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揭示光系统II生物发生调控机制
通过系统筛查，研究人员鉴定到一个高等植物特有的PSII生物发生调控因子——LPE1（LOW PHOTOSYNTHETIC EFFICIENCY 1）。通过生理学、分子生物学、生物化学和遗传学等手段研究发现，LPE1基因突变导致PSII活性剧烈降低，PSII生物发生严重受阻；同时光PSII核心蛋白D1的合成明显受损。值得注意的是，LPE1编码一个叶绿体PPR蛋白，直接与D1编码基因psbA mRNA的5'UTR结合，从而招募核糖体并启动D1蛋白的翻译。更重要的是，LPE1同时与已知的D1翻译因子HCF173（HIGH CHLOROPHYLL FLUORESCENCE 173）互作，促使HCF173与psbA mRNA结合，协同参与调控PSII生物发生。 更有趣的是，该研究发现光可以诱导D1蛋白的表达，并且主要在翻译水平实现控制。光诱导结合实验分析发现，光可以促进LPE1与psbA mRNA的5'UTR结合。进一步研究发现，光可能通过改变叶绿体中的氧化还原状态，调节LPE1的分子内二硫键及蛋白结构，从而影响其与psbA mRNA的结合活性。 该工作首次鉴定到高等植物中D1翻译调控过程中psbA mRNA的直接结合因子，揭示了PSII生物发生的光调控机制，对于理解植物光合作用与生长发育调控机理具有重要的理论价值。
中山大学
2021-04-13
在真核生物的翻译调控机制
发现20年以来的第一个晶体结构，证实SLFN是一个新型的核酸内切酶家族，通过破坏蛋白翻译机器调控真核生物的翻译进程，能够有效控制HIV病毒的复制和包装。课题组人员还提出了对真核生物在应激状态下翻译调控机制的见解，并进一步阐明了SLFN家族可能的抗肿瘤机制，为SLFN的临床应用奠定了基础。 课题组解析了SLFN13的N端结构域（SLFN13-N）的三维晶体结构，揭示了其独特的U型枕样的类二聚体折叠，可分为N端部分（N-lobe），C端部分（C-lobe）和中间连桥部分（bridge domain，BD）。SLFN13-N的U型凹槽可以识别tRNA/rRNA分子碱基配对的RNA结构，由三个酸性氨基酸组成的催化三联体执行酶切。体外酶切实验发现SLFN13可以在tRNA的3’端酶切11 nt，即tRNA 3’接收臂的末端，这是真核生物中第一个被鉴定可以在该位置酶切的核酸内切酶。过表达后细胞质定位的SLFN13可以酶切细胞内的成熟的tRNA和rRNA，破坏蛋白质翻译机器，进而抑制细胞中的蛋白合成，降低细胞代谢水平。SLFN13还展现了酶活依赖的多阶段多层次的高效HIV病毒监管方式。因此，课题组将SLFN13命名为RNA酶S13。同时，研究人员提出了对真核生物翻译机制调控的见解，认为SLFN对肿瘤细胞增殖的抑制很可能是通过破坏细胞内蛋白翻译机器或调控其它关键核酸底物的活性进而调控细胞代谢水平来实现。
中山大学
2021-04-13
揭示特殊转录激活分子的机制
转录调控是细菌应对环境胁迫和病原菌缓解抗生素压力的重要手段，由细菌的转录核心机器 RNA 聚合酶和一系列转录起始 sigma 因子共同完成。在通常情况下，细菌的看家 sigma 因子（如大肠杆菌的 sigma 70 ）负责大多数的基因表达，而在环境胁迫下， sigma S 则快速占据主导，并通过开启特定基因的表达来帮助细菌适应不利环境。与细菌的看家 sigma 因子相比， sigma S 的活性通常较低，其功能的发挥通常需要转录激活因子的协助，而 Crl 正是一种 sigma S 特异的转录激活因子。
此前，对于 Crl 激活转录的分子机制不甚清楚。在该研究中，合作者首先解析了 E. coli Crl 转录激活复合物的 3.8 Å 的冷冻电镜结构，该复合物包括了 E. coli 的 RNA 聚合酶、转录起始因子 sigma S 、 Crl 、以及启动子 DNA 。在该结构中， Crl 主要与 sigmaS 的 domain 2 相互作用，同时也与 RNA 聚合酶的最大亚基 bet a’ 有少许相互作用。与绝大多数传统的转录激活因子不同，电镜结构显示 Crl 并不结合启动子 DNA ，因此单从结构本身较难完全解释 Crl 对于 sigma S -RNAP 的转录促进活性。在此基础上，上科大免化所团队进一步利用氢氘交换质谱（ HDX-MS ）对该系统进行了深入研究。氢氘交换质谱的结果揭示， Crl 不仅直接结合 sigmaS 的 alpha2-alpha3 螺旋（ Figure 1A ），还能够通过变构调节作用稳定 sigmaS 的 alpha4 、 alpha5 等多个结构单元（ Figure 1A-C ），而这些结构单元的稳定将能够促进 sigma S 与 DNA 以及 sigma S 与 RNA 聚合酶之间的相互作用（ Figure 1D ）。基于以上数据，研究人员提出 Crl 通过特异性结合转录起始因子 sigma S ，稳定 sigma S 的活性构象，从而促进 sigmaS 与 RNA 聚合酶以及启动子 DNA 的结合组装，进而激活 sigma S-RNAP 介导的转录。这一机制在后续的功能实验中得到了进一步验证。该工作呈现了一种新的转录因子与 RNA 聚合酶的结合方式，揭示了一种新的细菌转录激活分子机制。
