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捕获阳光!中国科学院最新研究登上Science封面
生物世界· 2025-09-14 01:00
研究背景与意义 - 颗石藻是海洋主要浮游植物,在白垩纪达到鼎盛,在海洋碳沉积和全球碳循环中扮演重要角色[2] - 颗石藻能适应海水不同深度的多变光环境,其高效光合自养生长可助快速繁殖,但微观机理和进化机制此前不清楚[2] - 光系统I(PSI)是类囊体膜中至关重要的色素蛋白复合物,驱动电子转移以固定二氧化碳,将光能转化为化学能的量子效率几乎达到100%[7] 研究突破与发现 - 研究团队首次纯化并解析了来自赫氏艾米里颗石藻的光系统I-岩藻黄素叶绿素a/c结合蛋白(PSI-FCPI)超级复合物三维结构,分辨率达2.79Å[3][8] - 该单体超级复合物包含12个PSI核心亚基、1个特异的腔连接蛋白(EhLP)以及38个外周Eh-FCPI天线蛋白[9] - 复合物共含411个叶绿素a、152个叶绿素c、256个类胡萝卜素和若干其他配体,构成迄今已知最大的PSI-天线超复合物[9] - 系统发育分析表明16个Lhcq类Eh-FCPI为赫氏艾米里颗石藻特有,10个Lhcr、1个Lhcf、1个RedCAP和10个Lhcq类Eh-FCPI与红藻或硅藻中对应蛋白相似[9] - 38个Eh-FCPI以辐射状排列形成8个条带状簇,环绕于PSI核心周围,结构中鉴定出4种叶绿素c和4种岩藻黄素衍生物,构成复杂色素网络[9] - 高含量叶绿素c和岩藻黄素使其具备快速动力学特性,可高效吸收蓝绿光与绿光,特别适合海洋环境[9] 性能与效率 - 通过飞秒瞬态吸收光谱测量发现Eh-PSI-FCPI的整体激发捕获时间为96~120皮秒,表明该超级复合物具有约95%的量子转换效率[10] - 尽管与陆生植物的PSI-LHCI相比,Eh-PSI-FCPI的捕光横截面扩大了4-5倍,但其95%的量子转换效率表明这是一个非常高效的光能转换系统[12] - 整个系统包含819个色素,以模块化方式排列成8个放射状排布的捕光天线条带,光能利用效率极高[12] 研究意义与应用 - 该研究首次在原子层面揭示了颗石藻通过扩展和优化其光系统结构来适应海洋光环境的独特策略[3] - 这是光合生物适应进化研究中的一个重大发现,展示了光合作用的进化多样性以及对光的终极追求[3][7] - 研究成果于2025年9月11日发表在Science期刊并被选为当期封面论文[2]
Nature系列综述:刘光慧等全面概述人类和非人灵长类衰老标志物
生物世界· 2025-09-13 09:30
文章核心观点 - 该综述系统梳理了人类及非人灵长类动物在细胞、组织到个体水平的衰老生物标志物 为衰老生物学研究提供理论框架和系统参考[2][3] - 灵长类动物与人类在基因和生理特征上的高度相似性 使其成为研究衰老过程及转化临床应用的关键模型[5] - 衰老生物标志物可量化细胞或分子损伤及生理功能衰退 作为评估衰老进程和干预措施效果的指标 而非仅依赖寿命延长[6] - 当前研究缺乏跨生物学组织层面的数据整合 需通过多维生物标志物体系推动衰老机制研究和临床转化[7] 灵长类动物衰老研究价值 - 全球预期寿命延长和人口老龄化加剧 使系统性概述衰老问题对制定健康老龄化策略愈发重要[5] - 非人灵长类动物可在与人类相关的时长范围内观察衰老长期影响 增强其实用性[5] - 特定DNA甲基化模式等突破性发现 可预测人类健康结局并指示衰老新表型[6] 生物标志物研究框架 - 综述整合细胞衰老、组织退化和全身衰老的多维生物标志物 建立层级交叉评估框架[13] - 通过分析不同生物学背景和尺度下的代表性标志物 讨论衰老相关生理变化的变异性和保守性[13] - 框架有助于开发辅助诊断年龄相关疾病的策略 并为干预措施提供基础[7][13] 研究挑战与方向 - 衰老复杂性和异质性导致单一生物标志物难以全面捕捉衰老所有方面[7] - 当前研究分散性阻碍生物标志物在衰老研究和长寿医学中的潜力发挥[7] - 需通过系统综述促进对衰老更细致理解 并批判性评估未来战略方向[7][13]
南方科技大学发表最新Nature论文
生物世界· 2025-09-13 09:30
