 葫 芦 科 植 物 罗 汉 果 的 果 实 , 产 于 广 西 , 主 治 肺 热 痰 火 咳 嗽 、 咽 喉 炎 、 扁 桃 体 炎 、急 性 胃 炎 、 便 秘 等 。 罗 汉 果 富 含 三 萜 类 成 分 罗 汉 果 皂 苷 , 因 其 甜 度 高 、 热 量 底 而 作 为 甜 味 剂被 广 泛 使 用 , 尤 其 是 作 为 肥 胖 者 和 糖 尿 病 患 者 的 代 用 糖 。 许 多 研 究 表 明 , 罗 汉 果 皂 苷 能 提 高葡 萄 糖 和 脂 肪 的 利 用 , 增 加 胰 岛 素 的 敏 感 性 , 但 罗 汉 果 降 血 糖 作 用 的 有 效 成 分 和 作 用 机 制 并不 明 确 。目 前 ,《 生 物 有 机 与 药 物 化 学 》(Bioorganic & Medicinal Chemistry) 发 表 了 研 究 论 文―Potential AMPK activators of cucurbitane triterpenoids from Siraitia grosvenorii Swingle‖ 对 罗汉 果 的 降 血 糖 作 用 进 行 了 研 究 。 研 究 人 员 首 先 在 HepG2 细 胞 中 , 对 罗 汉 果 中 含 量 最 高 的 罗汉 果 苷 V (mogrosides V) 进 行 测 试 , 发 现 它 对 AMPK 没 有 活 性 。 有 文 献 报 道 , 罗 汉 果 苷 V 在体 内 通 过 消 化 酶 和 肠 内 微 生 物 发 生 降 解 , 并 在 肛 血 中 发 现 了 罗 汉 果 苷 元 。 因 此 , 研 究 人 员 将30

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )Potential AMPK activators of cucurbitane triterpenoids from Siraitiagrosvenorii SwingleAbstract: AMP-activated kinase (AMPK) as a key controller in the regulation of whole-bodyenergy homeostasis, plays an important role in protecting the body from metabolic diseases.Recently, improved glucose, lipid utility and increased insulin sensitivity were observed on severaldiabetic rodent models treated with crude mogrosides isolated from the fruit of Siraitia grosvenoriiSwingle, but the precise active compounds responsible for the anti-diabetic activity of this planthave not been clearly identified. In our current work, acid hydrolysis of crude mogrosidesprovided five new cucurbitane triterpenoids (1-4, 8), along with three known ones (5-7). The mainaglycone mogrol (7) and compounds 4 and 8 were found to be potent AMPK activators in theHepG2 cell line. This result suggested AMPK activation by the mogroside aglycones 7 and 8 wasproved to contribute at least partially to the anti-hyperglycemic and anti-lipidemic properties invivo of S. grosvenorii.Bioorganic & Medicinal Chemistry原 文 链 接 :http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S096808961100664X32

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )寡 肽 转 运 体 基 因 组 学 研 究 获 进 展近 日 来 自 中 国 科 学 院 昆 明 植 物 研 究 所 的 研 究 人 员 在 基 因 组 学 领 域 专 业 期 刊BMCgenomics 杂 志 上 发 表 了 题 为―Analysesoftheoligopeptidetransportergenefamilyinpoplarandgrape‖ 的 研 究 论 文 。中 国 科 学 院 昆 明 植 物 研 究 所 、 青 藏 高 原 研 究 所 昆 明 部 杨 永 平 研 究 员 与 胡 向 阳 研 究 员 、 美国 东 卡 罗 来 纳 州 立 大 学 的 黄 锦 岭 教 授 与 江 苏 大 学 的 曹 军 博 士 为 这 篇 文 章 的 共 同 通 讯 作 者 。寡 肽 是 一 类 由 几 个 氨 酸 酸 缩 合 成 的 短 肽 , 寡 肽 不 仅 可 以 作 为 生 物 体 物 质 能 量 代 谢 所 必 需的 碳 源 或 氮 源 , 它 本 身 也 可 以 作 为 信 号 分 子 发 挥 多 种 生 物 学 功 能 , 而 寡 肽 转 运 体 的 主 要 功 就是 高 效 地 将 寡 肽 从 胞 外 转 运 到 胞 内 。 寡 肽 转 运 体 的 研 究 相 比 集 中 在 细 菌 与 动 物 方 面 , 植 物 寡肽 转 运 体 的 相 关 研 究 相 对 较 少 。在 这 篇 文 章 中 , 研 究 人 员 报 告 了 近 期 对 于 杨 树 与 葡 萄 中 的 寡 肽 转 运 体 基 因 家 族 展 开 的 基因 组 学 研 究 的 新 成 果 。 进 化 树 分 析 表 明 杨 树 与 葡 萄 中 的 OPT 家 族 基 因 明 显 呈 现 出 两 个 分 枝 ,进 一 步 可 以 细 化 成 十 个 分 枝 ;OPT 家 族 基 因 在 染 色 体 中 呈 现 非 随 机 的 串 联 重 复 方 式 分 布 ,暗 示 基 因 重 复 在 杨 树 与 葡 萄 中 适 应 性 进 化 中 的 重 要 作 用 ; 基 因 芯 片 结 果 表 明 杨 树 与 葡 萄 中 的OPT 家 族 基 因 参 与 了 生 长 发 育 及 多 种 逆 境 响 应 过 程 ; 正 选 择 分 析 表 明 整 个 OPT 基 因 家 族 受到 强 烈 的 负 选 择 , 但 是 针 对 某 些 特 定 的 位 点 , 进 化 压 力 依 旧 表 现 出 正 选 择 , 并 且 这 些 位 点 都是 膜 外 或 膜 内 , 表 明 这 种 选 择 与 环 境 适 应 之 间 的 相 关 性 。 这 些 结 果 有 助 于 我 们 进 一 步 理 解 植物 OPT 基 因 家 族 的 进 化 与 功 能 适 应 。33

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )( 论 文 作 者 : 杨 永 平 等 文 章 来 源 :《BMC 基 因 组 学 》)34

