7-2 客户文章--附图

目前已协助多领域科学家发表论文70余篇,影响因子累计超过600分。

外显子组测序发表文章示例:

Identification of TRA2B-DNAH5 fusion as a novel oncogenic driver in human lung squamous cell carcinoma. Cell Res. 2016. (IF=14.812)

摘要:中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所研究组的最新研究成果发表在国际学术期刊Cell Research上,该研究鉴定出人肺鳞癌中一个新的致病融合基因TRA2B-DNAH5,并揭示了该致病基因的作用机制及潜在的治疗药物。
全球范围内肺癌的发病率和死亡率高居不下。 非小细胞肺癌约占所有肺癌的80%左右,主要包括肺腺癌和肺鳞癌。对于肺癌的治疗,与传统的放疗和化疗相比,分子靶向治疗是一种极具前景的治疗方法,而这项治疗技术的发展在极大程度上依赖于肺癌中致病基因的发现。随着基因组学和测序技术的发展,越来越多的致病基因被鉴定。目前肺腺癌中致病基因图谱已经比较清楚。季红斌研究组一直致力于肺癌致病基因的鉴定,在前期工作中揭示了约90%非吸烟人群来源的肺腺癌中的关键致病基因图谱,之前就通过外显子芯片分析的方法,成功地在肺腺癌中鉴定了RET融合基因(Cell Res 2012)并发明了一种用于检测RET融合基因的方法(ZL 2012 1 0069592.3)。相对而言,肺鳞癌致病基因的发现非常之少,这在很大程度上限制了肺鳞癌中分子靶向治疗的发展。
在该研究中,首先通过外显子芯片分析、5’RACE及测序的方法,在肺鳞癌样本中成功地鉴定一个新的驱动基因:TRA2B-DNAH5融合基因。研究人员通过RT-PCR的方法对163例肺鳞癌样本进行分析,发现其中5例 (3.1%)具有TRA2B-DNAH5融合基因。一系列功能研究结果表明,TRA2B-DNAH5融合基因是一个致病融合基因。机制研究发现TRA2B-DNAH5融合基因通过SIRT6-ERK1/2-MMP1 信号轴来促进肺鳞癌的恶性进展。裸鼠移植瘤模型的实验结果揭示MEK1/2抑制剂Selumetinib可以有效抑制TRA2B-DNAH5融合基因的肺鳞癌恶性进展。Selumetinib已经在黑色素瘤临床三期试验中。该研究提示Selumetinib有可能成为靶向治疗具有TRA2B-DNAH5融合基因的肺鳞癌患者的潜在药物,为临床上这类肺癌患者提供新的治疗方案。

Exome sequencing identifies an MLL3 gene germ line mutation in a pedigree of colorectal cancer and acute myeloid leukemia. Blood.2013. (IF=13.164)

摘要:本文对癌症家系中的4个患有不同癌症的患者分别进行了外显子测序,确定了位于7号染色体 MLL3基因的插入突变,产生了阅读框的移位,导致密码子提前停止,导致了癌症的表型。这是有史以来第一个MLL3突变的家系报道,和其他证据一起证实了MLL3是一个关键的抑癌基因。另外,MLL3蛋白是组蛋白甲基化过程中起作用的酶,本文提示MLL3可能是一个很好的癌症药物靶点,另外也暗示了甲基化的平衡在癌症中至关重要。

Whole exome sequencing identifies a novel DFNA9 mutation, C162Y. Clin Genet.2012. (IF=3.326)

摘要:该文章对来自中国家庭的常染色体显性非综合征的感觉神经听力丧失进行了分析。本文使用新一代高通量测序技术,结合外显子组捕获测序和Sanger测 序,在中国近亲家庭中发现了凝血因子同源物(COCH)基因中的一种新的错义突变。该错义突变位于凝血因子同源物的第七外显子(c.889G>A; p.C162Y)上,这种错义突变疾病在这个大家系中随疾病表型分离,很可能导致迟发型耳聋。未来将会侧重于这个突变的功能进行研究。

Mutations in proteasome subunit β type 8 cause chromic atypical neutrophilic dermatosis with lipodystrophy and elevated temperature with evidence of genetic and phenotypic heterogeneity. 2012

摘要:慢性非典型嗜中性皮病伴随脂肪代谢障碍和体温升高(CANDLE syndrome)是一种近期在儿童中发现的自发炎症综合征。本文中我们对9个CANDLE综合征患者的临床特征、遗传因素和免疫调节异常进行了研究。所 有患者的基因组均进行了蛋白激酶β亚基8型进行了突变筛选。并对其中3个患者中血清的炎症因子水平进行了测定。利用免疫组化技术对皮肤样品进行了评估,分 别对4个和3个患者中的血液微阵列谱和STAT-1磷酸化进行了测定。1个患者在PSMB8基因中发生了一个纯合新的无意突变 (c.405C>A),导致蛋白的截断;4个患者发现了纯合的与先前报道的错意突变(c.224C>T),另外2个患者为杂合突变;有1个患 者在PSMB8基因中没有突变发生。通过对750例健康对照序列测定表明没有序列的改变。在4个相同的突变患者中,只有个患者具有相同的单体型,表明这是 一个突变热点。PSMB8突变阳性和隐性患者的干扰素诱导蛋白10均表现高水平表达。单核细胞趋化蛋白1、白介素6和白介素1受体的拮抗体的水平均中等升 高。微阵列谱和单核白细胞STAT-1的激活表明这是一种独特的IFN信号标志物,与其他自发炎症疾病不同。CANDLE综合征是由PSMB8突变导致 的,近期报道该基因在成人中导致JMP综合征(关节挛缩、肌肉萎缩、小红细胞性贫血和脂膜炎诱导的小儿发作性脂肪代谢障碍)。我们扩大了对该种新型自发炎 症综合征的临床和病例描述,同时详述了PSMB8相关疾病的临床和遗传疾病谱。IFN可能是炎症反应的关键调节物,可能提供一个治疗靶点。