研究背景与意义 - 氨基酸作为生物培养基稳定剂具有悠久使用历史 是生物医学制剂重要组成部分[3] - 氨基酸对水分胁迫状态下细胞具有防止蛋白质聚集作用 学界已提出水结构调节 水溶助长性作用 防止错误折叠等多种假说[3] - 胶体相互作用是生物过程核心组成部分 控制蛋白质-蛋白质相互作用是防止蛋白质降解和聚集的关键 能有效提高生物利用度[6] - 氨基酸在生物制剂中应用广泛但稳定作用本质仍不明确 无法确定是特定生物效应还是通用胶体特性[6] 研究突破与发现 - 研究证实氨基酸具有新型广泛胶体性质 通过弱相互作用吸附于表面 对蛋白质和胶体分散体都具有稳定作用[4][7] - 通过严格实验评估氨基酸在不同蛋白质 质粒DNA及非生物纳米颗粒分散体系中的稳定效应 证明了这种通用特性[7] - 构建了可定量预测的新理论模型 并通过实验验证了多个超越氨基酸范畴的新理论推论[9] - 体内实验表明添加1M脯氨酸可使胰岛素在血液中的生物利用度提升一倍[9] 理论与应用价值 - 研究建立了可定量预测的理论模型 为药物配方 蛋白稳定剂 纳米材料等多个领域提供理论基础与设计工具[4] - 研究表明小分子作用与离子强度同等重要 在生物物理学实验中应始终予以记录[10] - 该研究解决了数十年来对氨基酸稳定机制不明确的问题 为生物制剂稳定性研究提供了新方向[6][7]
Cell重磅:揭开艾滋病患者肠道屏障受损之谜,而这种糖尿病药物可实现逆转
生物世界· 2025-09-13 04:03
艾滋病治疗现状 - 全球约3800万人感染HIV病毒,艾滋病构成全球公共卫生重要威胁 [2] - 抗逆转录病毒疗法(ART)通过联合用药抑制HIV病毒复制,将病毒载量控制在低水平,使艾滋病从致命疾病转变为长期可控状态 [2] - 但接受ART治疗的HIV感染者仍持续存在肠道屏障完整性破坏现象,这是艾滋病进展的核心环节 [2] 最新研究成果 - 2025年9月11日,麻省总医院/MIT/哈佛大学拉贡研究所在Cell发表研究,揭示HIV感染者肠道屏障破坏机制 [3] - 研究发现HIV感染者的结肠驻留记忆CD8+T细胞存在免疫代谢缺陷,导致肠道上皮细胞凋亡和屏障功能破坏 [4] - 具体机制为CD8+T细胞下调脂质传感器PPARγ表达,导致细胞内脂滴减少和脂肪酸氧化功能受损 [4][7] - 这些代谢异常的CD8+T细胞通过从肠道上皮细胞摄取脂质,最终引发上皮细胞凋亡 [4][7] 治疗突破 - PPARγ激动剂罗格列酮(已获批治疗2型糖尿病)能够逆转CD8+T细胞的代谢缺陷 [4] - 罗格列酮治疗可恢复CD8+T细胞中的脂质稳态,消除肠道上皮细胞凋亡现象 [7][9] - 基因敲除小鼠模型证实PPARγ依赖性代谢失调确实导致肠上皮细胞凋亡和屏障破坏 [9] 临床意义 - 肠道屏障破坏导致微生物产物易位,引发慢性全身性免疫激活,促进HIV相关非传染性疾病发展(糖尿病、肥胖、心血管疾病和中风) [6] - 尽管ART改善了HIV感染者生活质量,但非传染性疾病负担持续推高发病率和死亡率 [6] - 该发现不仅有助于开发改善HIV感染者肠道屏障完整性的新疗法,也为其他肠道屏障受损疾病(如炎症性肠病)提供潜在治疗策略 [4][6]
Nature Aging:中山大学发现,迁移体会传播衰老
生物世界· 2025-09-13 04:03
撰文丨王聪 编辑丨王多鱼 排版丨水成文 衰老 是包括阿尔茨海默病在内的多种神经退行性疾病的主要风险因素,并且与衰老细胞的积累有关,这些衰老细胞本身可通过旁分泌信号转导来传播衰老过程。 迁移体 ( migrasome ) 是清华大学 俞立 教授团队于 2015 年发现的一种新型细胞器,其在细胞迁移过程中形成,并从母细胞上脱落,介导细胞间通讯。 2025 年, 中山大学附属第三医 院 蔡蔚 、 陆正齐 及 中山大学肿瘤防治中心 刘强 团队 ( 胡梦颜 、 康新梅 、 刘芷若 为共同第一作者 ) ,在 Nature 子刊 Nature Aging 上发表 了题为: Senescent-like border-associated macrophages regulate cognitive aging via migrasome-mediated induction of paracrine senescence in microglia 的研究论文。 该研究表明, 边界相关巨噬细胞 (border-associated macrophage, BAM ) 通过 迁移体 (migrasome) 诱导 小胶质细胞旁分 ...
