“基因程序”让所有植物的祖先征服了旱地

“基因程序”让所有植物的祖先征服了旱地 哥廷根大学培养的两株 Zygnema。C 表示叶绿体，N 表示细胞核，P 表示类核。单细胞丝含有两个叶绿体和一个细胞核。现在，在内布拉斯加-林肯大学的领导下，一个由来自全球 20 个研究机构的 50 名科学家组成的团队绘制了四株古老的Zygnema藻类的基因组图谱，揭开了最早陆地植物的基因创新之路。内布拉斯加大学林肯分校的计算生物学家、该研究的共同通讯作者尹彦斌说："这是一个进化的故事。它回答了最早的陆生植物是如何从水生淡水藻类进化而来这一根本问题。"基因组测序是确定生物体完整遗传物质（DNA）的过程，并将其组装成一个可计算的表示形式。它为研究物种进化和了解遗传多样性提供了宝贵的资源。如果全基因组测序是在基因所在的染色体水平上进行的，则会更有用。绘制海藻基因组图谱揭示了陆生植物的进化过程 Klára Plíhalová/Wikimedia CommonsCC BY-SA 4.0研究人员利用德克萨斯大学奥斯汀分校的藻类培养库中的两个样株和德国哥廷根大学的两个样株，组建了四个多细胞藻类样株。Zygnema属于淡水和半陆生藻类Zygnematophyceae（双星藻属），有4000多个已描述的物种，能适应紫外线、极端干燥和冰冻等极端压力。陆生植物的一个显著特点是它们的多细胞体。多细胞基因与对环境压力的反应密切相关，为植物的适应性奠定了基础。研究人员利用尖端的DNA测序技术，生成了完整的染色体级藻类基因组。通过将这些基因组与其他植物和藻类的基因组进行比较，研究人员发现了双星藻属的基因创新。他们发现了涉及生长和发育、细胞分裂、细胞壁生物合成和重塑的"基因程序"，以及由环境线索触发的基因。基因的共同表达表明，它们共同感知环境并相应地调节植物生长。"我们的基因网络分析揭示了基因的共同表达，特别是那些在陆生植物和裸子植物最后的共同祖先中扩展和获得的细胞壁合成和重塑基因，"Yin说。"我们揭示了平衡环境响应和多细胞细胞生长机制的深层进化根源"。研究人员说，他们的发现将引发进一步的研究，这对生物能源、水的可持续性和碳封存都有重要意义。哥廷根大学的共同通讯作者扬-德-弗里斯（Jan de Vries）说："我们不仅为整个植物科学界提供了宝贵的高质量资源，使他们现在可以探索这些基因组数据，而且我们的分析还发现了环境反应之间错综复杂的联系。"这项研究发表在《自然遗传学》杂志上。 ... PC版： 手机版：

《.细胞生物学 》

《.细胞生物学 》 简介：研究细胞结构、功能及其生命活动规律的学科，涵盖遗传机制、信号传导、增殖分化等核心过程，为揭示疾病机理、开发新型疗法及生物技术提供理论支撑。 亮点：融合分子生物学与生物化学技术，近年突破包括基因编辑、干细胞重编程及单细胞测序，推动再生医学与精准医疗发展。 标签：#分子机制 #细胞动态 #基因编辑 #干细胞技术 #再生医学 #精准医疗 链接：

