重磅 | 中国学者同时在Nature发表9篇文章，兰州大学，南方科技大学等持续发力，在表观遗传学，植物学，材料学等领域取得新突破

1.徐国良团队等发现全新DNA修饰

1.背景介绍

DNA修饰是表观遗传的一种重要的表现形式。5-甲基胞嘧啶（5mC）是最常见的一种DNA修饰，对基因调控和基因组稳定性十分重要。DNA甲基化水平在建立与维持，以及DNA去甲基化过程中呈现动态变化。在开花植物中，最早发现ROS1蛋白是植物在营养生长阶段主要的DNA去甲基化酶。 而在哺乳动物中虽然缺乏ROS1同源蛋白，但研究者发现TET双加氧酶可以逐步氧化5mC，依次生成5-羟甲基胞嘧啶 (5hmC), 5-醛基胞嘧啶 (5fC)以及5-羧基胞嘧啶 (5caC)，并通过TDG糖苷酶耦联碱基切除修复或DNA复制等途径完成DNA去甲基化过程(见下图)。

图1 动物和植物中的DNA去甲基化途径（Cell Research (2011) 21:1649-1651）

TET双加氧酶的同源蛋白广泛分布在许多物种中。虽然在高等植物中没有发现同源蛋白存在，但是，研究者在利用TET的JBP保守催化结构域在数据库中进行了比对之后，在低等生物莱茵衣藻中找到了8个TET同源蛋白。它们具有什么样的酶活与功能，也是这篇文章研究的重点。

2. 论文解读

该研究发现衣藻的CrTET1具有独特的5mC催化活性，并因此将其重新命名为CMD1 (5-methylcytosine modification enzyme 1)。通过HPLC、质谱及核磁共振实验分析，发现CMD1可催化5mC产生两种新的DNA修饰P1和P2（见下图a,b），进一步发现该两种修饰是在5mC的甲基碳上衍生了一个甘油基（5-glyceryl-methylcytosine(5gmC)）而产生的立体异构体(见下图c)。

图2. CMD1催化5-甲基胞嘧啶产生新的DNA修饰。

进一步，研究发现CMD1的酶活并不需要α-酮戊二酸 (2-oxoglutarate, 2-OG) 的参与（下图a），这与2-OG在哺乳动物中的TET酶活反应中所必需不同，说明了CMD1与TET具有完全不同的机制。之前研究报道，维生素C可以作为一种还原剂促进双加氧酶的酶活，那么VC是否能替代2-OG促进CMD1的酶活呢？研究表明，VC确实能替代2-OG参与CMD1的酶活反应。但意外的是，VC的C4-C6甘油基部分被直接转移到5mC上形成5gmC (见下图b, c)，表明VC不仅促进CMD1酶活反应，同时还提供5gmC中的甘油基的来源。该结果也让我们重新认识了细胞内小分子代谢物对表观遗传学的影响。在此基础上研究者们进一步推断了CMD1反应的化学机理，并证实CO₂与乙醛酸作为VC的反应副产物（下图c）。

图3. CMD1催化5mC修饰需要维生素C作为甘油基供体。

以上都是体外的生化实验，CMD1在衣藻体内的作用是否相同以及5gmC的生理功能又是什么呢？接下来，研究者改进了CRISPR-Cas9编辑方法并获得了CMD1突变以及VTC2（VC合成过程的一个关键基因）突变藻株。在两种敲除的藻株中，5gmC含量明显降低，而5mC含量则明显增加（见下图），证明了CMD1在衣藻体内同样以VC为底物将5mC催化反应成5gmC。

图4. 在WT、cmd1和vtc2的细胞中定量5gmC和5mC

进一步表型分析表明这些突变藻株在低光条件下没有明显的生长表型。但是在强光条件下，cmd1突变藻株的适应能力明显降低（下图左）。之前研究表明，非光化学淬灭（NPQ）反应是一种光保护过程，可以提高衣藻在高光下的适应性，并且该过程需要LHCSR3 基因的参与。研究者发现在cmd1藻株中LHCSR3 基因显著下调，在LHCSR3.1基因的5' 端，部分区域的甲基化升高（见下图中，右）。这也提示了CMD1可能通过调控该区域内的DNA去甲基化过程调节该基因的表达。研究者进一步通过萤光素酶报告系统，以及新开发的针对5gmC的单碱基水平的测序方法 (TET Bisulfite Sequencing, TET-BS)，证实了5gmC可能作为去甲基化的一种中间产物。

