生物磁受体蛋白MagR/IscA研究进展

铁硫簇蛋白是一类重要的线粒体功能蛋白,在细胞能量代谢、电子传递、底物结合与激活、铁/硫存储、酶促反应、基因表达调控等诸多过程中均发挥了关键作用.铁硫簇蛋白质组装及转运过程一旦发生障碍,必将严重影响细胞内铁的稳态及铁硫蛋白的功能.分子质量约11 ku的铁硫簇蛋白IscA,是铁硫蛋白亚家族hesB高保守性成员之一,能结合铁离子及[2Fe-2S]簇,参与铁硫簇蛋白质合成,因此IscA在铁硫簇组装蛋白与级联反应系统中具有重要的作用.更值得关注的是,2015年谢灿和张生家两个研究组发现IscA1具有磁受体(MagR/MAR)作用,此外,谢灿课题组揭示MagR能与Cry形成磁感应复合物行使磁感应器(magnetic sensor,MagS)功能.尤为重要的是,体内实验表明通过外磁场刺激活化MagR能调控相关磁基因表达,影响神经活动及行为定位.鉴于MagR磁受体的独特功能,张生家等将磁受体的基因定位与远程磁刺激相结合,发明了一种非损伤性的神经调控方法,称之为磁遗传学.本文简要介绍MagR/IscA及其同源基因的始初发现与鉴定历程、进化保守性、独特的生理生物学功能,并凝练出磁遗传假说机制调控模型,以解释MagR/IscA的磁遗传学功能.     

生物地磁响应研究进展

地球上的生物每时每刻都受到地球磁场的影响.本文从介绍磁场及地球磁场入手,详细阐述了生物对地球磁场的磁响应现象.从候鸟到厌氧细菌,大量生物已被证实可对磁场产生生理和行为响应,即表现为磁场影响生物的生理发育,且提供地磁信息作为"罗盘"与"地图",指导动物远距离迁徙或短距离扩散等.关于生物磁响应的机制,目前有两种假说得到广泛认可,即磁颗粒介导的磁受体假说和依赖光并基于自由基对的磁响应假说,而近期由中国科学家提出的磁蛋白生物指南针模型更是引起了广泛关注,但至今尚缺乏生物活体验证.目前,全球变化背景下的地磁场变化面临加剧风险,而国际上(尤其是国内)对生物磁响应现象的研究才刚刚起步,相关研究亟待深入开展,以便为应对地磁场变化提供基于生物磁响应的科学依据.     

复旦大学徐彦辉课题组揭示TET蛋白底物偏好性机制

<正>2015年11月5日,Nature发表了由复旦大学徐彦辉课题组与中国科学院药物所罗成课题组合作完成的论文"Structural insight into substrate preference for TET-mediated oxidation"。该项研究揭示了TET蛋白底物偏好性机制。该论文是徐彦辉课题组在DNA甲基化领域作出的又一突破性成果。该课题组曾于2013年在Cell报道TET蛋白的三维结     

《生物制造》:世界首个体外三维肿瘤模型构建成功

<正>清华大学机械工程系"千人计划"特聘教授孙伟课题组运用自主开发的细胞三维打印技术,在世界上首次构建出Hela细胞(一种子宫颈癌细胞)的体外三维肿瘤模型。相关研究发表于最新一期的《生物制造》(Biofabrication),英国广播公司也对此成果进行了报道,并称之为"令人着迷的技术进展"。     

趋磁细菌蛋白参与磁铁矿生物矿化机制的研究进展

生物矿化是生命体系中的一种重要而又特殊的生理过程。生命体中存在着各种各样的生物矿化产物,从生物体骨骼与牙齿到纳米级的金属氧化物都是生物矿化的产物。生物矿化与普通矿化的最大不同就是其反应过程中有生物分子、生物代谢、细胞以及有机基质的参与。多种生物因素参与的矿化反应,不仅反应条件温和,而且反应产物具有更好的材料性能和生物兼容性,最为典型的是趋磁细菌可以通过生物矿化过程形成尺寸均一、单磁筹的生物膜包裹着的磁性纳米晶体——磁小体。本文主要介绍了趋磁细菌重要磁小体膜蛋白以及铁载体蛋白(铁蛋白)在磁铁矿生物矿化过程中的作用和功能,综述了该领域的最新研究概况。通过对趋磁细菌发生生物矿化过程的深入探讨可进一步揭示生物大分子调控无机矿物生长的分子机制,为仿生合成新型生物材料提供重要的理论依据。     

清除重金属污染

北京大学的IGEM团队运用了一种新的策略,建立起了一套重金属生物检测器(bioreporters)和生物净化器(bioabsorbents)工程。基于逆向工程原理的这个工程为我们打破目前的知识和研究方法的局限性提供了不少的惊喜和希望。"他们(北京大学代表队)细致的实验,精巧的设计和令人惊讶的效果深深打动了我们。"iGEM评奖委员会在颁奖时说。     