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )Analyses of the oligopeptide transporter gene family in poplar andgrapeAbstract: Background Oligopeptide transporters (OPTs) are a group of membrane-localizedproteins that have a broad range of substrate transport capabilities and that are thought tocontribute to many biological processes. The OPT proteins belong to a small gene family in plants,which includes about 25 members in Arabidopsis and rice. However, no comprehensive studyincorporating phylogeny, chromosomal location, gene structure, expression profiling, functionaldivergence and selective pressure analysis has been reported thus far for Populus and Vitis.Results In the present study, a comprehensive analysis of the OPT gene family in Populus (P.trichocarpa) and Vitis (V. vinifera) was performed. A total of 20 and 18 full-length OPT geneshave been identified in Populus and Vitis, respectively. Phylogenetic analyses indicate that theseOPT genes consist of two classes that can be further subdivided into 11 groups. Gene structuresare considerably conserved among the groups. The distribution of OPT genes was found to benon-random across chromosomes. A high proportion of the genes are preferentially clustered,indicating that tandem duplications may have contributed significantly to the expansion of theOPT gene family. Expression patterns based on our analyses of microarray data suggest that manyOPT genes may be important in stress response and functional development of plants. Furtheranalyses of functional divergence and adaptive evolution show that, while purifying selection mayhave been the main force driving the evolution of the OPTs, some of critical sites responsible forthe functional divergence may have been under positive selection. Conclusion sOverall, the dataobtained from our investigation contribute to a better understanding of the complexity of thePopulus and Vitis OPT gene family and of the function and evolution of the OPT gene family inhigher plants.BMCgenomics原 文 链 接 :http://www.biomedcentral.com/1471-2164/12/465/abstract35

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )乌 鸦 可 依 据 记 号 辨 别 数 量日 本 研 究 人 员 3 日 说 , 通 过 喂 食 试 验 , 他 们 首 次 发 现 乌 鸦 可 以 仅 依 据 记 号 辨 别 数 量 , 能够 识 数 。日 本 宇 都 宫 大 学 动 物 形 态 学 教 授 杉 田 昭 荣 和 同 事 以 8 只 巨 嘴 鸦 为 研 究 对 象 , 在 一 个 笼 子里 放 置 两 个 相 同 容 器 , 盖 子 上 分 别 描 绘 图 案 相 同 的 2 个 记 号 和 5 个 记 号 。研 究 人 员 最 初 让 这 些 乌 鸦 在 这 两 个 容 器 之 间 作 选 择 , 乌 鸦 需 要 啄 破 盖 子 取 食 , 只 有 绘 有5 个 记 号 的 容 器 内 装 有 鸟 食 。 经 过 训 练 , 这 些 乌 鸦 取 食 成 功 率 达 到 70%。研 究 小 组 随 后 按 照 组 合 方 式 、 形 状 和 总 面 积 等 类 别 分 成 20 种 组 合 类 型 , 记 号 数 量 从 2个 至 8 个 不 等 , 并 逐 一 试 验 。 结 果 发 现 , 乌 鸦 并 不 按 照 记 号 形 状 、 位 置 、 面 积 等 进 行 判 断 ,而 是 根 据 记 号 的 数 量 作 出 选 择 。这 20 种 组 合 类 型 中 , 只 有 1 种 组 合 没 有 达 到 试 验 预 期 效 果 。 其 余 19 种 类 型 中 , 乌 鸦 选择 装 有 鸟 食 且 记 号 数 量 较 多 的 容 器 成 功 率 达 到 70% 至 90%。日 本 共 同 社 报 道 , 杉 田 和 其 他 研 究 人 员 去 年 公 布 的 研 究 结 果 显 示 , 乌 鸦 能 够 识 别 男 性 和女 性 面 部 。― 我 们 想 揭 示 乌 鸦 更 多 不 为 人 知 的 聪 明 ,‖ 山 田 说 。研 究 报 告 发 表 于 本 月 出 版 的 《 动 物 行 为 》(Animal Behaviour) 期 刊 。( 论 文 作 者 :Shoei Sugita 文 章 来 源 :《 动 物 行 为 》)36

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )Quantity discrimination in jungle crows, Corvus macrorhynchosAbstract: We investigated whether jungle crows can select a given quantity of items(printouts of shapes and symbols) when simultaneously presented with smaller or larger quantities.We presented jungle crows with the choice between two sets of discrete homogeneous quantities(two versus five) in a fixed configural pattern during training. When crows could discriminate fiveitems (15 out of 20 correct choices in two blocks of 10 trials each), they received control tests fornon-numerical cues such as element configuration, shape, and total filled area and novel quantity(3 versus 5, 4 versus 5, 5 versus 6, 5 versus 7 and 5 versus 8) tests. During training, jungle crowslearned the discrimination task relatively quickly. Additionally, the selections were generally notcontrolled by the non-numerical cues, indicating that the crows were responding to quantity.Jungle crows selected the familiar larger quantity in smaller sets (3 versus 5 and 4 versus 5) andthe novel larger in larger comparisons (5 versus 7 and 5 versus 8) except that of 5 versus 6quantities. These results suggest that jungle crows have a natural tendency to select the largerquantities and that decisions were affected by the numerical ratio and stimuli magnitude,indicating the use of analogue magnitude mechanism for numerical judgement, as is observed inother animals.Animal Behaviour原 文 链 接 :Bezawork Afework Bogalea, b, Naoki Kamataa, b, Katano Miokob, Shoei Sugita37