图5.  5gmC修饰在衣藻的光合作用调节中起作用。

综上所述，该研究发现了衣藻中存在一种新的DNA修饰5gmC，这也是该DNA修饰第一次在生物体内被发现。同时,该研究还解析了CMD1催化5gmC的产生过程以及相应的反应机理，揭示了维生素C参与DNA修饰的新功能，并阐述了CMD1以及5gmC在光合作用反馈调节中的功能。该研究对于丰富DNA修饰的研究内容，更进一步了解表观遗传学的深度内涵都具有重要的意义。

据悉，中科院生化细胞所徐国良研究员，复旦大学唐惠儒教授以及中科院水生所黄开耀研究员为文章的共同通讯作者。中科院生化细胞所丁建平、陈洛南，中科院有机所刘文、朱正江，上海师范大学马为民，中科院营养健康所尹慧勇，RWTHAachen University的Elmar Weinhold，University of Pennsylvania的Rahul M. Kohli等多个课题组也参与了该项研究。该课题还得到了中科院生化细胞所分子平台，植生所质谱平台以及马普计算所计算生物学实验技术平台的支持。徐国良课题组薛剑煌、陈国栋、陈辉，以及唐惠儒课题组豪富华为本文共同第一作者。

iNature评：

该研究发现了一种新的DNA修饰类型，有助于我们进一步全面了解DNA修饰在调控生命活动中的重要性和复杂性。同时，该研究为我们打开了一个新领域的大门，该论文只是开始，后续的研究还有很多问题需要解决。如5gmC是怎么被去除的，从而达到真正的去甲基化？5gmC是否具有其他的功能还是只是5mC去甲基化过程的中间产物？衣藻中是否具有ROS1同源蛋白并参与DNA去甲基化? 衣藻中其他的TET蛋白是否具有相同的功能？期待后续更多激动人心的研究成果！

徐国良院士

现为中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所研究员。主要从事表观遗传学研究。发现哺乳动物基因组中的5-甲基胞嘧啶通过TET双加氧酶的氧化作用转变成5-羧基胞嘧啶，提出了TET双加氧酶和TDG糖苷酶介导的氧化去甲基化通路。揭示了TET双加氧酶在哺乳动物生长发育过程尤其是早期胚胎发育过程中的重要作用，相关研究成果入选2011与2016年度中国科学十大进展。曾获得第五届谈家桢生命科学创新奖、第三世界科学院2013年生物学奖、2014年度陈嘉庚生命科学奖。2015年当选为中国科学院院士。

参考文献

1.Tahiliani, M. et al. Conversion of 5-methylcytosine to 5-hydroxymethylcytosinein mammalian DNA by MLL partner TET1. Science324, 930-935, (2009).

2. He, Y. F. et al. Tet-mediated formation of5-carboxylcytosine and its excision by TDG in mammalian DNA. Science333, 1303-1307, (2011).

3.Ito, S. et al. Tet Proteins Can Convert5-Methylcytosine to 5-Formylcytosine and 5-Carboxylcytosine. Science333, 1300-1303, (2011).

4.Hausinger, R. P.FeII/alpha-ketoglutarate-dependent hydroxylases and related enzymes. Critical reviews in biochemistry andmolecular biology39, 21-68,(2004).

5.Young, J. I.,Zuchner, S. & Wang, G. F. Regulation of the Epigenome by Vitamin C. Annu Rev Nutr35, 545-564, (2015).

6.Urzica, E. I. et al. Impact of Oxidative Stress onAscorbate Biosynthesis in Chlamydomonas via Regulation of the VTC2 GeneEncoding a GDP-L-galactose Phosphorylase. Journalof Biological Chemistry287,14234-14245, (2012).

7.Peers, G. et al. An ancient light-harvestingprotein is critical for the regulation of algal photosynthesis. Nature 462, 518-U215, (2009).

8.Petroutsos, D. et al. A blue-light photoreceptormediates the feedback regulation of photosynthesis. Nature, 537, 563-+,(2016).