空白全基因组重测序发表文章示例:

The genomic and functional landscapes of developmental plasticity in the American cockroach. Nature Communications. 2018. (IF=11.329)

摘要:
【研究背景】
蟑螂,学名蜚蠊,地球上最古老的、也是与人类最接近的昆虫种类之一,在中国有个家喻户晓的名字——“打不死”的“小强”。在热带和亚热带地区,蟑螂肆意滋生,传播致病微生物,危害公共健康。其实除了作为害虫之外,蟑螂也具有药用和经济价值,在《本草纲目》和《神农本草经》等中医百科中均有详细记载,其乙醇提取物已被开发为处方药用于伤口愈合和组织修复。
在所有的“居家”蟑螂中,美洲大蠊(也称美洲蟑螂)体型最大,长度可达53毫米,具有快速生长,蜕皮后变态,高繁殖力和显著的组织再生能力,可作为一个潜在的生物学研究模型。
华南师范大学生命科学学院和昆虫科学与技术研究所李胜教授团队与中科院上海植物生理生态研究所詹帅研究员等合作研究了美洲大蠊发育可塑性的基因组与功能诠释,相关成果于2018年3月20日在《Nature》子刊《Nature Communications》上在线发表,并被作为同期Research Highlight重点推荐。
贝瑞基因有幸参与了其中的全基因组de novo测序分析及全转录组测序分析。

【研究策略】
选样:
美洲大蠊(P. americana)
澳洲大蠊(P. australasiae)
黑胸大蠊(P. fuliginosa)

测序策略:
测序平台:Illumina、PacBio
测序类型:
1、de novo测序 Illumina平台获得超过1Tb的数据,覆盖度98-100%。
(1)美洲大蠊 P.americana 测序深度295X
组装得到3.38Gb基因组序列(N50长度为333kb);
预测了21,336种蛋白质编码基因,其中95%被检测到表达;
进行了完整性评估,结果显示基因组是高质量的。
(2)澳洲大蠊 P. australasiae 测序深度40X
(3)黑胸大蠊 P. fuliginosa 测序深度40X
2、全长转录组测序 PacBio平台
插入片段为1-2Kb,2-3Kb和3-6Kb,三个独立文库共产生17.5Gb转录组测序数据。

生物学重复:所有实验,至少进行三次生物重复,并且在每个生物重复中使用30只生物体。

【研究成果】
1、测序和组装了3.38Gb的美洲大蠊基因组,并进行了注释和分析;
2、对美洲大蠊进行了进化分析,发现美洲大蠊和白蚁的遗传距离更接近,白蚁是由蟑螂演化而来;
3、从感受器家族、解毒系统和先天免疫与抗菌肽等方面研究和分析了蟑螂如何适应环境;
4、研究发现美洲大蠊蜕皮和变态发育的信号通路;
5、研究发现美洲大蠊可通过单性生殖来实现大量繁殖;
6、研究发现美洲大蠊强大的断肢再生能力所依赖的信号通路和作用机制,以及未来将此应用于医药的可能性;
7、将美洲大蠊作为潜在生物学遗传模型的可能性分析。

NOG1 increases grain production in rice. Nature Communications. 2017. (IF=11.329)

摘要:水稻穗粒数是决定水稻产量的关键因素。中国农业大学孙传清和谭禄宾团队克隆了水稻穗粒数相关基因NUMBER OF GRAINS 1 (NOG1),该基因可增加水稻穗粒数而对穗数、开花期、结实率、粒重等其他产量相关性状没有负面影响,该研究结果。
研究人员利用包含野生稻血缘的导入系SIL176与多粒品种Guichao 2构建的遗传连锁图克隆了一个控制水稻穗粒数的QTL位点NOG1。进一步分析表明,该位点包含一个编码烯酰-CoA水合酶/异构酶蛋白(enoyl-CoA hydratase/isomerase)的基因。穗粒数较多的Guichao 2等水稻栽培品种中,NOG1基因启动子区域中包含两个拷贝的12bp片段;而在穗粒数较少的野生稻中,NOG1启动子区域只含有一个拷贝的12bp片段。多出的12bp片段插入增加了NGO1基因的表达,最终导致了栽培品种穗粒数的增加。
研究人员证实,增加NOG1基因可以极大提高水稻的穗粒数和产量。其中,中花17(一个12bp片段)可增产25.8%,特青(两个12bp片段)可增产19.5%。
该基因的发现不仅增加了我们对水稻产量调控分子机理的理解,也为培育高产水稻品种提供了新的基因资源。

A natural tandem array alleviates epigenetic repression of IPA1 and leads to superior yielding rice. Nature Communications. 2017. (IF=11.329)

