給你一個冰淇淋和一塊蛋糕，你先吃哪個？一塊面包和一個牛油果呢？兩個一塊吃嗎？1941 年微生物學家 Jacques Monod 給細菌提出了同樣的問題。他給大腸桿菌同時提供兩種食物（碳源），結果看到了兩類不同的現(xiàn)象：對某一些食物組合（比麥芽糖和蘋果酸），細菌兩種同時吃，而對另一些組合（比如葡萄糖和乳糖），細菌要先吃完一種（葡萄糖），然后再會去吃另一種（乳糖）。隨后 Monod 和 François Jacob 一道，找出了細菌在有葡萄糖和乳糖的情況下只吃葡萄糖的分子機制—乳糖操縱子：在這兩種糖都存在的時候，細胞不會去表達運輸和消化乳糖的相關基因，并獲得了 1965 年的諾貝爾生理學獎?？墒菫槭裁醇毦羰衬?？為什么對于有些食物的組合它們又不挑呢？北京大學湯超教授團隊發(fā)現(xiàn)細菌的這一套進食策略能夠使它們最優(yōu)化的生長。如果哪個菌種想任性一把，同時吃葡萄糖和乳糖，或者對麥芽糖和蘋果酸挑食，那么它們的代價就是生長速率的降低，進而面臨被淘汰的危險。結合代謝網(wǎng)絡的拓撲特征和細胞內蛋白資源的優(yōu)化分配，研究團隊的理論模型定量的解釋了細菌面對多種碳源的進食策略。在兩類碳源同時被細菌消耗的情況下，模型預測并用實驗驗證了細菌內不同氨基酸上的碳原子來自兩種碳源的比例。這個例子進一步說明了在看似復雜的生命現(xiàn)象中，存在簡潔的原理與定量的規(guī)律。相關文章發(fā)表在《自然 - 通訊》雜志上。北京大學定量生物學中...
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2019
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03
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22
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基因組的遺傳信息得以表達，首先需要 RNA polymerase (RNAP) 以 DNA 為模板合成 RNA?；蜣D錄不僅是基因表達第一步，還是基因表達的主要調控步驟。對 RNAP 分子機器結構、運行機理以及調控機制的研究能夠回答基因表達調控的基礎生物學問題。在轉錄起始階段，細菌的 RNAP 與轉錄起始σ因子形成復合物，依次執(zhí)行啟動子雙鏈 DNA 的識別、解鏈以及 RNA 起始合成等關鍵步驟。細菌 RNAP 通過與多個σ因子結合特異性調控基因轉錄，其中 Extra-Cytoplasmic Function（ECF）σ因子是細菌中種類最多的一類σ因子，它可以感受細菌胞內外環(huán)境變化，起始特異性的基因轉錄。ECF σ因子賦予細菌適應逆境的能力，對于致病菌的致病性和耐藥性尤為重要。以結核分枝桿菌（Mycobacterium tuberculosis）為例，其 RNAP 分別與 10 種 ECF σ因子結合，通過識別特異啟動子序列啟動相應基因表達，多個 ECF σ因子與結核分枝桿菌的致病、侵染以及耐藥直接相關。3 月 11 日，國際學術期刊《自然 - 通訊》（Nature communications）在線發(fā)表了中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心 / 植物生理生態(tài)研究所 / 中科院合成生物學重點實驗室張余研究組題為 Structure basis for transcription ini...
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2019
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03
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15
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1 月 28 日，國際學術期刊 Circulation Research 在線發(fā)表了中國科學院上海營養(yǎng)與健康研究所宗耕課題組與哈佛大學公共衛(wèi)生學院營養(yǎng)系合作的最新研究成果 “Associations of Monounsaturated Fatty Acids from Plant and Animal Sources with Total and Cause-Specific Mortality in Two US Prospective Cohort Studies”。該研究發(fā)現(xiàn)較高的植物來源單不飽和脂肪酸（MUFA-Ps）攝入量與較低的總死亡率相關，而動物來源單不飽和脂肪酸（MUFA-As）的攝入則與較高死亡率相關。另外，用植物來源單不飽和脂肪酸替代飽和脂肪酸（SFAs）、精加工的碳水化合物或反式脂肪可以顯著降低死亡風險。在全球范圍內，心血管疾病（CVD）和癌癥是造成過早死亡的最主要原因。目前，越來越多的研究表明采取健康的生活方式（如戒煙、增加體力活動和提高膳食質量等）能夠有效降低過早死亡的風險。多個國家的膳食指南均強調了膳食脂肪的質量對預防慢性疾病的重要性，尤其提倡植物油及其他植物來源的脂肪攝入。例如，膳食中的多不飽和脂肪酸（PUFAs）主要來自植物，而現(xiàn)有的研究表明 PUFAs 能夠降低心血管疾病風險和死亡率的關系。與之相比，飲食中的單不飽和脂肪酸只有一半來自植物油（尤其...