参考信息：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1160-0

2.清华大学李丕龙团队等人揭示卷曲螺旋域蛋白可以促进液 - 液相分离

在这里，研究人员通过遗传筛选目标因子鉴定液体 - 液体相分离的体内调节剂，所述因子是拟南芥RNA结合蛋白FCA功能所需的。 FCA含有在体外相分离的朊病毒样结构域，并且在体内表现出与相分离一致的行为。突变筛选鉴定了FLA核体形成中FLL2（卷曲螺旋域蛋白）的功能需求。 FCA通过促进拟南芥基因组中许多位点的近端多聚腺苷酸化来减少转录通读。 FLL2需要促进这种近端多聚腺苷酸化，但不是FCA与靶RNA的结合。 FLL2的异位表达增加了FCA核体的大小和数量。与甲醛交联捕获FLL2，FCA与RNA 3'末端加工机器的聚合酶和核酸酶模块之间的体内相互作用。这些3'RNA加工组分在体内核体中与FCA共定位，这表明FCA核体区分3'末端加工因子以增强特定位点的多腺苷酸化。该研究结果表明，卷曲螺旋域蛋白可以促进液 - 液相分离，这扩展了我们对控制液体样体内动力学原理的理解。

Coilcoil蛋白FLL2促进核体作用模型，这对于特定位点的多腺苷酸化是重要的

拟南芥花抑制因子FLC的调控涉及保守的共转录机制。自主途径组分导致FLC反义转录物（COOLAIR）替代3'-末端加工，染色质修饰和FLC染色质环境的产生，其减少FLC转录起始和延伸。另一种3'-末端加工需要FCA，一种与RNA 3'末端加工组分相互作用的RNA结合蛋白。为了获得对FCA功能的机理理解，研究确定了FCA的亚细胞定位。产生表达与绿色荧光蛋白（eGFP）融合的FCA的转基因（FCA-eGFP）的fca-1突变体植物。转基因完全补充了fca突变，并加速了开花和抑制的FLC表达。转基因的mRNA和蛋白质水平与内源性FCA相比略低 - 尽管略低 - 表明FCA-eGFP不过表达并且它可以在功能上取代内源性FCA。研究人员在7日龄的根尖表皮细胞核中获得了高分辨率的FCA-eGFP图像，并发现FCA-eGFP定位于多个核体。

FCA相在体外分离，并且在体内表现出与相分离一致的行为

FCA在其C末端含有两个N-末端RNA结合结构域和WW蛋白相互作用结构域。 在这些结构域之外，FCA基于预测是高度无序的 - 并且包含两个朊病毒样结构域（PrLD）。 最近，PrLD被确定为RNA结合蛋白相分离的驱动因素。 这促使研究人员测试FCA体是否具有液体特征。 研究人员首先使用光漂白后的荧光恢复（FRAP）评估了FCA体的动态性。 漂白事件的时空分析表明，FCA从未漂白区域快速重新分布到漂白区域。 使用延时显微镜，还发现FCA体一旦相交就融合并成为一体。 因此，研究人员得出结论，FCA定位于具有液体特性的核体，表明FCA可在体内进行液 - 液相分离。

参考信息：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1165-8

3.中科院物理研究所柳延辉团队开发高强、高温、大块高性能玻璃合金新方法

在此，研究人员报道了铱/镍/钽金属玻璃(和其他含硼金属玻璃)的设计，其玻璃转变温度高达1，162开尔文，过冷液体区为136开尔文，比大多数现有金属玻璃的宽。与现有合金相比，IR-Ni-Ta-(B)玻璃在高温下表现出较高的强度：在1000 kelvin的温度下，玻璃强度为3.7千兆帕斯卡。玻璃形成能力的特点是临界铸造厚度为3毫米，这意味着在高温或恶劣环境下应用的小型部件可以很容易地通过热塑性成形获得。为了鉴定感兴趣的合金，研究人员使用了一种简化的组合方法，利用先前报道的玻璃形成能力与电阻率之间的关联。这种方法是无损的，允许随后对同一样本库中的一系列物理属性进行检测。该研究的发现与设计和方法的实用性为高强度、高温、大块的其他具有高性能的玻璃合金的研究提供了理论的可能和方法的支持。