摘要:中科院遗传与发育生物学研究所李家洋研究组与中国科学院植物生理生态研究所何祖华研究组等合作,利用超级稻品种甬优12的原始育种品系,通过图位克隆的方法,克隆了调控株型的主效位点qWS8/ipa1-2D,该位点位于IPA1基因上游的一段大片段三元串联重复序列,这一基因组结构变异导致了IPA1启动子区甲基化水平降低,IPA1基因表达量上升,从而使植株出现理想株型的表型,并同时具有适当的分蘖数。根据基因组重测序结果,推测该新位点大约上世纪60年度起源于我国东南沿海。
进一步研究表明,IPA1对株型有着精细的剂量调控效应,利用IPA1的不同等位位点,实现IPA1的适度表达是形成大穗、适当分蘖和粗秆抗倒理想株型的关键。利用ipa1(现定名为ipa1-1d )及ipa1-2d新位点,与嘉兴农科院合作育成了嘉优中科系列品种,增产效果显著,实现了超级稻新品种的分子设计育种。该研究为今后水稻理想株型的分子设计育种提供了重要遗传资源和技术途径,并为进一步解析水稻株型精细调控机理和水稻新品种设计培育奠定了基础。这一研究结果公布在3月20日的Nature Communications杂志上。

Genome-wide association studies dissect the genetic networks underlying agronomical traits in soybean. Genome Biology. 2017. (IF=11.12)

摘要:中国科学院遗传与发育生物学研究所田志喜团队采用GWAS分析,解析了大豆的复杂农艺性状之间的遗传调控网络。具体研究思路如下:
1、809份材料组成的自然群体
考虑到高低纬度对性状差异的影响,设置了不同纬度种植,整合两年三点的表型数据。表型共测量84个性状,包括45个形态方面的表型,和39个品质方面的表型(通过GC-MS测量)。
2、全基因组关联分析解析84个性状
84个性状表型具有不同的分布规律(正态分布、偏斜分布、严重偏斜分布,case vs control分布)。将809份材料的表型随机打乱进行置换检验,对四种分布设置不同的显著阈值进行主要显著关联位点挑选。共在54个性状中检测到150个显著关联的位点区域(SAL)。
3、位点(基因座)间的上位性效应分析
不同基因间的相互作用普遍存在,前人研究发现GWAS分析时互作的基因中一个基因检测到一个很强的显著信号,会掩盖掉与之相互作用的基因的信号。因此根据强显著信号的等位基因类型,将材料分成两个亚群,分别进行GWAS分析,在某种等位基因类型下可以检测到与之互作的基因的显著信号。
根据不同基因互作的研究思路,将之前检测到的所有的显著信号根据等位基因类型分成两个亚群分别进行GWAS,结合置换检验,挑选两次关联的显著关联信号。
4、脂肪酸含量的遗传解析
大豆是一个重要的油料作物,前人研究发现3个控制脂肪酸合成的基因,本研究的油脂相关性状的显著关联信号检测到5个脂肪酸合成的相关基因以及6个油脂合成的相关基因,这14个基因在不同等位基因之间均存在显著的差异。
研究发现高含油量等位基因的积累与总脂肪酸含量成正比;其次,分析了高低纬度之间的总脂肪酸含量,结果发现总脂肪酸含量在高纬度材料中积累更多,高含油量等位基因类型在高纬度材料中积累更多。
5、性状之间遗传网络的构建
84个性状共分为7大类,性状之间相关性分析表明不同类型的性状之间存在显著相关。将显著关联信号定位于基因组上,发现不同性状显著信号存在共定位。
GWAS结果在57个性状检测到245个显著信号区域(SAL),用这些SAL及其对应的性状构建性状间的遗传调控网络。性状与显著信号之间直接关联,信号与信号直接通过inter-LD关联。结果发现同一类的性状趋于聚在一起,一些显著信号与多个性状相关联,因此探索了这些区域是存在一因多效还是紧密连锁。结果发现是一因多效的作用。

A PP2C-1 Allele Underlying a Quantitative Trait Locus Enhances Soybean 100- Seed Weight. Molecular Plant. 2017. (IF=7.142)

摘要:大豆是我国重要的粮食作物和经济作物,是植物蛋白和油分的重要来源。百粒重是大豆产量的重要构成因子,因此是大豆育种的重要目标性状。尽管大豆百粒重种质资源筛选和遗传研究工作开始很早,但有关大豆百粒重基因的克隆,种子形成的分子机制等研究尚不清楚。中国科学院遗传与发育生物学研究所张劲松研究员和陈受宜研究员领导的研究团队与黑龙江省农科院大豆所满为群研究员和耕作所来永才研究员团队等合作,在Molecular Plant发表了研究论文,首次克隆了大豆百粒重QTL基因大豆磷酸酶2C(PP2C-1),揭示了基因功能,并鉴定了优异等位变异。功能分析发现,该基因的优异等位变异PP2C-1能与油菜素内酯BR信号通路的转录因子如GmBZR1等相互作用,通过去磷酸化从而激活这些转录因子,促进下游控制种子大小的基因表达以提高粒重。后续研究可以将PP2C-1基因型通过杂交导入到不含该位点的大豆品种中,从而提高产量潜力,对于大豆育种具有重要意义。

Natural Variation in the Promoter of GSE5 Contributes to Grain Size Diversity in Rice.Molecular Plant. 2017. (IF=7.142)

