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10月份國內(nèi)學(xué)者參與發(fā)表多篇Nature文章
點(diǎn)擊次數(shù)：1325 發(fā)布時(shí)間：2012-11-12
進(jìn)入十月份，中國學(xué)者參與的多項(xiàng)研究在Nature雜志及其重要子刊上發(fā)表,，其中主要包括的是水稻全基因組遺傳變異精細(xì)圖譜，利用基因修飾的單倍體胚胎干細(xì)胞獲得健康成活的轉(zhuǎn)基因哺乳動(dòng)物,，以及人的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUT1-4在大腸桿菌中的同源蛋白XylE的晶體結(jié)構(gòu)等,。
首先,，中科院上海生科院植物生理生態(tài)研究所國家基因研究中心韓斌課題組構(gòu)建了水稻全基因組遺傳變異精細(xì)圖譜,，并進(jìn)行基因比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn),，水稻馴化從中國南方地區(qū)的普通野生稻開始,，經(jīng)過漫長的人工選擇形成了粳稻。對馴化位點(diǎn)的鑒定和進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),，分布于中國廣西的普通野生稻與栽培稻的親緣關(guān)系zui近，表明廣西很可能是zui初的馴化地點(diǎn),。
水稻馴化發(fā)生在遠(yuǎn)古時(shí)代,，當(dāng)時(shí)人類活動(dòng)范圍還十分局限,，野生水稻的居群也存在地方適應(yīng)性，不會發(fā)生大規(guī)模“遷移”,。根據(jù)栽培稻和各地野生稻的基因比較結(jié)果，大致可以推斷,，人類祖先zui初使用了何地的稻種開始進(jìn)行馴化,，而那個(gè)區(qū)域也極可能就是人類馴化水稻的發(fā)源地。
他們同時(shí)還發(fā)現(xiàn),，水稻中的兩大分支——粳稻和秈稻，并非同時(shí)馴化出現(xiàn),。黃學(xué)輝介紹，通過基因分析,，可以大致推斷出栽培水稻的擴(kuò)散路徑：人類祖先首先在廣西的珠江流域,，利用當(dāng)?shù)氐囊吧痉N,，經(jīng)過漫長的人工選擇,，馴化出了粳稻，隨后往北逐漸擴(kuò)散,。而往南擴(kuò)散中的一支進(jìn)入了東南亞,，在當(dāng)?shù)嘏c野生稻種雜交，經(jīng)歷了第二次馴化,，產(chǎn)生了秈稻。
其次中國科學(xué)院動(dòng)物研究所周琪研究組和趙小陽研究組合作進(jìn)行研究,，實(shí)現(xiàn)了利用基因修飾的單倍體胚胎干細(xì)胞獲得健康成活的轉(zhuǎn)基因哺乳動(dòng)物,。
這項(xiàng)研究為靈長類等大動(dòng)物的基因功能研究及疾病模型的建立開辟了一條新的道路。目前,，哺乳動(dòng)物中除了大鼠與小鼠的胚胎干細(xì)胞能夠作為遺傳修飾的載體外，其他物種包括靈長類動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞無法進(jìn)行生殖系傳遞,，從而嚴(yán)重限制了利用這些物種建立疾病模型的工作,。周琪等利用單倍體干細(xì)胞既能維持單倍性、又具有無限擴(kuò)增能力的特性,，建立了利用單倍體干細(xì)胞進(jìn)行基因修飾并遺傳的技術(shù)體系。這一方法有望克服目前難以獲得能夠穩(wěn)定遺傳的非嚙齒類基因修飾動(dòng)物的難題,，對藥物開發(fā)、疾病發(fā)生機(jī)制等研究工作將產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用,。
同時(shí)也為研究生殖與發(fā)育的調(diào)控機(jī)制提供了模型,，并提示類似技術(shù)可能對于人類致病基因的篩查和通過輔助生殖技術(shù)進(jìn)行基因修正提供新的途徑。
還有來自清華大學(xué)的顏寧研究組報(bào)道了人的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUT1-4在大腸桿菌中的同源蛋白XylE的晶體結(jié)構(gòu),，并且運(yùn)用生化手段對其工作機(jī)理進(jìn)行了研究,。
顏寧教授領(lǐng)導(dǎo)的研究組一直將人體葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白及其在各物種中同源蛋白的結(jié)構(gòu)與功能研究作為主要方向,。經(jīng)過多年努力,，她們首先獲得了GLUT1-4在大腸桿菌中的同源蛋白，XylE,，的結(jié)構(gòu),。XylE在腸桿菌中負(fù)責(zé)將D-木糖以質(zhì)子依賴的方式同向轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞,。它與人的GLUT1-4蛋白有著高達(dá)50%的序列相似性，進(jìn)化上高度保守,。XylE蛋白的三維晶體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出典型的MFS家族折疊方式——由12個(gè)跨膜螺旋組成N端和C端兩個(gè)以假兩次軸對稱的結(jié)構(gòu)域,。
與已知結(jié)構(gòu)的MFS超家族其它成員不同,，XylE呈現(xiàn)出一種向細(xì)胞外側(cè)開放、部分封閉的全新構(gòu)象,，并且具有一個(gè)*的由4個(gè)α螺旋組成的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域,。她們獲得了XylE與底物D-木糖，抑制劑D-葡萄糖,，以及一種葡萄糖衍生物的三個(gè)復(fù)合物的結(jié)構(gòu),，找到了與底物結(jié)合的重要氨基酸殘基，并通過生化實(shí)驗(yàn)分析,，驗(yàn)證了這些殘基在底物識別與轉(zhuǎn)運(yùn)過程中起到的作用,。
尤為重要的是,，序列比對顯示這些殘基在GLUT1-4中*保守，從而*次揭示出GLUT1-4識別底物的分子基礎(chǔ),。利用計(jì)算機(jī)軟件同源建模,，研究組搭建了人的GLUT1蛋白的三維結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)模型由于是以具有高度同源的XylE蛋白的晶體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),，比以往研究報(bào)道的結(jié)果（如寫入第5版Lehninger Principles of Biochemistry教科書的GLUT1跨膜模型）更為準(zhǔn)確,。根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)模型，研究組進(jìn)一步研究了GLUT1-4與相關(guān)人類疾病相關(guān)的突變殘基的功能與致病機(jī)理