Ir-Ni-Ta-(B)大块金属玻璃成形合金体系的设计与组合

Ir-Ni-Ta-(B)高温块状金属玻璃(BMGS)的设计以Ir-Ta二元体系为基础，建立在物理性能与提高其玻璃形成能力的经验准则之间的基础上。BMG的玻璃化转变温度TG与弹性模量E和熔化温度Tm(Ref)有关。(20)其构成要素。由于Ir具有较大的E和极高的Tm，因此将Ir掺入到合金中意味着类似的高TG。在Ir二元合金中，Ir-Ta以10 8K s−1的高冷却速率形成玻璃。钽在金属元素中具有第四高的Tm。之所以选择Ni，是因为它的原子尺寸与Ir和Ta相比相差12%以上，并且与这两种元素混合具有很大的负热，符合Inoue设计BMGS 12的经验标准。另外，二元Ni-Ta是一种玻璃化体系，Ni完全溶于Ir.这些特性已被认为可以提高三元合金体系的GFA值。为了进一步改善GFA，我们选择了B，因为它具有较高的熔化温度，并且表现出与提高II-Ni-Ta的GFA有关的特性，如与其他三种元素相比，它的尺寸小，混合负热大。BMG的热稳定性(ΔT=TX−TG)-玻璃化转变温度与晶化温度的差异-与其GFA有关。因此，开始寻找高TG和大ΔT在ir-Ni-Ta-(B)体系中的BMG，通过观察高GFA的特定合金，特别是富含Ir和Ta的合金。

Ir-Ni-Ta-(B)BMGS的性质

由于三元体系的组成比四元体系小两个数量级，所以研究人员首先关注三元Ir-Ni-Ta合金。过去，识别BMG合金的出发点是寻找液体稳定且只有在较低温度下才有可能结晶的深共晶成分。由于其它方面也控制了玻璃的形成，如界面能和液固两相组成的差异，GFA最好的合金并不总是具有与深共晶相同的成分。在Ir-Ni-Ta三元相图25的等温投影中，共晶存在并覆盖了较宽的成分范围。如果以一个成分中的原子百分比作为区分两种合金的间隔，共晶点所覆盖的合金数量远远超过传统的BMG开发试错方法所能考虑的数目。此外，共晶的定位依赖于相图。虽然简单的二元合金系统和很少的三元体系都能很容易地找到这些图表，但它们通常不适用于多组分合金系统。因此，为了发现具有高GFA的合金，研究人员进行了大规模并行合成，并结合高通量表征。

参考信息：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1145-z

4.邹伟平团队揭示CD8 + T细胞在癌症免疫疗法期间调节肿瘤铁死亡

癌症免疫疗法恢复或增强肿瘤微环境中CD8 + T细胞的效应功能。癌症免疫治疗激活的CD8 + T细胞主要通过穿孔素 - 颗粒酶和Fas-Fas配体途径诱导细胞死亡来清除肿瘤。 Ferroptosis是一种细胞死亡形式，不同于细胞凋亡，是由脂质过氧化物的铁依赖性积累造成的，尚不清楚ferroptosis是否以及如何参与T细胞免疫和癌症免疫治疗。

在这里，研究人员显示免疫疗法激活的CD8 + T细胞增强肿瘤细胞中的脂肪细胞增生特异性脂质过氧化，并且增加的ferroptosis有助于免疫疗法的抗肿瘤功效。从机制上讲，从CD8 + T细胞释放的干扰素γ（IFNγ）下调SLC3A2和SLC7A11（谷氨酸 - 胱氨酸反向转运系统xc-的两个亚基）的表达，损害肿瘤细胞对胱氨酸的摄取，并因此促进肿瘤细胞脂质过氧化和ferroptosis。

在小鼠模型中，cyst(e)inase（一种降解胱氨酸和半胱氨酸的工程酶）与检查点阻断相结合的胱氨酸或半胱氨酸的消耗协同增强T细胞介导的抗肿瘤免疫和诱导肿瘤细胞中的 ferroptosis作用。系统xc-的表达在癌症患者中与CD8 + T细胞特征，IFNγ表达和患者结果呈负相关。在nivolumab治疗之前和期间对人转录组的分析表明，临床益处与SLC3A2的表达降低和IFNγ和CD8的增加相关。因此，T细胞促进的肿瘤ferroptosis是一种抗肿瘤机制，并且与检查点阻断相结合靶向该途径是一种潜在的治疗方法。