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )太 阳 辐 射 变 率 或 是 中 全 新 世 气 候 转 型 原 因近 日 , 中 科 院 地 球 环 境 研 究 所 的 于 学 峰 等 人 在 国 际 著 名 期 刊 《 全 新 世 》(The Holocene)发 表 论 文 指 出 , 太 阳 辐 射 变 率 可 能 是 引 起 中 全 新 世 气 候 转 型 的 原 因 。 该 发 现 将 有 助 于 解 释 两种 季 风 组 合 模 式 在 中 全 新 世 出 现 转 型 这 一 现 象 。全 新 世 指 距 今 约 一 万 年 以 来 的 地 质 历 史 时 期 , 人 类 文 明 最 终 在 全 新 世 中 期 形 成 。 因 此 ,全 新 世 又 被 一 些 学 者 称 为 人 类 世 。 位 于 青 藏 高 原 东 部 的 红 原 泥 炭 沉 积 完 整 记 录 了 该 地 区 全 新世 环 境 变 化 特 征 。 从 泥 炭 沉 积 中 提 取 的 冬 季 风 和 夏 季 风 变 化 信 息 表 明 , 该 地 区 冬 夏 季 风 变 化表 现 出 不 同 步 特 征 , 早 全 新 世 冬 夏 季 风 变 化 表 现 为 此 消 彼 长 , 即 冬 季 风 增 强 则 夏 季 风 衰 退 ;反 之 , 当 冬 季 风 衰 退 则 夏 季 风 增 强 。 但 是 , 到 中 晚 全 新 世 , 两 种 季 风 变 化 又 呈 同 时 消 长 , 即冬 季 风 增 强 则 夏 季 风 也 增 强 ; 反 之 , 当 冬 季 风 衰 退 则 夏 季 风 也 衰 退 。 两 种 季 风 组 合 模 式 在 中全 新 世 出 现 转 型 。 然 而 , 地 学 界 对 这 一 现 象 一 直 缺 乏 合 理 的 解 释 。于 学 峰 等 求 解 北 半 球 中 纬 度 地 区 全 新 世 太 阳 辐 射 变 化 曲 线 的 导 数 , 获 得 了 太 阳 辐 射 变 率的 变 化 序 列 。 结 果 显 示 , 冬 夏 两 季 , 太 阳 辐 射 曲 线 变 率 均 在 距 今 6000 年 左 右 最 大 , 这 种 变化 趋 势 恰 与 中 全 新 世 季 风 组 合 模 式 出 现 转 型 的 时 间 相 匹 配 。( 论 文 作 者 : 于 学 峰 等 文 章 来 源 :《 全 新 世 》)38

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )Different patterns of changes in the Asian summer and wintermonsoons on the eastern Tibetan Plateau during the HolocenAbstract: Previous sedimentological studies on peat sequences from the eastern TibetanPlateau showed that there have been eolian dustinputs to the wetlands on the eastern TibetanPlateau, thereby providing an opportunity to reconstruct the history of theAsian winter monsoon ata higher temporal resolution. Here the dust flux and the content of trace metallic elements (Ti,Ni,and V) in a peat sequence from the Hongyuan Swamp (32°46.7′N, 102°31.0′E) are used toreconstruct variations in the intensityof the Asian winter monsoon during the Holocene. Thisrecord, when compared with the summer monsoon proxy, can help elucidatethe phase relationshipbetween these two systems. Our proxy-based reconstructions show different patterns of changes intheAsian winter and summer monsoons before and after 5.5 cal. ka BP. Generally, the twomonsoons varied reciprocally before 5.5cal. ka BP; however, after 5.5 cal. ka BP, these twosystems exhibit synchronous changes. Moreover, both the frequency andamplitude of thevariations in these two monsoons are different before and after 5.5 cal. ka BP. The rate of changesin thesolar insolation during the Holocene matches well with these monsoon records, implyingthat the mid-Holocene climate transitionmay have resulted from orbital forcing.The Holocene原 文 链 接 :http://hol.sagepub.com/content/21/7/1031.abstract39

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )茉 莉 酸 调 控 根 尖 干 细 胞 维 持 研 究 获 进 展来 自 中 国 科 学 院 遗 传 与 发 育 生 物 学 研 究 所 的 研 究 人 员 在 茉 莉 酸 调 控 根 尖 干 细 胞 维 持 和根 生 长 研 究 中 取 得 重 要 进 展 , 相 关 研 究 结 果 于 2011 年 9 月 28 日 在 线 发 表 于 国 际 植 物 学 领 域著 名 杂 志 《 植 物 细 胞 》(The Plant Cell)( 近 5 年 平 均 影 响 因 子 为 10.69) 上 。文 章 的 通 讯 作 者 是 中 国 科 学 院 遗 传 与 发 育 生 物 学 研 究 所 的 李 传 友 研 究 员 , 博 士 研 究 生 陈谦 和 副 研 究 员 孙 加 强 为 该 论 文 的 共 同 第 一 作 者 。 本 研 究 得 到 了 科 技 部 和 国 家 自 然 科 学 基 金 委重 大 研 究 计 划 项 目 的 资 助 。茉 莉 酸 作 为 一 种 与 抗 逆 性 密 切 相 关 的 植 物 激 素 , 主 要 调 控 植 物 对 昆 虫 侵 害 、 病 原 菌 侵 染和 机 械 伤 害 的 抗 性 反 应 , 同 时 也 参 与 调 控 根 系 生 长 、 配 子 发 育 及 成 熟 衰 老 等 发 育 过 程 。 早 在二 十 世 纪 八 十 年 代 初 , 人 们 就 认 识 到 茉 莉 酸 抑 制 植 物 生 长 , 但 对 茉 莉 酸 实 现 这 一 生 理 功 能 的细 胞 学 和 分 子 机 制 并 不 清 楚 。在 这 篇 文 章 中 , 研 究 人 员 发 现 茉 莉 酸 对 拟 南 芥 主 根 生 长 的 抑 制 作 用 体 现 在 对 细 胞 分 裂 和细 胞 伸 长 的 影 响 上 。 同 时 , 茉 莉 酸 改 变 了 根 尖 干 细 胞 微 环 境 的 细 胞 学 结 构 , 包 括 引 起 静 止 中心 (QC) 细 胞 的 非 正 常 分 裂 和 根 冠 干 细 胞 的 非 正 常 分 化 , 并 导 致 根 分 生 组 织 活 性 降 低 。 茉 莉酸 所 引 起 的 这 些 细 胞 学 变 化 与 生 长 素 途 径 的 干 细 胞 转 录 因 子 基 因 PLETHORA (PLT) 突 变 导致 的 表 型 类 似 。 凝 胶 阻 滞 、 染 色 质 免 疫 共 沉 淀 及 其 它 分 子 生 物 学 实 验 表 明 , 茉 莉 酸 信 号 途 径的 重 要 转 录 因 子 MYC2 直 接 结 合 PLT1/2 的 启 动 子 并 抑 制 其 表 达 。因 为 生 长 素 途 径 通 过 上 调 PLT 的 表 达 正 向 调 控 根 尖 干 细 胞 的 维 持 和 根 分 生 组 织 活 性 ,而 新 研 究 发 现 茉 莉 酸 通 过 下 调 PLT 的 表 达 而 负 向 调 控 根 尖 干 细 胞 维 持 和 根 分 生 组 织 活 性 ,因 此 这 项 工 作 揭 示 了 茉 莉 酸 和 生 长 素 拮 抗 互 作 调 控 根 尖 干 细 胞 维 持 和 主 根 生 长 的 新 机 制 。 这一 研 究 工 作 表 明 , 通 过 不 同 激 素 信 号 间 的 相 互 作 用 协 调 生 长 发 育 进 程 可 能 是 植 物 在 长 期 进 化过 程 中 形 成 的 对 环 境 响 应 的 普 遍 机 制 。( 论 文 作 者 : 李 传 友 等 文 章 来 源 :《 植 物 细 胞 》)40