Cancer Cell:王吉光/江涛团队提出基于蛋白的IDH突变型星形细胞瘤分型,发现预后不良的免疫热亚型,并开发出AI诊断工具
生物世界· 2025-09-13 04:03
研究背景与意义 - IDH突变型星形细胞瘤是成人弥漫性胶质瘤的三种分子亚型之一 具有侵袭性强和可塑性的特点 标准治疗后几乎不可避免复发[2] - 肿瘤异质性和复杂分子机制导致治疗结局差异 尽管分子诊断改善患者管理 该疾病仍致命[2] - 既往研究将CDKN2A/B基因纯合缺失作为WHO 4级诊断标准 MYC基因扩增预示侵袭性进展 但缺乏这些改变的患者的进展和耐药机制知之甚少[5] - 蛋白质组学与基因组学、转录组学结合可揭示单组学无法捕捉的癌症生物学信息 但IDH突变型星形细胞瘤的预后信息蛋白质基因组学视角仍有限[6] 研究方法与数据 - 研究整合多组学数据n=51 单细胞RNA测序n=21 空间组学n=6 进行全面分子和细胞特征描述[7] - 分析基于精心挑选的队列 包括时空多组学数据 以定义分子亚型[3][7] - 结果在癌症基因组图谱TCGA和中国273例IDH突变型星形细胞瘤队列中得到验证[7] 分子亚型分类 - 定义四种基于蛋白质组的分子亚型:AFM脂质和脂肪酸代谢相关通路活跃 PPR细胞周期与DNA复制通路显著富集常伴CDKN2A/B缺失与高级别肿瘤相关 IME免疫与间质相关通路显著富集 NEU神经元功能相关蛋白表达突出[7] - PPR和IME亚型与较差预后相关[7] - IME亚型约占IDH突变型星形细胞瘤的13% 具有明显免疫浸润 富集的肥胖细胞样分化GD以及不良预后特征[7] 亚型进化与机制 - 对189对初发复发样本的纵向分析显示肿瘤向PPR/IME亚型进化[7] - 进化分析表明IME在复发时更为普遍[7] - 空间多组学分析将肥胖细胞样分化GD形态与间质样MES肿瘤细胞联系起来[7] - IME MES样肿瘤细胞中干扰素刺激基因如GBP1表达水平较高 能够促进增殖和迁移 提示不良预后机制[8] AI诊断工具开发 - 开发AI驱动的多组学分类器GUIDE Generic Utility for IME Diagnostic Estimation[8] - GUIDE灵活整合多模态数据 包括病理组织学图像 转录组 蛋白质组及DNA甲基化数据 支持单模态或多模态输入 实现准确患者分型判定[8] 研究价值与亮点 - 研究描绘基于蛋白质组学的聚类分析 揭示免疫热亚型IME 可能为疗法开发提供有价值新信息[9] - 蛋白质组学定义具有预后价值的亚型[10] - 复发性肿瘤中IME和PPR亚型更为丰富[10] - IME亚型具有丰富肥胖细胞样分化和淋巴细胞浸润特征[10] - AI工具GUIDE实现多组学驱动的患者分层[10]
复旦大学发表最新Science论文
生物世界· 2025-09-13 01:00
编辑丨王多鱼 排版丨水成文 在 气候变暖 的大背景下,全球 野火 活动愈加活跃,特别是在北美的加拿大和美国。通常认为,野火产生的气溶胶及其远距离输送会导致大范围空气质量恶化, 例如,美国西部地区 (WUS) 的野火因烟雾传输而使全美其他地区的空气质量恶化。 然而,来自复旦大学、 中国科学院地球环境研究所等机构的一项最新研究显示,这种观点是错误的。 2025 年 9 月 11 日, 复旦大学大气与海洋科学系 王勇 教授作为通讯作者 , 复旦大学大气与海洋科学系博士生 马启涵 、 中国科学院地球环境研究所副研究员 魏麟懿 作为共同第一作者,在国际顶尖学术期刊 Science 上发表了题为: Fire heat affects the impacts of wildfires on air pollution in the United States 的 研究论文。 该研究显示,美国西部地区的极端野火实际上使美国东部的细颗粒物浓度 (PM2.5) 降低了与西部地区增加量相当的水平。 也就是说, 美国西部地区发生极端 野火导致当地 PM2.5 浓度上升,但同时导致了东部地区 PM2.5 浓度下降,这一升一降几乎抵消了 ...