摘要:中国科学院遗传与发育生物学研究所李云海研究组与中国水稻研究所钱前研究组和中国科学院植物研究所的葛颂研究组合作的一篇研究论文在线发表在国际著名学术杂志《Cell》子刊《Molecular Plant》杂志。该研究揭示了水稻种子大小研究进展。李云海研究组的助理研究员段朋根和博士后徐劲松为该论文的共同第一作者,李云海研究员为论文通讯作者。
水稻是我国的主要粮食作物之一,其产量主要由粒重、穗粒数和有效穗数决定。因此水稻的籽粒大小影响着水稻的产量。水稻育种家正在利用籽粒大小自然变异改良水稻产量和品质。目前已经克隆了一些控制水稻籽粒大小的重要基因,但水稻籽粒大小调控的分子机理仍不清楚,且只有很少几个籽粒大小基因的等位变异已被育种家广泛利用。
研究通过对102份籼稻品种进行基因组测序,对籽粒大小进行表型分析,通过全基因组关联分析和基因表达分析,定位到一个控制粒宽的关键数量性状位点GSE5。通过基因表达分析、基因敲除和转基因功能互补验证等方法证明GSE5基因在不同水稻品种间的差异表达是造成粒宽差异的主要原因。研究发现部分籼稻品种GSE5启动子有950碱基缺失(DEL1),大部分粳稻品种GSE5启动子有1.2kb缺失(DEL2),DEL1和DEL2降低了GSE5表达量,从而导致籽粒变宽。在46.1%的籼稻品种中, GSE5启动子含有DEL1和367 bp 插入,而81.3%的粳稻品种GSE5启动子含有DEL2。研究表明籼稻品种中DEL1和粳稻品种中的DEL2均造成GSE5基因表达量的下降,导致粒宽增加。运用CRISPR/Cas9技术敲除GSE5基因可以使籽粒进一步变宽、粒重增加。相反,GSE5过表达植株种子细长。GSE5通过影响种子的细胞数目来控制籽粒宽度。现代栽培稻是通过普通野生稻进化而来,对不同地区普通野生稻GSE5的序列分析表明,现代栽培稻中GSE5的不同单倍型是从不同的野生稻选育而来。该研究阐明了籼稻品种间和籼粳亚种之间粒宽差异的分子遗传基础,有望进一步利用GSE5基因改良水稻籽粒大小和产量,对于水稻高产育种具有重大意义。

Photoactivation and inactivation of Arabidopsis cryptochrome 2 . 2016. (IF=34.67)

Qin Wang, Zecheng Zuo,et al.,Photoactivation and inactivation of Arabidopsis cryptochrome 2.Science 21 Oct 2016: Vol. 354, Issue 6310, pp. 343-347 DOI: 10.1126/science.aaf9030
摘要:研究首次解析了植物蓝光受体原初光反应的分子机制,为未来提高农林作物光合作用效率,精准调控农林作物花期等农业生产关键技术的开发利用提供重要的理论基础,对我国乃至全球农业的基础研究具有重要意义,标志着福建农林大学在光信号传导研究方面取得了重大突破,并在该研究领域处于国际领先水平。
福建农林大学科学家的研究证明了植物隐花色素的光诱导蛋白质二聚化反应为其原初光反应的关键步骤,同时发现了隐花色素的二聚化反应受到两个隐花色素抑制因子(BIC)的调控以决定植物光受体的活性与信号強弱, 进而调控光合作用、光形态建成、以及开花时间等植物生长发育进程。该研究同时发现人类隐花色素也具有二聚化反应。

Resequencing 302 wild and cuultivated accessions identifies genes related to domestication and improvement in soybea. Nat Biotechnol. 2015. (IF=41.5)

摘要:本文对302份代表性大豆种质进行了深度重测序(≥11x)和基因组分析,结果表明大豆在驯化和改良过程中遗传多态性明显降低,暗示大豆具有明显的选择瓶颈效应。利用XP-CLR方法在驯化阶段(野生大豆 —> 农家种)鉴定出121个强选择信号,在品种改良阶段(农家种 —> 栽培品种)鉴定出109个强选择信号。为了明确这些选择信号所对应的性状,对种子大小、种皮颜色、生长习性、油含量等性状做了全基因组关联(GWAS)分析,找出一系列显著关联位点。进而把选择信号、GWAS信号以及前人研究的油含量QTLs相整合,发现很多选择信号和油相关的性状有关,说明大豆产油性状受人工选择较多,形成复杂的网络系统共同调控油的代谢,从而引起不同种质油相关性状的变异。研究还定位了一些重要农艺性状的调控位点,并且明确了一些基因在区域化选择中的作用,例如控制花周期的E1,控制生长习性的Dt1,控制绒毛颜色的T 等。这为大豆重要农艺性状调控网络的研究奠定了重要基础。

Development and application of a set of breeder-friendly SNP markers for genetic analyses and molecular breeding of rice. Theor Appl Genet. 2011. (IF=4.132)