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )The Basic Helix-Loop-Helix Transcription Factor MYC2 DirectlyRepresses PLETHORA Expression during Jasmonate-MediatedModulation of the Root Stem Cell Niche in ArabidopsisAbstract: The root stem cell niche, which in the Arabidopsis thaliana root meristem is anarea of four mitotically inactive quiescent cells (QCs) and the surrounding mitotically active stemcells, is critical for root development and growth. We report here that during jasmonate-inducedinhibition of primary root growth, jasmonate reduces root meristem activity and leads to irregularQC division and columella stem cell differentiation. Consistently, jasmonate reduces theexpression levels of the AP2-domain transcription factors PLETHORA1 (PLT1) and PLT2, whichform a developmentally instructive protein gradient and mediate auxin-induced regulation of stemcell niche maintenance. Not surprisingly, the effects of jasmonate on root stem cell nichemaintenance and PLT expression require the functioning of MYC2/JASMONATEINSENSITIVE1, a basic helix-loop-helix transcription factor that involves versatile aspects ofjasmonate-regulated gene expression. Gel shift and chromatin immunoprecipitation experimentsreveal that MYC2 directly binds the promoters of PLT1 and PLT2 and represses their expression.We propose that MYC2-mediated repression of PLT expression integrates jasmonate action intothe auxin pathway in regulating root meristem activity and stem cell niche maintenance. Thisstudy illustrates a molecular framework for jasmonate-induced inhibition of root growth throughinteraction with the growth regulator auxin.The Plant Cell原 文 链 接 :http://www.plantcell.org/content/early/2011/09/26/tpc.111.089870.abstract41

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )研 究 描 述 抗 体 识 别 与 中 和 HIV 细 节来 自 美 国 斯 克 里 普 斯 研 究 所 的 科 学 家 描 述 了 抗 体 识 别 和 中 和 HIV 细 节 , 揭 示 了 HIV 病毒 的 一 个 重 大 弱 点 , 为 HIV 疫 苗 研 发 提 供 了 一 个 新 靶 点 。 相 关 研 究 近 日 发 表 在 《 科 学 》 网络 版 上 。在 这 项 研 究 中 , 一 种 名 为 PGT 128 的 抗 体 能 够 非 常 有 效 地 中 和 HIV。 通 过 X 射 线 晶 体学 方 法 , 研 究 者 确 定 了 PGT 128 的 结 构 。 有 了 这 些 结 构 数 据 , 通 过 改 变 HIV 目 标 位 点 , 可以 观 察 到 PGT 128 通 过 部 分 与 HIV 表 面 多 聚 糖 结 合 来 发 挥 作 用 。 多 聚 糖 通 常 覆 盖 HIV 表 面 ,保 护 HIV, 抵 御 免 疫 系 统 攻 击 。 但 是 ,PGT 128 能 够 结 合 两 个 相 近 的 多 聚 糖 , 并 同 时 接 触 到其 余 多 聚 糖 。 这 说 明 PGT 128 抗 原 表 位 很 容 易 进 入 HIV。该 论 文 通 讯 作 者 Dennis Burton 表 示 ,PGT 128 为 我 们 研 发 HIV 疫 苗 展 示 了 一 个 很 好 的靶 点 。( 论 文 作 者 :Dennis Burton 文 章 来 源 :《 科 学 》)42

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )A Potent and Broad Neutralizing Antibody Recognizes and Penetratesthe HIV Glycan ShieldAbstract: The HIV envelope (Env) protein gp120 is protected from antibody recognition bya dense glycan shield. However, several of the recently identified PGT broadly neutralizingantibodies appear to interact directly with the HIV glycan coat. Crystal structures of Fabs PGT127 and 128 with Man9 at 1.65 and 1.29 Å resolution, respectively, and glycan binding datadelineate a specific high mannose binding site. Fab PGT 128 complexed with a fully glycosylatedgp120 outer domain at 3.25 Å reveals that the antibody penetrates the glycan shield andrecognizes two conserved glycans as well as a short β-strand segment of the gp120 V3 loop,accounting for its high binding affinity and broad specificify. Furthermore, our data suggest thatthe high neutralization potency of PGT 127 and 128 IgGs may be mediated by cross-linking Envtrimers on the viral surface.Science原 文 链 接 :http://www.sciencemag.org/content/early/2011/10/12/science.121325643