参考信息：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1170-y

5.陈发虎等人在青藏高原发现丹尼索瓦古老型智人的亮点成果

该化石于上世纪80年代发现于青藏高原东北部的甘肃南部夏河县甘加盆地白石崖溶洞，具体出土层位缺失，但化石被厚层碳酸盐结核包裹，使对其进行年代测定成为可能。为减少对该珍贵化石的破坏，未尝试对化石进行直接测年，仅对化石外包裹的碳酸盐结核包裹体进行了铀系测年分析。三个测年结果均为距今16万年前后，显示该化石形成于至少距今16万年前，说明该古人类在第四纪最为寒冷的倒数第二次冰期（MIS6：深海氧同位素6阶段）生活于青藏高原。化石的发现也意味着甘加盆地在揭示青藏高原早期人类活动历史方面具有巨大潜力。在第二次青藏高原综合科学考察预研究中，陈发虎院士及张东菊副教授带领团队曾多次对甘加盆地（海拔3000米）进行考古调查，发现多处旧石器考古遗址。2018年兰州大学环境考古团队联合甘肃省文物考古研究所对白石崖溶洞进行小面积的正式考古发掘，发现丰富的石制品和动物骨骼遗存，显示古人类在该遗址曾较长时间生活。相关材料整理和数据分析工作正在有序开展，将来有望为揭示该区域的古人类行为和相关文化信息提供重要证据。

陈发虎院士带队考察白石崖溶洞

　　本次发表的古人类化石仅保存了下颌骨右侧，包括第一和第二臼齿两颗完整牙齿。对其颌骨表面、骨壁厚度、齿弓形状、牙齿大小、牙齿排列、牙齿萌发和牙齿磨损等体质性状进行了全面分析，确定其为中更新世古老型智人的一种。为进一步确定其种属，应用古DNA和古蛋白等古人类学研究的新技术，对采集自化石的少量粉末样品进行分析，结果显示，该化石未保存古DNA，但是保存有深度降解的古蛋白。提取到的古蛋白信息显示，该化石在遗传学上与阿尔泰山地区丹尼索瓦洞的丹尼索瓦人亲缘关系最近，确定为青藏高原的夏河丹尼索瓦人。

　　丹尼索瓦人和青藏高原史前人类活动是国际研究的热点问题，此项多学科研究成果为这两个热点问题提供了重要信息，揭示出可能携带了适应高寒缺氧环境基因（EPAS1）的古老型智人-丹尼索瓦人，已先于现代智人来到青藏高原，且在第四纪最大冰期（倒数第二次冰期）时已成功生活在这一寒冷缺氧的高海拔区域，为进一步揭示现代藏族人群的EPAS1基因来源提供了新线索。该研究不仅再次刷新了我们对青藏高原最早人类活动时间和史前人类高海拔环境适应等问题的认识，而且为神秘的丹尼索瓦人的深入研究开启了更广阔的研究空间，为深入理解东亚直立人、古老型智人和现代智人的演化及其相互关系提供了新的视角。

　　青藏高原作为世界上海拔最高的高原和世界第三极，即使对现代人而言也是最难生存的极端环境之一，其严酷的自然环境和稀薄的氧气，对人类的生理和生计构成了双重挑战。然而，2018年张晓凌等人在Science发表的中科院“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”专项的研究成果显示，距今3-4万年前装备石叶技术的现代智人已经进入海拔4600米以上的高原腹地，反映出史前人类对高海拔环境的适应历史源远流长。史前人类大规模常年定居高原的历史则相对较短，陈发虎团队曾于2015年在Science上发表了过去十年来在青藏高原东北部开展的新石器时代和青铜时代遗址的植物考古研究成果，发现史前粟作农业人群于距今5200年前扩散至高原边缘海拔2500米以下的河谷地带；距今3600年之后，得益于麦作农业的传入才大规模常年定居于海拔3000米以上的高原地区，厘清了青藏高原史前人类定居高原的历史轨迹。陈发虎研究团队的最新研究结果显示，具有适应高寒缺氧基因的丹尼索瓦人可能最早生活于包括青藏高原在内的广大东亚地区，阿尔泰山地区的丹尼索瓦洞只是这群古老型智人生活的最北地区。

　　这项夏河人研究，将史前人类在青藏高原活动的最早时间从距今4万年推早至距今16万年，为现代藏族和夏尔巴人等高原人群的高海拔环境适应基因找到了可能的本地来源，并首次从考古学上验证了此前只发现于阿尔泰山地区丹尼索瓦洞的丹尼索瓦人曾在东亚广泛分布的推测。此前，全世界发现的丹尼索瓦人化石只有1件手指骨碎片、2颗孤立牙齿和1件牙齿断块，及1件丹尼索瓦人和尼安德特人的第一代混血儿骨骼碎片，且全部出土于丹尼索瓦洞，除了高覆盖度的全基因组数据外，只有极其有限的人类体质形态信息。本研究首次为丹尼索瓦人研究提供了丰富的体质形态学信息，使重建丹尼索瓦人体质形象及与东亚丰富的但缺乏古DNA信息的中晚更新世人类化石进行体质形态对比成为了可能。总之，夏河人的发现与研究，具有重要意义，不仅扩展了我们对青藏高原史前人类活动的认识，而且加深了我们对国际研究热点丹尼索瓦人的理解。