摘要:SNP是植物基因组中存在最广泛的DNA标记。在本研究中,利用2个籼稻品种明恢63和珍汕97间的54,465 SNPs,以及明恢63和日本晴间的20,705 SNPs,我们发现并利用PCR和Sanger测序证实了1,633个分布较好的SNPs。在这些SNPs中,对来源于全球22个水稻国家的300个代表 性水稻自交系中进一步分析其遗传多样性筛选到了372个SNPs。利用这一组SNPs,我们能够揭示熟知的籼稻-粳稻亚种特异性差异以及籼粳稻的地域差 异。此外,我们的SNP结果揭示了籼粳稻品种中不同水稻染色体的单体型多样性中的一些共同和差异模式,该研究结果提示在水稻驯化和进化过程中,不同进化力 可能在水稻基因组的特定区域起作用。结果证实这些SNPs在涉及籼-粳和粳-粳的水稻分子育种研究中可以作为大范围基因分型中用作锚定SNPs。

空白转录组测序发表文章示例:

Reprogramming of H3K9me3-dependent heterochromatin during mammalian embryo development. 2018. Nature Cell Biology. (IF=20.060)

摘要:
H3K9me3是一种常见的抑制性组蛋白修饰,主要与异染色质的形成有关,在成体细胞中大量存在于逆转座子及部分基因启动子区域,通常被认为是细胞间命运转换的壁垒。前期研究发现在iPS细胞诱导及体细胞核移植(SCNT)的过程中人为去除H3K9me3修饰,可以极大的提高重编程效率。2018年4月23日,同济大学高绍荣教授和张勇教授课题组再次合作,在Nature Cell Biology杂志在线发表题为“Reprogramming of H3K9me3-dependent heterochromatin during mammalian embryo development”的文章。首次在全基因组水平上揭示了小鼠植入前及植入后胚胎发育过程中异染色质修饰H3K9me3的建立过程,并阐释了异染色质修饰H3K9me3对于植入前胚胎中逆转座子 (Retro-transposons) 沉默起到的重要作用。

The genomic and functional landscapes of developmental plasticity in the American cockroach. Nature Communications. 2018. (IF=11.329)

摘要:
【研究背景】
蟑螂,学名蜚蠊,地球上最古老的、也是与人类最接近的昆虫种类之一,在中国有个家喻户晓的名字——“打不死”的“小强”。在热带和亚热带地区,蟑螂肆意滋生,传播致病微生物,危害公共健康。其实除了作为害虫之外,蟑螂也具有药用和经济价值,在《本草纲目》和《神农本草经》等中医百科中均有详细记载,其乙醇提取物已被开发为处方药用于伤口愈合和组织修复。
在所有的“居家”蟑螂中,美洲大蠊(也称美洲蟑螂)体型最大,长度可达53毫米,具有快速生长,蜕皮后变态,高繁殖力和显著的组织再生能力,可作为一个潜在的生物学研究模型。
华南师范大学生命科学学院和昆虫科学与技术研究所李胜教授团队与中科院上海植物生理生态研究所詹帅研究员等合作研究了美洲大蠊发育可塑性的基因组与功能诠释,相关成果于2018年3月20日在《Nature》子刊《Nature Communications》上在线发表,并被作为同期Research Highlight重点推荐。
贝瑞基因有幸参与了其中的全基因组de novo测序分析及全转录组测序分析。

【研究策略】
选样:
美洲大蠊(P. americana)
澳洲大蠊(P. australasiae)
黑胸大蠊(P. fuliginosa)

测序策略:
测序平台:Illumina、PacBio
测序类型:
1、de novo测序 Illumina平台获得超过1Tb的数据,覆盖度98-100%。
(1)美洲大蠊 P.americana 测序深度295X
组装得到3.38Gb基因组序列(N50长度为333kb);
预测了21,336种蛋白质编码基因,其中95%被检测到表达;
进行了完整性评估,结果显示基因组是高质量的。
(2)澳洲大蠊 P. australasiae 测序深度40X
(3)黑胸大蠊 P. fuliginosa 测序深度40X
2、全长转录组测序 PacBio平台
插入片段为1-2Kb,2-3Kb和3-6Kb,三个独立文库共产生17.5Gb转录组测序数据。

生物学重复:所有实验,至少进行三次生物重复,并且在每个生物重复中使用30只生物体。

【研究成果】
1、测序和组装了3.38Gb的美洲大蠊基因组,并进行了注释和分析;
2、对美洲大蠊进行了进化分析,发现美洲大蠊和白蚁的遗传距离更接近,白蚁是由蟑螂演化而来;
3、从感受器家族、解毒系统和先天免疫与抗菌肽等方面研究和分析了蟑螂如何适应环境;
4、研究发现美洲大蠊蜕皮和变态发育的信号通路;
5、研究发现美洲大蠊可通过单性生殖来实现大量繁殖;
6、研究发现美洲大蠊强大的断肢再生能力所依赖的信号通路和作用机制,以及未来将此应用于医药的可能性;
7、将美洲大蠊作为潜在生物学遗传模型的可能性分析。

Photoactivation and inactivation of Arabidopsis cryptochrome 2. Science. (2016) (IF=34.661)

摘要:福建农林大学,加州大学洛杉矶分校,吉林大学研究人员联合发表的这篇文章,首次解析了生物最古老的光受体之一——隐花色素的工作机制,确定了隐花色素在不同光信号下的活性表现,为未来提高农林作物光合作用效率,精准调控农林作物花期等农业生产关键技术的开发利用提供重要的理论基础。尽管看似被动,但植物会相互发动战争,使自己比竞争者更快速地生长并吸收阳光。如果一株植物被另一株所遮蔽,它会失去生存所必需的阳光。为了躲避这种致命的遮蔽,植物具有一些光感受器,在遭到其他植物遮蔽的威胁时可以拉响内部警报。它们的感受器可以检测红光和蓝光耗尽来区别附近侵犯的植物。