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )全 球 变 暖 导 致 动 植 物 个 头 变 小上 世 纪 80 年 代 在 马 来 西 亚 采 集 到 的 雄 性 青 蛙 标 本 ( 左 ) 与 2008 年 采 集 到 的 标 本 对 比 。图 片 由 受 访 者 提 供你 可 能 不 知 道 , 无 论 是 餐 桌 上 的 鲤 鱼 、 小 龙 虾 、 玉 米 、 芥 菜 , 还 是 为 人 们 熟 知 的 北 极 熊 、松 鼠 、 青 蛙 、 果 蝇 等 动 物 , 它 们 的 个 头 都 在 变 小 。 发 表 在 最 新 一 期 《 自 然 — 气 候 变 化 》 杂 志上 的 研 究 报 告 认 为 , 受 全 球 变 暖 影 响 , 动 植 物 的 体 型 普 遍 在 ― 缩 水 ‖。 报 告 作 者 之 一 、 新 加 坡国 立 大 学 生 物 学 家 大 卫 · 比 克 福 德 近 日 在 接 受 记 者 采 访 时 表 示 , 全 球 平 均 气 温 每 上 升 1℃, 植物 体 型 可 能 缩 小 3%-17%, 而 动 物 体 型 缩 小 的 比 例 可 达 6%-22%。趋 势 : 气 温 升 高 动 物 个 头 缩 小― 人 们 也 许 不 想 接 受 这 样 一 个 新 的 现 实 : 一 切 都 在 缩 小 。‖ 比 克 福 德 说 。 两 年 前 , 他 和 报告 的 另 一 位 作 者 、 美 国 阿 拉 巴 马 大 学 的 生 物 学 家 珍 妮 弗 · 谢 里 丹 一 起 研 究 气 候 变 化 对 东 南 亚两 栖 动 物 和 爬 行 动 物 可 能 产 生 的 影 响 。― 在 梳 理 科 学 文 献 时 , 我 们 惊 讶 地 发 现 一 种 趋 势 : 动物 的 个 头 都 在 缩 小 。‖ 他 说 。 为 了 找 出 原 因 , 两 人 查 找 了 更 多 的 研 究 论 文 , 发 现 这 种 现 象 也发 生 在 许 多 其 他 物 种 身 上 。 从 植 物 到 食 物 链 顶 层 的 肉 食 动 物 , 都 在 受 到 气 候 变 化 的 影 响 而 变小 , 而 且 其 中 大 多 数 物 种 是 由 于 气 温 升 高 而 身 型 缩 小 。比 如 , 英 国 科 学 家 曾 发 现 , 在 苏 格 兰 的 某 个 岛 上 , 以 前 绵 羊 在 夏 天 都 要 靠 多 吃 草 来 增 加体 重 , 这 样 才 能 度 过 难 熬 的 冬 天 。 然 而 由 于 全 球 变 暖 , 过 去 的 24 年 来 , 这 种 绵 羊 的 体 型 平均 缩 小 了 5%。还 有 憨 厚 敦 实 的 北 极 熊 , 虽 然 与 其 他 动 物 相 比 是 庞 然 大 物 , 但 相 对 于 其 百 年 前 的 祖 先 而言 , 如 今 的 北 极 熊 则 属 苗 条 型 。 科 研 人 员 通 过 研 究 头 骨 尺 寸 来 推 算 北 极 熊 的 体 型 , 在 对 比 了近 300 个 北 极 熊 头 骨 标 本 后 , 发 现 北 极 熊 的 头 骨 尺 寸 在 过 去 百 年 里 缩 小 了 2%-9%。比 克 福 德 和 谢 里 丹 梳 理 了 80 多 项 科 学 研 究 , 综 述 全 球 各 种 物 种 体 型 缩 小 的 证 据 。 比 克福 德 举 例 说 , 棉 花 、 玉 米 、 西 番 莲 、 草 莓 、 芥 菜 、 珊 瑚 、 小 龙 虾 、 扇 贝 、 鲤 鱼 、 三 文 鱼 、 鳟44

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )鱼 、 青 蛙 、 蟾 蜍 、 果 蝇 、 蝾 螈 、 海 鬣 蜥 , 以 及 许 多 鸟 类 、 松 鼠 、 北 极 熊 、 索 艾 羊 和 石 貂 等 体型 都 有 显 著 缩 小 。当 然 , 物 种 体 型 的 缩 小 幅 度 还 不 至 于 达 到 令 人 瞠 目 结 舌 的 地 步 。 比 克 福 德 表 示 , 全 球 平均 气 温 每 上 升 1℃, 植 物 的 体 型 可 能 缩 小 3%-17%, 而 动 物 体 型 缩 小 的 比 例 可 达 6%-22%。― 当然 , 不 至 于 你 走 到 大 街 上 , 看 到 树 木 忽 然 缩 小 到 原 来 的 一 半 大 小 。‖影 响 : 生 态 平 衡 或 被 打 破科 学 家 称 , 生 物 进 化 可 能 将 更 青 睐 个 头 小 的 动 物 , 因 为 在 各 种 资 源 波 动 增 大 的 情 况 下 ,它 们 更 容 易 满 足 自 己 的 能 量 需 求 。 比 克 福 德 认 为 , 物 种 体 型 普 遍 缩 小 的 现 象 值 得 关 注 。― 我们 最 终 可 能 看 到 粮 食 产 量 下 降 , 野 生 和 家 养 动 物 体 型 变 小 。 虽 然 目 前 猜 测 这 些 因 素 对 粮 食 安全 的 影 响 还 为 时 过 早 , 但 在 全 球 变 暖 的 趋 势 下 , 我 们 必 须 引 起 关 注 。‖ 他 说 。科 学 家 还 担 心 , 由 于 不 同 物 种 缩 小 的 速 率 不 尽 相 同 , 这 种 现 象 可 能 会 影 响 生 态 系 统 的 平衡 。 比 如 , 如 果 老 鼠 缩 小 得 比 蛇 快 , 蛇 可 能 就 没 有 办 法 捕 捉 到 足 够 的 老 鼠 来 满 足 能 量 需 求 。当 然 , 科 学 家 认 为 , 目 前 进 行 细 节 性 的 预 测 还 为 时 过 早 。气 温 升 高 , 动 植 物 缩 小 体 型 适 应科 学 家 认 为 , 动 植 物 普 遍 缩 小 与 全 球 变 暖 有 关 。 那 么 , 气 候 变 化 究 竟 是 如 何 影 响 物 种 的个 头 ? 对 此 , 比 克 福 德 表 示 :― 我 们 还 没 有 完 全 弄 懂 物 种 缩 小 的 原 因 。 不 过 我 们 猜 测 , 体 型 、新 陈 代 谢 率 和 温 度 都 是 相 关 联 的 , 因 此 当 温 度 升 高 时 , 新 陈 代 谢 率 升 高 , 动 物 的 体 型 也 随 之减 小 。 ‖比 克 福 德 和 谢 里 丹 在 研 究 报 告 中 写 道 , 尽 管 与 全 球 变 暖 相 关 的 二 氧 化 碳 浓 度 上 升 有 助 于植 物 生 长 , 但 温 度 、 湿 度 和 营 养 对 它 们 来 说 同 样 重 要 。 因 此 在 一 些 变 得 炎 热 、 干 燥 的 地 区 ,许 多 植 物 难 以 茁 壮 成 长 。 同 时 , 植 物 的 生 长 与 水 息 息 相 关 , 亚 热 带 等 地 区 正 变 得 愈 发 干 燥 ,水 资 源 也 在 减 少 。 即 使 是 在 赤 道 、 高 纬 度 地 区 等 预 计 降 水 量 会 增 加 的 地 方 , 降 水 的 波 动 幅 度增 大 , 也 可 能 导 致 一 段 时 期 的 降 雨 有 限 。另 外 , 许 多 地 区 的 干 旱 可 能 导 致 森 林 大 火 , 并 因 此 减 少 了 土 壤 中 的 氮 含 量 , 而 这 是 植 物生 长 所 必 需 的 养 分 。 为 此 , 植 物 只 好 缩 小 体 型 来 适 应 这 些 波 动 。随 着 植 物 体 型 的 缩 小 , 食 物 链 上 端 的 食 草 动 物 、 食 肉 动 物 必 须 摄 取 比 以 往 更 多 数 量 的 食物 , 来 满 足 自 己 的 能 量 需 求 。 否 则 , 只 好 转 为 捕 食 其 他 物 种 , 或 者 缩 小 体 型 甚 至 死 亡 。( 论 文 作 者 :David Bickford 文 章 来 源 :《 自 然 — 气 候 变 化 》)45