新型可控性栓塞剂MNPs-tTF的构建

目的:构建新型的具有可控性且能诱发动物血栓的栓塞剂——磁靶向凝血蛋白,从而为动物血栓模型的建立提供新工具。方法:使用化学共沉淀法合成磁流体(magnetic nanoparticles,MNPs),通过透析对其纯化后用超导量子干涉磁强针(SQUID)测定其磁性能;利用基因工程方法表达截短组织因子(truncated tissue factor,tTF)(又称为凝血蛋白)并纯化与鉴定;采用戊二醛交联法构建磁靶向凝血蛋白(MNPs-tTF),体外分析其磁控靶向性及凝血效力。结果:成功构建了磁靶向凝血蛋白MNPs-tTF,体外实验证实其保留有磁流体MNPs的磁控靶向性,以及凝血蛋白tTF的凝血效力。结论:成功构建了磁靶向凝血蛋白MNPs-tTF,为血栓模型动物的建立提供一种新工具。     

《生物制造》:世界首个体外三维肿瘤模型构建成功

<正>清华大学机械工程系"千人计划"特聘教授孙伟课题组运用自主开发的细胞三维打印技术,在世界上首次构建出Hela细胞(一种子宫颈癌细胞)的体外三维肿瘤模型。相关研究发表于最新一期的《生物制造》(Biofabrication),英国广播公司也对此成果进行了报道,并称之为"令人着迷的技术进展"。据了解,三维打印构建的癌细胞三维结构能够更好地反映体内肿瘤的生长和发育情况,是一种更接近体内癌细胞病变特性的肿瘤模型。其对     

水稻磁性蛋白OsMR的真核表达及活性分析

MagR蛋白是生物体内发现的第一个具有磁感应功能的蛋白质,通过氨基酸序列比对发现在水稻中含有一个与MagR蛋白相似性高达82%的未知蛋白。利用生物信息学分析对水稻OsMR进行蛋白质功能预测,构建pFastBac1表达质粒转染SF9细胞。通过昆虫细胞真核表达带有Fc标签的重组蛋白OsMR后,Western blot被用于检测样本中蛋白质的表达量。再对目的蛋白进行Ni亲和层析,利用瞬态荧光光谱法检测纯化蛋白OsMR的磁感应能力。结果表明,水稻OsMR蛋白与前人研究的MagR磁蛋白在各物种中相似性高达80%;在MagR磁蛋白的关键功能位点Fe-S簇序列完全一致;在进化上始于动植物分化之前且高度保守;跨膜结构域分析表明该蛋白是一个线粒体内膜结合蛋白;信号肽分析表明该蛋白可能是一个核内合成蛋白,并且最终被运送到细胞膜。通过SDS-PAGE与Western blot实验分析,表明OsMR蛋白的相对分子质量为42 000,与预测大小相符。在黑暗条件下,OsMR蛋白的瞬态荧光光谱随磁场的变化而变化,说明OsMR蛋白在体外具有一定的磁场感应能力。     

研发动态

<正>清华大学和中国医科院打印出世界首个体外肿瘤模型清华大学机械工程系特聘教授孙伟课题组与中国医学科学院肿瘤医院程书钧院士课题组合作,运用自主开发的细胞三维打印技术,在世界上首次构建出Hela细胞(一种子宫颈癌细胞)的体外三维肿瘤模型。相关研究发表于最新一期的《生物制造》杂志。三维打印构建的癌细胞三维结构能够更好地反映体内肿瘤的生长和发     

微生物所在竞争性病毒RNA研究中获进展

正众所周知,病毒RNA(或mRNA)的主要功能是作为模板翻译病毒蛋白,然而中国科学院微生物研究所孟颂东课题组近几年发现病毒RNA的新功能,即作为竞争性病毒RNA(competitive virus RNA,cvRNA)直接参与调节病毒复制、感染和病理,cvRNA是该课题组提出的病毒与宿主相互作用的新模式。该课题组最近研究发现乙肝病毒的3个RNA(包括pgRNA,Pre-S和SmRNA)均含有宿主miRNA(微     

北京大学科研人员揭示病原菌耐药新机制

北京大学陈鹏课题组与该校长江学者讲座教授何川课题组合作,于2013年11月3日Nature Chemical Biology在线发表论文,揭示了大肠杆菌多重抗药性调控蛋白MarR的分子机制,证明Cu2＋可作为天然的信号分子（诱导剂）激活Mar R蛋白并引发其介导的多重耐药性。这对于开发对抗多重抗生素耐药病菌感染的新型药物具有重要意义。     

AFM单分子力谱技术及其在活体细胞和菌体表面生物大分子研究中的最新进展

生命活动过程与生物分子内或生物分子间机械力的作用密不可分.原子力显微镜具有极高的力学分辨率,可以在近生理条件下对生物样品进行力学测量,是研究生物体系力学相互作用的理想工具.基于原子力显微镜的单分子力谱(AFM-SMFS)技术可以在单分子、单细胞水平测量生物分子内或生物分子间的相互作用.本文首先扼要介绍了AFM-SMFS技术,包括AFM-SMFS的基本原理、力谱测量及分析方法(蠕虫链模型、自由连接链模型和自由旋转链模型)以及探针的化学修饰方法(硅/氮化硅探针和镀金探针的修饰);重点介绍了利用AFM-SMFS技术对活体细胞表面蛋白(转化生长因子β1、CD20、热休克蛋白以及蛋白酪氨酸激酶)和糖类分子(葡萄糖和甘露糖)的近期研究进展;随后介绍了利用AFM-SMFS技术对活菌体表面蛋白(肝素结合血凝黏附素和Als5p黏附蛋白)和糖类分子(半乳糖、甘露糖、B族碳水化合物、荚膜多糖、α-甘露聚糖、β-甘露聚糖、β-葡聚糖以及几丁质)的近期研究进展;最后对AFM-SMFS技术的缺点和发展前景进行了总结和展望.     