The metabolic ER stress sensor IRE1α suppresses alternative activation of macrophages and impairs energy expenditure in obesity. Nature Immunology. 2017. (IF=19.381)

摘要:国际学术权威刊物自然出版集团旗下、免疫学领域顶级期刊《Nature Immunology》杂志上在线发表了武汉大学生命科学学院刘勇课题组和中国科学院上海生命科学研究院营养科学研究所段胜仲研究组合作的研究成果。研究工作揭示了内质网应激感应蛋白IRE1α通过调控巨噬细胞的极性活化影响机体的能量平衡,在肥胖与相关代谢疾病的发生发展中发挥重要的功能。

巨噬细胞介导的慢性炎症是肥胖诱发胰岛素抵抗与2型糖尿病的关键环节。在代谢正常的脂肪组织中,存在大量处于替代性激活(又称M2极性激活)状态的巨噬细胞,通过抑制炎症的作用参与维持脂肪组织的胰岛素敏感性和代谢功能;而在营养过剩与肥胖发生过程中,白色脂肪组织中驻有大量侵润的处于经典激活(又称M1极性激活)状态的巨噬细胞,通过分泌各种炎性因子促进代谢性炎症的发生。在肥胖病人的代谢组织包括脂肪组织中,又同时呈现炎症与内质网应激(ER stress)并存的状况。真核细胞中,当内质网难以承担未折叠蛋白负荷或脂质代谢发生异常时,都会导致内质网应激,激活三条经典的未折叠蛋白响应(UPR,Unfolded Protein Response)通路,其中包括进化上高度保守的内质网应激感应分子IRE1通路。IRE1α是定位于内质网的跨膜蛋白,具有蛋白激酶与核酸内切酶的双重活性,能够在多种组织细胞中感应机体营养状况的变化,因此可能在能量平衡调节与代谢紊乱的发生发展中扮演重要的角色。

为了解析IRE1α通路与肥胖引发的内质网应激及代谢性炎症之间的机制关联,研究人员构建了在髓性细胞(包括巨噬细胞)中特异敲除IRE1α的小鼠模型。在生理学水平上的研究发现,在高脂喂养条件下,髓性细胞中缺失IRE1α的小鼠能够通过增强棕色脂肪和米色脂肪的产热活性,抵御高脂诱导下肥胖的发生;同时该小鼠的胰岛素抵抗、高脂血症和脂肪肝等代谢紊乱症状明显改善。此外,伴随高脂喂养发生的M1巨噬细胞在白色脂肪中的侵润明显减少,而M2巨噬细胞却明显增多。进一步研究显示,巨噬细胞中IRE1α的缺失能够促进皮下白色脂肪的棕色化,进而增强机体产热消耗能量的能力。这些研究结果表明,在营养过剩状况下,IRE1α能够阻遏巨噬细胞的M2极性活化,进而诱发脂肪组织炎症、降低能量消耗,从而在破坏机体能量平衡的过程中发挥关键的作用;而特异性抑制巨噬细胞中的IRE1α通路,对于肥胖、胰岛素抵抗与2型糖尿病等代谢疾病的防治具有重要的转化潜力。

Class I histone deacetylases are major histone decrotonylases evidence for critical and broad function of histone crotonylation in transcription. Cell Research. 2017. (IF=14.812)

摘要:华东师范大学生命科学学院、上海市调控生物学重点实验室翁杰敏课题组在Cell Research杂志上在线发表的研究性论文,系统的证明了Ⅰ型组蛋白去乙酰化酶(HDAC)是细胞中关键的组蛋白去巴豆酰化酶。其次,他们首次获得了丧失去乙酰化酶活性但保留了去巴豆酰化酶活性的HDAC1和HDAC3突变体。通过利用这类突变体他们发现在不影响组蛋白乙酰化修饰的条件下去除组蛋白巴豆酰化能广泛抑制基因表达,首次表明巴豆酰化等非乙酰化修饰在转录调控中可能具有广泛地与乙酰化不等同的重要作用。

Codon-resolution analysis reveals a direct and context-dependent impact of individual synonymous mutations on mRNA level. Molecular Biology & Evolution , 2017. (IF=13.93)

摘要:密码子使用偏倚(CUB)是指观察到同义密码子在基因组中不同时使用。 CUB在更高度表达的基因中更强,这种现象通常通过对这些基因之间翻译准确性和/或效率的更强的自然选择来解释。然而,如果CUB在mRNA水平调节基因表达,这种现象也可能发生,直到最近还没有测试过该假说。在这里,我们尝试使用编码绿色荧光蛋白(GFP)的异源基因的3,556个同义变体和内源基因TDH3的523个同义变体来量化酵母中mRNA水平的同义突变的影响。正如我们的其他实验所建议的,我们发现这些同义变体中的mRNA水平与CUB呈正相关,证明了CUB在调节转录物浓度中的直接作用,可能通过调节mRNA降解速率。更重要的是,我们量化了单个同义突变对mRNA水平的影响,发现它们依赖于1)CUB和2)mRNA二级结构,两者都在近端序列背景下。我们的研究揭示了同义密码子使用的多效性效应,并为CUB和基因表达水平之间的众所周知的相关性提供了额外的解释。