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )Shrinking body size as an ecological response to climate changeAbstract: Determining how climate change will affect global ecology and ecosystemservices is one of the next important frontiers in environmental science. Many species alreadyexhibit smaller sizes as a result of climate change and many others are likely to shrink in responseto continued climate change, following fundamental ecological and metabolic rules. This couldnegatively impact both crop plants and protein sources such as fish that are important for humannutrition. Furthermore, heterogeneity in response is likely to upset ecosystem balances. We discussfuture research directions to better understand the trend and help ameliorate the trophic cascadesand loss of biodiversity that will probably result from continued decreases in organism size.Nature Climate Change原 文 链 接 :http://www.nature.com/nclimate/journal/vaop/ncurrent/full/nclimate1259.html46

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )科 学 家 发 现 合 成 邻 羰 基 酰 胺 新 方 法在 国 家 自 然 基 金 和 科 技 部 ―973‖ 计 划 等 科 学 基 金 资 助 下 , 北 京 大 学 天 然 药 物 及 仿 生 药 物国 家 重 点 实 验 室 焦 宁 教 授 指 导 博 士 生 张 淳 , 近 日 在 国 际 期 刊 《 应 用 化 学 》 上 在 线 发 表 题 为 《 以氧 气 作 为 氧 化 剂 , 铜 催 化 芳 基 乙 醛 和 芳 香 胺 类 化 合 物 的 氧 化 偶 联 反 应 合 成 邻 羰 基 酰 胺 类 化 合物 》 的 论 文 。焦 宁 介 绍 , 邻 羰 基 酰 胺 这 类 结 构 主 要 存 在 于 酶 抑 制 剂 等 生 物 活 性 分 子 ( 如 细 胞 因 子 抑 制剂 , 环 氧 化 物 水 解 酶 抑 制 剂 等 新 型 免 疫 抑 制 剂 ) 中 。 邻 羰 基 酰 胺 类 化 合 物 是 很 多 药 物 及 生 物活 性 分 子 的 重 要 组 成 骨 架 , 同 时 也 是 合 成 其 他 复 杂 结 构 化 合 物 的 重 要 中 间 体 原 料 。课 题 组 使 用 简 单 易 得 的 胺 和 醛 作 为 原 料 , 以 廉 价 低 毒 的 铜 盐 作 为 催 化 剂 , 洁 净 、 绿 色 的氧 气 作 为 氧 化 剂 , 创 建 了 新 的 简 洁 、 高 效 的 邻 羰 基 酰 胺 合 成 方 法 。 由 于 经 过 3 个 C-H( 碳 氢键 ) 和 1 个 N-H( 氮 氢 键 ) 键 的 断 裂 , 副 产 物 为 水 , 从 而 降 低 了 该 类 化 合 物 的 合 成 成 本 , 提高 了 合 成 效 率 并 且 降 低 了 对 环 境 的 污 染 。 该 方 法 兼 容 性 广 、 条 件 温 和 , 在 该 条 件 下 , 一 种orexin( 兴 奋 性 神 经 肽 激 素 的 合 称 ) 受 体 拮 抗 剂 可 以 从 简 单 原 料 实 现 简 便 、 高 效 的 一 步 合 成 ,具 有 广 泛 的 应 用 前 景 。( 论 文 作 者 : 焦 宁 等 文 章 来 源 :《 应 用 化 学 》)47

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )Copper-Catalyzed Aerobic Oxidative Coupling of Aryl Acetaldehydeswith Anilines Leading to α-KetoamidesAbstract: Die Titelreaktion ergibt eine effiziente Route zu -Ketoamiden, gelufigenStruktureinheiten in einer Reihe biologisch aktiver Verbindungen. N-substituierte Aniline sindgeeignete Substrate für diese Umwandlung. Zwei C-H-, eine C-H- und eine N-H-Bindung werdenbei dieser Reaktion gespalten. Molekularer Sauerstoff (1 atm) fungiert als Oxidationsmittel, unddie Reaktion verluft über Disauerstoffaktivierung.Angewandte Chemie原 文 链 接 :http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201105285/abstract48