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03
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08
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據(jù)新華社電 瑞典哥德堡大學一項新研究表明，中年時期積極進行體力和腦力活動，有助降低罹患老年癡呆癥的風險。哥德堡大學研究人員近日發(fā)表在美國《神經(jīng)學》雜志上的一篇論文說，他們對 800 名瑞典女性進行了長達 44 年的跟蹤調查，這些女性剛參與研究時平均年齡為 47 歲，并被按照參與腦力和體力活動的情況打分及分組。該研究中，腦力活動包括閱讀和寫作等智力活動、聽音樂會和參加合唱團等藝術活動以及做針線活等手工活動。44% 的參與者被劃分到腦力活動水平較低的低分組；56% 的人被劃分到高分組。對體力活動，則分為活躍組和不活躍組。每周進行 4 小時以上步行、騎單車等低強度運動，或每周有規(guī)律地進行高強度運動如跑步、游泳等，或參與競技運動，被劃分到活躍組。按此標準，17% 的參與者被視為不活躍；82% 的人被視為活躍。研究發(fā)現(xiàn)，在排除了高血壓、抽煙和糖尿病等風險因素后，腦力活動高分組女性比低分組女性罹患阿爾茨海默病的風險低 46%，罹患老年癡呆癥的總體風險低 34%；而體力活動活躍組的女性比不活躍組女性罹患血管性癡呆癥的風險低 52%，罹患混合型癡呆癥的風險低 56%。摘自：生物360來源：中國科學報
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2019
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02
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據(jù)新華社電 美國航天局一項雙胞胎對比研究顯示，長期太空生活有可能會讓宇航員的免疫系統(tǒng)處于高度警戒狀態(tài)，并改變他們一些基因的活躍程度。2015 年至 2016 年，美國宇航員斯科特 · 凱利在國際空間站上連續(xù)生活 340 天，而他的雙胞胎兄弟馬克 · 凱利在地面生活。美國航天局利用兄弟倆開展了獨特的對比研究，希望進一步了解長期太空生活對人體健康的影響。在近日召開的美國科學促進會年會上，研究人員公布了一項初步發(fā)現(xiàn)：接近一年的太空生活讓斯科特的免疫系統(tǒng)變得超級活躍。免疫系統(tǒng)是人體防衛(wèi)病原體入侵的重要防線。參與研究的美國韋爾 · 康奈爾醫(yī)學院遺傳學者克里斯托弗 · 梅森說，斯科特身體對太空環(huán)境的反應，就好像他體內多了一個陌生器官一般。梅森表示，斯科特體內一些與免疫系統(tǒng)有關的基因變得超級活躍。雖然基因本身沒有改變，但其表達卻有所不同，即基因的開與關、產(chǎn)生蛋白質的多少發(fā)生了變化。他還發(fā)現(xiàn)，斯科特血液中一種顯示免疫系統(tǒng)增強的標志物增多，而一種與早期病毒防御相關的細胞類型卻有所減少。研究人員表示，目前尚無法確定這些變化會對人體造成什么影響。但基因活動在太空中發(fā)生變化并不奇怪，因為人體會對環(huán)境的改變作出反應。斯科特回到地球后不久，身體各項指標就大體恢復正常。研究人員認為，雙胞胎對比研究尚未發(fā)現(xiàn)新的重要警示信息，這對長期太空飛行來說總體上是一個令人鼓舞的消息。此...
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2019
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02
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22
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日前，《分子植物》（Molecular Plant）在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)科學院油料作物研究所王漢中院士團隊最新成果。該團隊在國際上首次成功克隆了農(nóng)作物種子性狀的第一個細胞質調控基因 orf188，并揭示了該基因調控油菜種子高含油量的作用機制。該成果為油菜高含油量育種提供了新途徑，為育種過程中雜交母本的選擇提供了理論支撐，對于農(nóng)作物不同類型細胞質的應用具有重要的指導意義。含油量是油菜產(chǎn)油量最重要的構成因子之一，隨著現(xiàn)代育種對含油量潛力的不斷挖掘，提高品種的含油量越來越困難。該團隊在油菜含油量遺傳研究的基礎上，從細胞質效應著手對含油量母體調控新機制研究取得突破，篩選到兩個對含油量具有極顯著細胞質正負效應的品種，鑒定出特異基因 orf188 控制細胞質的含油量正效應，過表達該基因可以大幅度提升含油量。研究表明，orf188 為 nap（nap-like）型油菜品種所特有基因，是一個新近進化形成的嵌合基因。該團隊十余年來圍繞油菜種子性狀的母體調控進行系統(tǒng)研究，此次對細胞質基因調控種子含油量機理的揭示，是該團隊繼發(fā)現(xiàn)角果皮發(fā)育調控種子粒重和含油量之后發(fā)現(xiàn)的又一條母體調控新途徑，進一步豐富和完善了種子性狀的母體調控理論，也為其他農(nóng)作物性狀細胞質效應的解析提供了借鑒。相關論文信息：DOI:10.1016/j.molp.2019.01.012來源：中國科學報轉載：生物360
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