Trans-splicing enhances translational efficiency in C. elegans.Genome Research. 2017. (IF=11.88)

摘要:基因在翻译水平受到广泛的调控。5’UTR 参与翻译的起始,被认为是翻译调控的关键元件。由于高通量改造基因 5’UTR 序列的实验仍存在困难,因此 5’UTR 对翻译的调控机制仍不清楚。线虫的反式剪接可以改变 70% 内源基因的 5’UTR 长度,所以是研究该科学问题的天然实验体系。中国科学院遗传与发育生物学研究所钱文峰研究组发表了题为“Trans-splicing enhances translational efficiency in C. elegans”的文章,揭示了 5’UTR 调控翻译的分子机制,为进一步研究翻译水平的调控奠定了基础。

Wheat Ms2 encodes for an orphan protein that confers male sterility in grass species. Nature Communications, 2017. (IF=11.329)

摘要:山东农业大学付道林教授领衔的科研团队在太谷核不育小麦研究方面取得重大突破,成功克隆太谷核不育基因并对其机理进行了探讨,为将来实现小麦等作物的杂交制种创造了条件。4月28日,国际著名学术期刊《自然通讯》(Nature Communications)以《小麦Ms2基因编码的稀有蛋白导致禾本科植物的雄性不育》(Wheat Ms2 encodes for an orphan protein that confers male sterility in grass species)为题发表了他们的研究成果。小麦图位克隆成败的关键取决于能否建立目标基因所在区域的物理图谱。为此,付道林团队投资构建了“矮败鲁麦15”的基因组人工染色体文库,该文库包括大约70.6万个单克隆,覆盖普通小麦基因组5倍左右,是目前我国现存质量较好的普通小麦基因组人工染色体文库。他们还利用Ms2区域的特异标记,筛选并获得了8个阳性克隆,成功建立了Ms2区域的物理图谱,分离到太谷核不育Ms2基因,并通过反向遗传学验证了该基因的功能。研究人员还发现,该基因只在减数分裂时期的败育花药组织表达,其特异的时空表达模式受到一个反转录转座子(Taigu)的调控。进化分析显示,Ms2基因属于小麦族特有的进化产物,只在粗山羊草(Aegilops tauschii)和普通小麦等部分小麦族物种出现。遗传转化实验表明,Ms2不仅可以导致小麦雄性不育,也可以在大麦和短柄草(Brachypoidum)中引起雄性不育的表型。由此说明,Ms2不仅可以在小麦育种或生产中发挥重要作用,也很有可能在其他作物育种中具有重要意义。

MYC2 orchestrates a hierarchical transcriptional cascade that regulates jasmonate-mediated plant immunity in tomato. The Plant Cell,2017. (IF=9.251)

摘要:在植物免疫中起作用的激素茉莉酮酸酯(JA)通过触发植物中全基因组转录重编程来调节对病原体感染和昆虫攻击的抗性。我们表明,番茄(Solanum lycopersicum)中的基本螺旋 – 环 – 螺旋转录因子(TF)MYC2在JA受体的下游起作用以协调JA介导的伤害和病原体应答的激活。使用染色质免疫沉淀测序(ChIP-seq)结合RNA测序(RNA-seq)测定,我们鉴定了655个MYC2靶向的JA响应基因。这些基因高度富集与TF相关的基因本体论类别和对JA的早期反应,表明MYC2在高等级水平上起作用以调节JA介导的基因转录。我们还鉴定了一组可以直接调节JA诱导的晚期防御基因转录的MYC2靶向的TF(MTF)。我们的研究结果表明,MYC2及其下游MTF在JA介导的植物免疫中启动和扩增转录产物时形成等级转录级联。作为概念证明,我们表明,在植物对坏死病原体Botrytis cinerea的抗性中,MYC2和MTF JA2-Like(JA2L)形成优先调节伤害响应基因的转录模块,而MYC2和MTF ETHYLENE RESPONSE FACTOR.C3 (ERF.C3)形成优先调节病原体应答基因的转录组件。

Mediator subunit MED25 links the jasmonate receptor to transcriptionally active chromatin.Proc Natl Acad Sci U S A. 2017. (IF=8.56)