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )新 研 究 可 让 细 胞 “ 返 老 还 童 ”来 自 斯 坦 福 大 学 的 研 究 人 员 近 日 发 现 了 一 条 与 胰 岛 细 胞 存 活 相 关 的 关 键 信 号 传 导 通 路 ,通 过 激 活 这 条 通 路 便 可 促 使 胰 岛 β 细 胞 ― 返 老 还 童 ‖, 重 新 恢 复 细 胞 分 裂 。 这 一 研 究 成 果 为 推动 科 学 家 们 研 发 出 新 的 糖 尿 病 治 疗 方 案 提 供 了 新 线 索 。 相 关 论 文 发 表 在 10 月 12 日 的 《 自 然 》(Nature) 杂 志 上 。胰 岛 β 细 胞 是 一 种 重 要 的 内 分 泌 细 胞 。 其 主 要 功 能 是 通 过 分 泌 胰 岛 素 来 调 控 体 内 的 血 糖水 平 。 正 常 人 出 生 后 随 着 年 龄 的 增 长 , 机 体 内 的 胰 岛 β 细 胞 的 分 裂 能 力 将 逐 渐 减 退 , 至 10-12岁 时 胰 岛 β 细 胞 的 自 我 复 制 能 力 显 著 下 降 , 进 入 到 一 种 不 分 裂 的 静 止 状 态 。 当 胰 岛 β 细 胞 受到 损 伤 或 破 坏 时 , 胰 岛 素 分 泌 绝 对 或 相 对 不 足 就 会 导 致 I 型 糖 尿 病 发 生 。在 此 项 研 究 中 , 科 研 人 员 发 现 PDGFR( 血 小 板 衍 生 生 长 因 子 受 体 ) 信 号 通 路 对 胰 岛 β 细胞 增 殖 起 重 要 的 调 控 作 用 。 在 小 鼠 试 验 中 , 他 们 发 现 随 着 年 龄 的 增 高 , 小 鼠 胰 岛 β 细 胞 表 面PDGFR 水 平 逐 渐 降 低 并 最 终 导 致 细 胞 丧 失 分 裂 能 力 。 当 研 究 人 员 通 过 人 为 干 预 的 方 法 促 使49

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )PDGFR 表 达 水 平 增 高 时 , 他 们 发 现 这 些 胰 岛 β 细 胞 重 新 获 得 了 自 我 复 制 能 力 , 并 生 成 了 新的 细 胞 。 随 后 , 研 究 人 员 在 人 类 胰 岛 β 细 胞 中 再 度 重 复 了 这 一 实 验 结 果 。― 虽 然 过 去 研 究 人 员 曾 利 用 一 些 其 他 的 技 术 触 发 胰 岛 β 细 胞 重 新 分 裂 , 然 而 获 得 真 正 具有 再 生 能 力 的 胰 岛 β 细 胞 却 仍 面 临 着 一 些 重 大 的 障 碍 , 因 为 这 些 细 胞 虽 然 获 得 了 自 我 复 制 能力 , 然 而 却 丧 失 了 胰 岛 β 细 胞 的 特 性 。 它 们 或 是 丧 失 了 分 泌 胰 岛 素 的 功 能 , 或 是 转 变 为 其 他细 胞 类 型 , 甚 至 出 现 了 生 长 失 控 ,‖ 这 一 项 目 的 负 责 人 Seung Kim 博 士 说 。― 人 类 基 因 组 计 划 的 完 成 以 及 遗 传 工 程 技 术 的 发 展 使 得 我 们 告 别 了 那 个 时 代 。 现 在 利 用这 些 先 进 的 技 术 , 我 们 能 够 全 面 地 了 解 衰 老 胰 岛 β 细 胞 在 基 因 水 平 上 的 变 化 , 并 通 过 系 统 的方 式 来 追 踪 和 研 究 这 些 变 化 ,‖Seung Kim 说 :― 通 过 了 解 胰 岛 β 细 胞 中 基 因 的 表 达 调 控 , 我们 就 有 可 能 开 发 出 有 效 的 策 略 促 使 不 分 裂 的 胰 岛 β 细 胞 以 理 想 的 , 可 控 的 方 式 重 新 恢 复 分裂 。‖通 过 维 持 和 修 复 胰 岛 β 细 胞 的 功 能 来 治 疗 I 型 糖 尿 病 是 目 前 糖 尿 病 治 疗 研 究 的 一 个 热点 , 成 人 的 胰 岛 β 细 胞 丧 失 了 自 我 复 制 能 力 是 目 前 开 展 这 项 研 究 的 主 要 障 碍 之 一 。 新 研 究 不仅 揭 示 了 机 体 调 控 胰 岛 β 细 胞 生 长 和 复 制 的 信 号 机 制 , 并 为 研 究 人 员 开 发 出 安 全 的 糖 尿 病 治疗 策 略 指 明 了 新 的 方 向 。( 论 文 作 者 :Seung K. Kim 文 章 来 源 :《 自 然 》)50

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )PDGF signalling controls age-dependent proliferation in pancreatic[bgr]-cellsAbstract: Determining the signalling pathways that direct tissue expansion is a principalgoal of regenerative biology. Vigorous pancreatic β-cell replication in juvenile mice and humansdeclines with age, and elucidating the basis for this decay may reveal strategies for inducing β-cellexpansion, a long-sought goal for diabetes therapy. Here we show that platelet-derived growthfactor receptor (Pdgfr) signalling controls age-dependent β-cell proliferation in mouse and humanpancreatic islets. With age, declining β-cell Pdgfr levels were accompanied by reductions in β-cellenhancer of zeste homologue 2 (Ezh2) levels and β-cell replication. Conditional inactivation of thePdgfra gene in β-cells accelerated these changes, preventing mouse neonatal β-cell expansion andadult β-cell regeneration. Targeted human PDGFR-α activation in mouse β-cells stimulated Erk1/2phosphorylation, leading to Ezh2-dependent expansion of adult β-cells. Adult human islets lackPDGF signalling competence, but exposure of juvenile human islets to PDGF-AA stimulatedβ-cell proliferation. The discovery of a conserved pathway controlling age-dependent β-cellproliferation indicates new strategies for β-cell expansion.Nature原 文 链 接 :http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature10502.html51