以比生长速率时间曲线为基础的生物群体生长数学模型

构建了一个描述限制性环境条件下生物群体生长规律的数学模型。模型中比生长速率(μ)是时间(t)的函数。模型可以很好地拟合多种生物或生物细胞群体生长的延迟期、指数期和稳定期。该模型参数少,模型参数生物学意义明确,计算简单。     

有预防治疗作用的MERS抗体研制成功

<正>中科院微生物研究所的高福课题组与严景华课题组在中东呼吸系统综合征冠状病毒(MERS)抗体研究方面获得新突破。研究团队成功研发出一株人源化的中和抗体,该抗体无论在MERS病毒感染前和感染后使用,都能有效清除小鼠体内病毒,因此有望成为预防和治疗MERS的候选药物。该成果在线发表于《细胞研究》。研究人员通过表达MERS病毒刺突蛋白(S)上与病毒受体相互作用的结构域(MERS-RBD)免疫小鼠,筛选到     

封面人物

李定忠我国著名的经络学家及皮肤病学专家。１９５５年毕业于北京大学医学院。“七五”、“八五”均为国家级科研课题负责人之一，《可见经络现象》研究为我国夺取国际领先地位。《经穴磁特性》研究对我国经络学、生物磁学作出了新贡献。并即将出版重要著作《中医探秘———经络传导与内病外治机理研究及应用》，它对经络研究及医疗、美容工作，将会产生较大的推动作用。１９９９年担任哈慈科学技术研究院高级顾问，曾组织部分国家课题组专家，在零磁实验室应用SQUID对哈慈五行针进行较为系统的研究，取得重要成果。封面人物     

PNAS：单细胞测序技术应用于癌症无创诊断

2013年12月10日著名学术期刊美国《国家科学院刊）（Proceedings of the National Academy of SciencesUSA）在线发表了北京大学生命科学学院生物动态光学成像中心谢晓亮、白凡课题组与北大肿瘤医院王洁团队合作的研究结果。     

Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1磁小体缺失突变株NM4 Tn5侧翼序列的克隆及功能分析

利用mini-Tn5 lacZ2对格瑞菲斯瓦尔德磁螺菌(Magnetospirillum gryphiswaldense)MSR-1进行转座插入突变, 获得磁小体缺失突变株NM4. 通过锚定PCR(anchored PCR)从NM4中克隆出Tn5插入位点的侧翼序列, 获得长5045 bp的DNA 片段, 其中含有6个ORFs, Tn5插入在ORF4中. 功能互补实验证明该片段与磁小体的合成有关. 对ORF4编码的蛋白进行同源比较和功能分析, 发现ORF4编码的蛋白与Caulobacter crescentus CB15的长为200 AA的趋化蛋白CheYIII的同源性为25% (30/116), 且ORF4编码的蛋白也具有与CheYIII相同的接收磷酸基团的REC结构域, 可进行信号传递, 因此推测ORF4编码的蛋白可能参与磁小体合成过程中的某种(低氧分压或铁离子浓度)信号的转导.     

NIF3类超家族蛋白

NIF3(NGG1p interacting factor 3)类超家族蛋白是一个含有NIF3结构域的超家族,从细菌到哺乳动物存在着较高的保守性。编码该家族蛋白质的mRNA广泛存在于生物的各种组织中。该家族蛋白属于α/β蛋白,该类蛋白质通过自身形成二聚体或与其他蛋白质结合形成复合物发挥生物学功能。现已证明该家族蛋白多与基因的转录有关,在一些哺乳动物中还在神经分化中起关键作用。最近研究表明它还和一些人类疾病有关。虽然该家族蛋白数量众多,广泛存在,但多数为假想蛋白,对其相关功能的研究较少,被归属为"未知功能蛋白质"。也正是因为该家族蛋白数量众多,广泛存在,功能未知,它们已经引起了人们越来越大的研究兴趣。     

《自然》:调控水稻分枝蛋白获遗传学证实

<正>中国农业科学院作物科学研究所万建民课题组与南京农业大学作物遗传与种质改良国家重点实验室合作,首次在遗传和生化层面证实,D53蛋白可作为独脚金内酯信号途径的抑制子,参与调控植物分枝(蘖)的生长发育。相关成果于12月11日在线发表于《自然》杂志。万建民课题组利用一个部分显性水稻矮化多分蘖突变体进行了外源激素处理和内源激素测定。结果表明,d53是一个独脚金内酯不敏感突