科学家揭示对基因组健康至关重要的145个基因

科学家揭示对基因组健康至关重要的145个基因 2月14日，《自然》杂志发表了一项新研究，通过对近千个转基因小鼠品系进行系统筛选，发现了一百多个与DNA损伤有关的关键基因。这项工作为癌症进展和神经退行性疾病提供了见解，也为蛋白质抑制剂提供了潜在的治疗途径。基因组包含生物细胞内的所有基因和遗传物质。当基因组稳定时，细胞就能准确地复制和分裂，将正确的遗传信息传递给下一代细胞。尽管基因组非常重要，但人们对影响基因组稳定性、保护、修复和防止 DNA 损伤的遗传因素知之甚少。突破性研究及其影响在这项新研究中，威康-桑格研究所的研究人员与剑桥大学英国痴呆症研究所的合作者一起，着手更好地了解细胞健康的生物学特性，并找出维持基因组稳定性的关键基因。研究小组利用一组转基因小鼠品系，确定了 145 个在增加或减少异常微核结构的形成中起关键作用的基因。这些结构表明基因组不稳定和 DNA 损伤，是衰老和疾病的常见标志。当研究人员敲除DSCC1基因时，基因组不稳定性的增加最为显著，异常微核的形成增加了五倍。缺乏该基因的小鼠具有与人类凝聚素病症患者相似的特征，这进一步强调了这项研究与人类健康的相关性。通过 CRISPR 筛选，研究人员发现DSCC1缺失引发的这种效应可以通过抑制蛋白质 SIRT1 得到部分逆转。这些发现有助于揭示影响人类基因组一生健康和疾病发展的遗传因素。该研究的资深作者、剑桥大学英国痴呆症研究所的加布里埃尔-巴尔穆斯（Gabriel Balmus）教授说："继续探索基因组不稳定性对于开发针对遗传根源的定制治疗方法至关重要，其目标是改善各种疾病的治疗效果和患者的整体生活质量。我们的研究强调了SIRT抑制剂作为治疗粘连蛋白病和其他基因组疾病途径的潜力。它表明，早期干预，特别是针对 SIRT1 的干预，有助于在基因组不稳定性发展之前减轻与之相关的生物变化。"这项研究的第一作者、威康桑格研究所的大卫-亚当斯（David Adams）博士说："基因组稳定性是细胞健康的核心，影响着从癌症到神经变性等一系列疾病，但这一直是一个探索相对不足的研究领域。这项工作历时15年，体现了从大规模、无偏见的基因筛选中可以学到什么。所发现的 145 个基因，尤其是那些与人类疾病相关的基因，为开发治疗癌症和神经发育障碍等基因组不稳定疾病的新疗法提供了有希望的靶点。"研究要点：对基因组造成损害的各种来源包括辐射、化学接触以及 DNA 复制或修复过程中的错误。微核是一种小的异常结构，通常被称为"突变工厂"，其中含有错位的遗传物质，而这些物质本应在细胞核中。它们的存在意味着患癌症和发育障碍等疾病的风险增加。凝聚蛋白病是一组因凝聚蛋白功能障碍而导致的遗传病，凝聚蛋白对细胞分裂过程中染色体的正常组织和分离至关重要。这可能导致一系列发育异常、智力障碍、独特的面部特征和生长迟缓。当 SIRT1 蛋白被抑制时，DNA 损伤就会减少，它们就能挽救与内聚力破坏相关的DSCC1缺失所带来的负面影响。这种作用是通过恢复一种名为 SMC3 的蛋白质的化学水平实现的。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

《.微生物学 》

《.微生物学 》 简介：研究微小生物的学科，涵盖细菌、病毒、真菌等单细胞或多细胞生物的结构、功能及其生态作用。通过揭示微生物的代谢机制与遗传特性，推动医学（如抗生素与疫苗研发）、农业（生物肥料）及工业（发酵技术）等领域的创新应用。 亮点：在公共卫生（如病原体防控）、环境治理（污染物降解）和生物能源开发中发挥关键作用。分子生物学与基因组学技术加速了微生物资源的挖掘，其跨学科特性串联起化学、医学与环境科学的前沿研究。 标签：#微生物研究 #生命科学基础 #抗生素开发 #基因工程 #公共卫生 #环境治理 链接：

中国科学家发现迄今最早多细胞真核生物化石

中国科学家发现迄今最早多细胞真核生物化石 相关研究成果发表于美国《科学》杂志子刊《科学进展》(Science Advances)上。2016年，该所科研团队在燕山地区发现15.6亿年前的宏体多细胞真核生物化石。中国科学院南京地质古生物研究所研究员朱茂炎说：“这一发现将地球上大型多细胞真核生物的出现时间从以前认为的6亿年前提前了将近10亿年，由此我们推断真核生物发生多细胞化的时间应该更早。”为了论证这一推断，该团队成员苗兰云在近8年的时间内，采集了16亿年前地层中的数百件样品，最终发现了微体多细胞真核生物化石。苗兰云介绍，这批发现的化石标本一共278枚，它们是由单列细胞组成的无分枝的丝状体。丝状体最长达860微米，整体结构相对简单，但表现出一定的复杂性，有些丝状体整体向一端均匀收缩，细胞呈柱状、桶状或杯状。特别是在一些标本中，发现了生殖孢子结构。综合化石多种特征和成分的分析比较，表明这些化石属于多细胞真核生物。“通过测量可以表征丝状体形态变化的2个比值和丝状体直径大小分布频率，我们发现这些丝状体在形态上呈现连续过渡、变化的特征，这表明它们属于同一个物种。同时，这些丝状体和前人在燕山地区发现的‘壮丽青山藻’化石形态和大小相似，所以本次研究将其归入同一个属种。”苗兰云说。据介绍，目前学界普遍接受的真核生物最早化石记录发现于中国华北和澳大利亚北部距今约16.5亿年之前的古元古代晚期地层中。“壮丽青山藻”的出现时间仅仅稍晚于这些最古老的单细胞真核化石，表明真核生物出现之后便迅速发生了复杂得多的细胞化演化。“如果‘壮丽青山藻’可以确认为是营光合作用的真核藻类，那么真核生物最后的共同祖先应不晚于16.3亿年之前的古元古代晚期，比当前学界普遍接受的时间提前了近6亿年之久。”朱茂炎称，这为进一步揭示复杂生命的起源和早期演化过程的奥秘以及元古宙地球环境演变提供了新的思考。 ... PC版： 手机版：