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )新 合 成 基 因 系 统 有 助 了 解 生 物 图 案 形 成在 自 然 界 中 , 细 胞 组 成 重 复 的 图 案 和 结 构 往 往 是 被 精 确 控 制 的 , 而 这 种 排 列 使 生 物 长 成不 同 的 特 定 形 状 。 例 如 , 人 类 每 只 手 只 长 五 只 手 指 , 牛 有 两 只 , 而 马 则 只 有 一 只 。 可 是 , 这些 结 构 是 如 何 形 成 、 原 理 是 什 么 , 对 人 类 而 言 一 直 是 一 个 迷 。 一 个 由 香 港 大 学 、 香 港 浸 会 大学 、 美 国 加 州 大 学 圣 地 亚 哥 分 校 以 及 德 国 马 尔 堡 大 学 的 研 究 人 员 所 组 成 的 研 究 团 队 , 运 用 合成 生 物 学 和 定 量 模 型 手 段 , 设 计 并 制 造 了 一 个 合 成 基 因 系 统 , 并 找 出 其 科 学 原 理 。 该 研 究 的发 现 , 有 助 了 解 生 物 图 案 的 形 成 。 这 项 研 究 刚 刊 登 于 最 新 一 期 国 际 权 威 学 术 期 刊 ─《 科 学 》(Science) 之 中 。研 究 团 队 表 示 , 这 项 研 究 探 究 了 到 底 细 胞 是 如 何 通 过 自 身 的 运 动 和 成 长 而 形 成 美 丽 有 序的 图 案 , 这 是 生 物 学 上 一 个 根 本 的 问 题 。研 究 内 容细 胞 在 时 间 空 间 上 的 有 序 排 列 及 分 布 是 形 成 生 物 结 构 非 常 关 键 的 一 步 , 这 项 研 究 致 力 于探 究 这 个 生 物 学 上 根 本 的 问 题 。具 体 来 说 , 研 究 人 员 运 用 合 成 生 物 学 和 定 量 模 型 的 手 段 , 设 计 制 造 了 一 个 由 两 个 模 块 所组 成 的 合 成 基 因 系 统 。 通 过 这 个 基 因 系 统 , 他 们 能 够 控 制 大 肠 杆 菌 的 运 动 模 式 , 使 其 构 成 一个 重 复 图 案 。 他 们 还 透 过 使 用 数 学 模 型 来 分 析 这 个 系 统 形 成 重 复 图 案 的 原 理 。 而 且 , 他 们 根据 模 型 提 出 的 方 法 , 成 功 实 现 了 条 纹 数 量 的 调 控 。研 究 人 员 设 计 改 造 的 大 肠 杆 菌 能 够 从 一 个 中 心 开 始 长 成 空 间 上 有 序 排 布 的 周 期 性 条 纹状 图 纹 。 此 外 , 研 究 人 员 还 成 功 控 制 了 条 纹 产 生 的 数 量 。 这 为 解 释 生 物 发 育 过 程 中 定 量 控 制结 构 的 形 成 , 提 供 了 一 种 崭 新 的 思 维 及 理 解 。研 究 结 果 及 其 意 义52

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )生 物 如 何 从 一 个 细 胞 发 育 生 长 成 为 一 个 成 熟 的 生 物 体 是 一 个 非 常 复 杂 却 有 序 的 过 程 。 这过 程 涉 及 到 细 胞 分 化 形 成 不 同 类 型 的 细 胞 , 以 及 细 胞 在 空 间 上 的 相 互 协 调 而 形 成 有 序 的 排列 。 对 于 前 者 来 说 , 近 年 来 的 研 究 在 基 因 编 码 干 细 胞 等 领 域 已 经 取 得 了 很 大 的 进 展 。 然 而 ,由 于 生 物 系 统 复 杂 , 人 们 对 后 者 的 认 知 相 对 上 比 较 少 。这 项 研 究 通 过 改 造 细 胞 成 功 制 作 了 一 个 在 时 空 有 序 的 周 期 性 图 案 。 而 且 这 图 案 是 可 预 测和 可 调 改 的 。 这 研 究 结 果 提 醒 我 们 , 在 自 然 界 中 , 重 复 的 图 案 和 结 构 往 往 是 被 精 确 控 制 的 。例 如 , 人 类 每 只 手 只 长 五 只 手 指 , 牛 有 两 只 , 而 马 则 只 有 一 只 ; 人 类 的 脊 椎 有 33 块 脊 椎 骨 ,而 蛇 的 脊 椎 则 可 多 达 300 块 脊 椎 骨 。 在 大 自 然 中 这 些 数 量 严 格 控 制 的 周 期 性 结 构 非 常 普 遍 ,但 是 形 成 这 些 结 构 的 原 理 却 还 是 一 个 迷 。 所 以 要 通 过 基 因 工 程 去 产 生 重 复 结 构 并 控 制 它 们 的数 量 是 一 件 十 分 困 难 的 事 。 这 项 研 究 能 够 简 易 地 改 变 细 菌 长 成 的 条 纹 数 量 , 为 人 们 解 释 动 物身 体 数 量 特 征 的 形 成 机 制 , 及 如 何 控 制 其 生 长 提 供 了 新 的 思 路 。本 研 究 是 一 项 结 合 系 统 生 物 学 (systems biology), 定 量 生 物 学 (quantitative molecularbiology), 合 成 生 物 学 (synthetic biology) 和 物 理 学 (physics) 的 跨 学 科 研 究 。 这 项 研 究 成果 不 但 对 于 形 成 周 期 性 图 纹 以 及 图 纹 数 量 的 调 控 的 机 制 解 释 做 出 了 贡 献 , 而 且 也 显 示 了 合 成和 定 量 生 物 学 在 探 索 生 物 学 基 本 原 理 中 的 作 用 。( 论 文 作 者 : 黄 建 东 等 文 章 来 源 :《 科 学 》)53

2011 年 第 10 期 ( 总 第 期 )Sequential Establishment of Stripe Patterns in an Expanding CellPopulationAbstract: Periodic stripe patterns are ubiquitous in living organisms, yet the underlyingdevelopmental processes are complex and difficultto disentangle. We describe a synthetic geneticcircuit that couples cell density and motility. This system enabled programmedEscherichia colicells to form periodic stripes of high and low cell densities sequentially and autonomously.Theoretical and experimentalanalyses reveal that the spatial structure arises from a recurrentaggregation process at the front of the continuously expandingcell population. The number ofstripes formed could be tuned by modulating the basal expression of a single gene. Theresultsestablish motility control as a simple route to establishing recurrent structures withoutrequiring an extrinsic pacemaker.Science原 文 链 接 :http://www.sciencemag.org/content/334/6053/23854