摘要:来自中科院遗传与发育生物学研究所的研究人员发表了题为“The Arabidopsis Mediator Subunit MED25 Differentially Regulates Jasmonate and Abscisic Acid Signaling through Interacting with the MYC2 and ABI5 Transcription Factors”的文章,揭示了拟南芥转录中介体复合物在茉莉酸信号途径中的功能及作用机理,这一研究成果公布在Plant Cell杂志上。
转录中介体 (Mediator)是由多个在进化上高度保守的亚基组成的蛋白复合物。在基因转录过程中,转录中介体分别与基因特异的转录因子和RNA聚合酶II相互作用,广泛参与二者之间的信息传递,被称为真核生物基因转录的中央控制器。
在植物激素信号转导研究中,人们主要关注激素特异的转录因子的作用,但对于转录中介体的功能及作用机理所知甚少。在这篇文章中,研究人员揭示了拟南芥转录中介体复合物在茉莉酸信号途径中的功能及作用机理。
MYC2是茉莉酸信号通路的核心转录因子,调控茉莉酸反应的多个方面,包括根生长、机械受伤反应和抗病反应等。遗传学研究表明,拟南芥转录中介体的一个亚基MED25是茉莉酸信号途径的正向调控元件,MED25突变后影响了MYC2的功能及茉莉酸诱导的基因表达。一系列生化证据表明,在茉莉酸信号转导过程中,MED25以茉莉酸依赖的方式被募集到MYC2靶标基因的启动子区域,特异性地与MYC2的转录激活区相互作用并正向影响其转录调控功能。
更深入的研究表明,在茉莉酸诱导的基因转录过程中,MED25的一个重要作用是把RNA聚合酶II及相关的转录辅助因子招募到MYC2靶标基因的启动子区域,进而精细调节MYC2的转录调控活性。该研究同时发现,MED25通过与转录因子ABI5相互作用负向调控脱落酸介导的基因表达。令人感兴趣的是,MED25对脱落酸信号通路的影响是通过负向调控ABI5蛋白的降解过程实现的。
这项研究表明,作为转录中介体的一个亚基,MED25能够和多种信号途径的转录因子相互作用,从而以截然不同的方式调控不同植物激素的信号转导。这些发现为深入认识植物激素的转录调控机理提供了一个新的切入点。

空白
单细胞转录组测序发表文章示例:

Inference of differentiation time for single cell transcriptomes using cell population reference data.Nature Communications. 2017. (IF=12.124)

摘要:中国科学院上海生命科学研究院(人口健康领域)马普计算生物学伙伴研究所韩敬东研究组,中科院生物化学与细胞生物学研究所景乃禾研究组,与清华大学沈沁研究组合作发表在Nature Communications上的论文。该研究通过开发计算工具包(iCpSc)用于整合单细胞和群体细胞转录组数据,来预测细胞分化过程中单细胞的分化时间和路径,并通过基因调控网络分析寻找重要调控因子和信号通路。
单细胞转录组测序技术作为强大的方法应用于分析发育和重编程过程的细胞异质性。分析细胞间异质性的关键目标就是寻找未知的细胞状态或重构细胞谱系的发育轨迹。单细胞转录组数据中可能会包含一些生物或非生物的干扰因子(如细胞周期),现有的计算生物学分析方法往往需要先根据分析人员的判断去除这些因子。
在很多情况下,细胞周期调控对发育和细胞分化起重要作用,比如G1和M期的长短调控神经细胞命运决定。研究表明,在小鼠胚胎发育中,神经发育是分步调控的过程。近年的研究阐明较多参与神经命运决定的分子和信号通路,然而,是否有其他因子以及这些因子如何相互作用调控神经命运决定尚未确定。
曾有研究表明,通过体外培养小鼠胚胎干细胞,神经细胞可以分步被诱导产生,并很好的模拟体内神经分化的过程。在该研究中,科研人员通过开发一种计算工具包(iCpSc)用于整合单细胞和群体细胞转录组数据,来预测细胞分化过程中单细胞的分化时间和路径,通过在模拟数据集和文献数据集中测试表明iCpSc的优势。为进一步检验这一方法的有效性,研究人员采用研究小鼠神经分化的体外诱导模型,在非常密集的时间点中选取8个具有代表性的时间点,产生单细胞转录组和相应的群体细胞转录组数据,利用iCpSc预测每个单细胞的分化时间和路径。之后,运用相关分析得到分化相关基因(“timer” genes),并发现细胞周期调控因子富集在其中。通过构建基因调控网络找到协调细胞周期和神经细胞分化的关键调控基因。最后,通过对Fyn进行CRISPR/Cas9基因敲除实验和小分子抑制剂实验,验证Fyn和M期在控制神经细胞分化时间中的作用。

Spatial transcriptomic analysis of cryosectioned tissue samples with Geo-seq. Nature Protocol. 2017. (IF=9.646)

摘要:近日,国际学术期刊Nature Protocols在线发表了中国科学院上海生命科学研究院景乃禾研究组的最新研究成果Spatial transcriptomic analysis of cryosectioned tissue samples with Geo-seq。该研究工作建立了一种可以获得具有空间位置信息的少量细胞转录组图谱的技术方法。近年来,单细胞测序技术迅速发展,使得研究细胞之间的异质性成为可能。然而,目前单细胞测序的方法均会丢失细胞在体内原有的位置信息,而对某些研究领域如发育生物学、肿瘤生物学而言,细胞来源的位置信息十分关键。该研究团队通过整合与优化单细胞测序和激光显微切割技术,构建了一种能够获得少量细胞转录组信息、同时保留细胞原有位置信息的测序方法:Geo-seq。
Geo-seq是一种高效、高分辨率的空间转录组分析方案,既可用于转录图谱的三维重建,也可用于研究具有特殊结构的少量组织或细胞的转录组信息。利用Geo-seq技术,景乃禾课题组绘制了小鼠早期胚胎原肠运动中期精细的三维分子图谱,并揭示了小鼠细胞谱系蓝图建立过程中的空间转录组特征、转录因子和信号通路调控网络,相关工作发表在2016年的Developmental Cell杂志上。此外,Geo-seq技术也已成功应用于小鼠大脑发育、肝脏肿瘤学以及人的精子发育等研究中。该研究工作是与中科院马普学会计算生物学伙伴研究所韩敬东研究组以及澳大利亚悉尼大学教授Patrick Tam合作完成。