解码抑郁症：全球研究揭示200多种相关基因

解码抑郁症：全球研究揭示200多种相关基因 这项发表在《自然-遗传学》（Nature Genetics）杂志上的研究发现了 50 多个新的遗传位点（位点是染色体上的一个特定位置）和 205 个与抑郁症相关的新基因，这是首次对不同血统群体参与者的重度抑郁症遗传学进行大规模的全球性研究。这项研究还展示了药物再利用的潜力，因为其中发现的一个基因编码了一种常见糖尿病药物所针对的蛋白质，同时也为可能开发的治疗抑郁症的药物指出了新的靶点。抑郁症研究中的基因多样性抑郁症是一种非常常见的疾病，但人们对它的发病机制仍然知之甚少。利用大数据进行的基因研究为了解这种疾病提供了新的途径，并发现了数十种与抑郁症有关的基因，其中每种基因单独使用只会使患病风险略有增加。它还有助于找到新的药物靶点，但迄今为止的研究主要集中在欧洲血统的人身上，研究人员说这是一个重大缺陷，尤其是对于抑郁症这样复杂的疾病。这篇新论文采用了多种基因研究方法，包括全基因组关联研究、对以前发表的数据进行荟萃分析以及全转录组关联研究。国际研究小组审查了来自多个国家的 21 个研究队列的基因数据，其中包括近 100 万名非洲裔、东亚裔、南亚裔和西班牙裔/拉丁美洲裔的研究参与者，包括 88,316 名重度抑郁症患者。这项研究在确定与抑郁风险有关的基因方面取得了重大进展，既发现了新的联系，也加强了先前的证据，并展示了一些对药物开发有潜在影响的基因，如 NDUFAF3。NDUFAF3 编码的蛋白质以前曾被认为与情绪不稳定有关，而二甲双胍是治疗 2 型糖尿病的一线药物。对二甲双胍的动物研究表明，它可能与抑郁和焦虑的减少有关，因此这一最新发现进一步表明，可能有必要对二甲双胍和抑郁进行更多的研究。研究中发现的其他基因可能与抑郁症有生物学上的联系，如与一种参与目标定向行为的神经递质有关的基因，以及编码一种以前与多种神经系统疾病有关的蛋白质的基因。显示非洲、欧洲、东亚和西班牙/拉丁美洲群体之间全基因组遗传相关性的曲线图。着色的深浅反映了相关性的强弱。每个单元格中还显示了估计系数和标准误差。我们只显示标准误差小于 0.3 的估计值；否则，该区域将显示为灰色。抑郁症治疗的新视野令人惊讶的是，研究人员发现抑郁症在不同祖先群体中的遗传点击率重叠程度低于预期，约为30%（根据研究小组开发的一种新方法，该方法用于衡量在一个祖先群体中发现的遗传关联适用于另一个祖先群体的程度），这比之前在其他性状和疾病中发现的重叠程度要低。因此，在不同样本中研究抑郁症更为重要，因为有些研究结果可能是针对特定祖先的。主要作者 Karoline Kuchenbaecker 教授（UCL 精神病学和 UCL 遗传学研究所）说："我们在这里毫无疑问地表明，除非我们克服遗传学研究中的欧洲中心主义偏见，在全世界不同人群中寻找病因，否则我们对抑郁症等复杂疾病的了解仍将是不全面的。""以前发现与抑郁症风险有关的许多基因实际上可能只影响欧洲血统人群的抑郁症风险，因此，为了使基因研究有助于开发出能够帮助所有血统人群的新药，我们的基因数据集必须具有适当的多样性。"库琴拜克教授与孟祥瑞博士、博士研究员乔治娜-纳沃利（Georgina Navoly）和奥尔加-吉安纳科普洛（Olga Giannakopoulou）博士共同领导了这项研究，参与研究的合作联盟包括精神病基因组学联盟重度抑郁障碍工作组、中国嘉道理生物库合作组、23andMe研究团队、基因与健康研究团队和日本生物数据库项目。Kuchenbaecker 教授补充说："这是第一阶段的发现工作，因此还需要更多的工作来确认这些新靶点，但首先找到这些靶点是一个巨大而重要的挑战，尤其是对于这种急需新药治疗的疾病来说。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：