上海科技大学
2021-04-11
科技部党组书记、部长阴和俊《旗帜》撰文：优化重大科技创新组织机制
党的二十届三中全会提出“优化重大科技创新组织机制，统筹强化关键核心技术攻关”，这是健全科技管理体制、加快实现高水平科技自立自强的重要举措。
旗帜微平台
2025-03-12
植物组培苗生长发育的非接触检测技术
项目简介 针对传统接触式的检测方法难在线获取组培苗生长发育动态信息的缺点，本项目利 用图像分析、近红外光谱技术以及叶绿素荧光技术等物理方法建立了组培苗生长发育的 非接触检测技术体系。其工作原理为：组培苗的图像像素点与组培苗生物量具有很好的 相关性，建立组培苗像素点与组培苗的生物量的关系模型，获取待测组培苗的图像信息， 建立组培苗的生物量随时间变化的模型，获取组培苗生长的动态信息，结合水分蒸（发） 腾模型，获取组培苗蒸腾作用和水分利用率；依类似方法获取组培苗根生长的动态信息。 利用培养
江苏大学
2021-04-14
蔗糖合成酶在调控植物果实发育中的应用
本发明公开了一种蔗糖合成酶在调控植物果实发育中的应用。本发明提供了一种培育转基因植物的方法，是将蔗糖合成酶的编码基因导入目的植物中，得到转基因植物；所述转基因植物果实产量大于所述目的植物。所述蔗糖合成酶的编码基因具体可为蔗糖合成酶基因CsSus4。本发明发现了蔗糖合成酶基因CsSus4在黄瓜果实发育过程中发挥着的关键性作用，可以调节库强从而促进果实的
中国农业大学
2021-04-14
西北农林科技大学园艺学院葡萄种质资源与育种团队在研究葡萄MADS-box基因对花和胚珠发育的调控机制方面取得新进展
该研究报道了一个SEP亚家族的VvMADS39基因，结合功能研究及其参与的网络调节机制，证实VvMADS39对葡萄花分生组织的维持及在胚珠发育过程中发挥重要作用。
西北农林科技大学
2022-10-13
揭示中国两类暴雨的成因机制
对华中夜间暴雨的研究表明：受大气边界层加热的影响，华南上空的季风气流在白天被抑制，暖湿能量逐渐堆积。季风气流在夜间转为增强，形成低空急流影响长江流域。季风气流的夜间加速可显著加强长江流域的水汽输送辐合、动力抬升和对流不稳定，能量释放可激发中尺度对流系统的夜间发展。因此，伴随季风日变化的暖湿能量“白天蓄能-夜间释放”机制成为中国东部早晨暴雨的重要成因。这种现象可在数天内反复发生，造成严重的洪涝灾害。研究结果还指出，大气环流和日变化现象在暴雨有关的多尺度过程中扮演重要角色。副热带高压等大尺度环流可通过热力和动力机制调节风场日变化，影响夜间中尺度对流系统的发生发展，从而控制暴雨的具体时间和落区。对华南暖区暴雨的研究表明：基于集合预报分析发现，暖区暴雨的可预报性相对锋面暴雨更低。天气尺度低空急流（SLLJ）与锋面暴雨相关，而南海北部的边界层急流（BLJ）与沿海暖区暴雨关系更加密切。从高分辨率数值模拟角度进一步揭示了华南暖区暴雨的对流触发机制，提出了双低空急流的新概念模型。BLJ出口区的低层辐合和SLLJ入口区的中低层辐散出现耦合配置，加强沿海地区的中尺度抬升和水汽辐合，从而激发新的对流系统。双低空急流存在明显的日变化现象，在半夜到凌晨达到最强，造成华南沿海的早晨暴雨。气候统计分析还发现，两类低空急流（BLJ和SLLJ）对华南降水的分布具有显著不同的影响，其影响机理与地形作用、天气尺度扰动和水汽输送过程密切相关。
中山大学
2021-04-13
发现细菌血清抗性机制与调控方法
发现血清抗性菌最重要的代谢特征为甘氨酸-丝氨酸-苏氨酸代谢通路显著下调，采用外源甘氨酸、丝氨酸或苏氨酸重编细菌代谢组，可以大大提高对血清补体的敏感性，同时也可以提高对抗生素的敏感性。其主要机制为外源甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸促进三羧酸循环中α-酮戊二酸的积累，以抑制ATP合酶；同时高浓度甘氨酸抑制嘌呤通路合成ATP; 使ATP合成的两条主要途径同时受到抑制，导致ATP生成下降；进而下调cAMP/CRP复合物，上调细菌外膜补体结合蛋白HtrE, NfrA和YhcD表达。高浓度的甘氨酸还可以增加质子动力势，促进血清补体与补体结合蛋白的结合，逆转血清抗性，实现血清补体高效杀菌（如上图所示）。甘氨酸促进补体杀菌在人血清、小鼠血清、猪血清、鱼血浆和对虾血浆均获得相似结果，在BALB/c小鼠和Rag1-/-（无T- 和B- 细胞免疫）细胞缺陷小鼠体内也得到证实，为控制人类和动物养殖病原菌感染提供了新的思路。 该研究不仅在解决百年难题上取得突破性进展，且在机制上有两个新发现：一是发现一条新的能量代谢调节通路，二是发现代谢物可以优于基因调控来主导物质代谢流向。
中山大学
2021-04-13
外来入侵植物对天敌的防御进化机制
发现外来入侵植物豚草（Ambrosia artemisiifolia）与原产地专食性昆虫广聚萤叶甲（Ophraella communa）再次相遇之后，增强了对专食性天敌的抵抗力，同时降低了对广食性天敌的抵抗力。而这个过程是由于植物体中相关次生化学物质减少所导致的。该研究从一个全新的角度验证了防御转移假说，被认为丰富了入侵生态学的理论，并为未来生物控制长期效果的评估提供了新的思路。
中山大学
2021-04-13