登上Cell子刊封面:上海交大团队揭示口腔细菌加重肠道疾病的新机制
生物世界· 2025-09-12 08:15
该研究表明, 口腔共生菌 韦荣球菌属 ( Veillonella ) 的肠道定植,通过抑制 胆汁酸转运蛋白 ASBT 的表达,阻止 胆汁酸 再吸收,导致胆汁酸在肠道中的异常 积聚,从而促进 克罗恩病 患者的 艰难梭菌感染 。 撰文丨王聪 编辑丨王多鱼 排版丨水成文 克罗恩病 ( Crohn's disease ) 是一种常见的 炎症性肠病 (IBD) ,临床表现包括腹痛、腹泻和肠梗阻。它与另一种主要的 IBD 类型 溃疡性结肠炎 的区别在 于,克罗恩病通常会影响整个消化道,并导致间歇性而非持续性炎症。除了通过手术切除受影响的肠段外, 克罗恩病 目前尚无治愈方法,且术后复发率较高 (约 80%) 。截至 2020 年,全球 IBD 的患病率为 0.75%,预计到 2030 年将增至 1.0%。其中约 37%-59% 的 IBD 病例为克罗恩病。 尽管克罗恩病的病因被认为是由免疫、环境、遗传和细菌等多种因素共同作用所致,但其确切病因仍不清楚。虽然肠道菌群失调是包括克罗恩病在内的 IBD 的一 个关键特征,但 IBD 和克罗恩病中宿主与微生物相互作用的机制才刚刚开始被揭示,且主要集中在免疫反应方面。特定微生物如何在 ...
Nature:线粒体钙离子转运体NCLX的结构和机制,一作已回国加入中国科学院
生物世界· 2025-09-12 08:15
撰文丨王聪 编辑丨王多鱼 排版丨水成文 线粒体的 钙离子转运 对于调节细胞生物能量学、塑造细胞质钙离子瞬变以及调控细胞死亡途径至关重要,其由 1)线粒体钙离子 (Ca 2+ ) 单向转运体介导, 这是一种高度选择性的钙离子通道,可将细胞质中的钙离子转运至线粒体基质;2)催化 H + 或 Na + 依赖性钙离子外排的钙离子转运体介导。尽管在 线粒体钙离 子 单向转运体的机制研究方面已取得重大进展,但我们对于钙离子外排转运体的机制和分子身份的理解仍然有限。 论文第一作者 范敏锐 博士已于 2022 年 9 月回国加入 中国科学院分子植物科学卓越创新中心 ,任研究员、课题组长。 线粒体钙离子外排对于防止线粒体钙离子过载至关重要,其过载会导致细胞死亡,同时对于抵御诸如心力衰竭、神经肌肉疾病和神经退行性疾病等病理状况也具 有保护作用。目前普遍认为, 钙离子/阳离子反向转运蛋白超家族成员 NCLX 介导线粒体钠离子/钙离子交换 (mito-NCX) ,将线粒体基质中的钙离子排出到 细胞质。NCLX 的活性对于包括心肌细胞、神经元、星形胶质细胞、棕色脂肪组织、胰岛 β 细胞和 B 淋巴细胞在内的多种细胞类型的正常生理功能至 ...
兰州大学发表最新Cell子刊论文
生物世界· 2025-09-12 04:07
撰文丨王聪 编辑丨王多鱼 排版丨水成文 胆管癌 (CCA) 是一种非常凶险的恶性肿瘤。由于其起病隐匿,早期临床症状不明显,通常在中晚期才被诊断出来,导致预后不良,生存期短 (5 年生存率在 7%-20% 之间) 。胆管癌的常见诊断方法主要包括实验室检查、影像学检查和内镜活检,但这些方法缺乏特异性和敏感性,且可能损伤组织,使得胆管癌的早 期诊断和鉴别诊断变得困难。因此,迫切需要找到新的诊断方法。 2025 年 9 月 9 日,兰州大学第一医院 孟文勃 教授 、兰州大学物理科学与技术学院 丁莉芸 教授、 兰州大学第一医院 岳平 副教授、 中山大学附属第七医院袁 金秋 研究员 等,在 Cell 子刊 Med 上发表了题为: Real-time diagnosis of cholangiocarcinoma by combining digestive endoscopy and optic fiber biosensors based on bile clusterin 的研究论文。 该研究表明, 基于胆汁丛生蛋白的 光纤生物传感器 与 消化内镜 相结合, 可实现 胆管癌 的实时诊断。 近年来,液体活检和肿瘤生物标 ...