　　为更全面地重建青藏高原史前人类活动历史和人-环境相互作用历史，我所新组建了“古生态与人类适应”研究团队，在第二次青藏高原综合科学考察中也专门设置了过去人类活动与环境变化专题。2018年，“古生态与人类适应”团队与兰州大学环境考古团队共同开展了科考工作，在我所杨晓燕研究员带队下，完成了雅鲁藏布江中下游的联合科考；在兰州大学张东菊副教授带队下，完成了青藏高原东北部旧石器遗址的调查；国家人才计划广州大学的章典教授连续两年对拉萨北部的邱桑史前人类手脚印遗址开展了新的考察研究。考察的初步研究成果已经撰写科考报告，全面的样品测试和深入的数据分析正在进行。接下来的五年，环境考古科考队将逐步对青藏高原进行分区专门考察，在人类演化和现代智人扩散的全球视野下，结合高原现生人群的现代遗传学和古人类的古DNA分析等现代科学技术手段，系统调查和研究不同时期人类扩散、定居和适应高原的过程和机制等问题，深入开展过去人-环境相互作用的研究，有望在不远的将来再次获得新成果。

注：解析参考自中科院青藏高原研究所官网介绍

解析链接：

http://www.itpcas.ac.cn/kycg/yjcg/201905/t20190502_5287480.html

参考信息：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1139-x#auth-1

6.通过Calsyntenin3β-S100b轴对产热脂肪组织进行神经支配

交感神经系统通过从局部轴突释放去甲肾上腺素来驱动棕色和米色脂肪细胞产热。然而，与白色脂肪相比，较高水平的产热脂肪的交感神经支配的分子基础仍然未知。

在这里，研究人员显示产热脂肪细胞表达哺乳动物以前未知的，内质网的特异性蛋白质，称之为Calsyntenin3β。脂肪细胞中Calsyntenin3β的遗传损失或表达增加分别减少或增强脂肪组织中的功能性交感神经支配。消除Calsyntenin3β使高脂肪饮食的小鼠易患肥胖症。

在机制上，Calsyntenin3β促进棕色脂肪细胞S100b-a蛋白（该蛋白缺乏信号肽）的内质网定位和分泌。 S100b在体外刺激交感神经元的神经突向外生长。棕色脂肪细胞中的S100b/Calsyntenin3β被同时缺失，有趣的是，在棕色脂肪细胞中再次表达S100b，挽救了由Calsyntenin3β缺失引起的缺陷性交感神经支配。该研究数据揭示了产热脂肪细胞和交感神经元之间的哺乳动物特异性通讯机制。

参考信息：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1156-9

7.徐安龙等揭示转座子分子驯化和RAG重组酶的进化

颚-脊椎动物包括大约60,000种，占所有活脊椎动物的99％。除了对立的颌骨外，活体侏儒体还有牙齿，成对的附肢和内耳的水平半规管，以及生理和细胞解剖学特征，如神经元的髓鞘；另一特征是使用V（D）J重组产生抗原识别位点的适应性免疫系统，而不是在可变淋巴细胞受体基因中使用基因重组。

颚-脊椎动物基本分类

颚-脊椎动物已经进化出复杂的适应性免疫系统，其依赖于在发育中的B和T淋巴细胞中来自V，D和J基因区段的免疫球蛋白和T细胞受体基因的组装。 当RAG在包含由12或23碱基对（bp）分开的保守七聚体和九聚体元件的重组信号序列（RSS）处切割邻近基因区段时，启动称为V（D）J重组的组装反应，其中 spacer（分别为12RSS和23RSS）1， RAG的DNA切割通过切口 - 发夹机制发生，其中发夹形成以协调（偶联）方式在包含一个12RSS和一个23RSS的突触复合物中发生，该限制被称为12/23规则。 12/23规则和偶联切割是RAG的基本特征，被认为有助于V（D）J重组的正确编排和基因组完整性的保护。

通过BbRAGL进行未偶联的DNA切割

转座子的“分子驯化”广泛地促进了新蛋白质的进化，其中RAG和V（D）J重组代表了该过程的范例。目前的证据支持一种模型，其中RAG1和RAG2从古老的'RAG转座子'的转座酶基因进化而来，而免疫球蛋白和T细胞受体基因是由于转座子插入受体基因而产生的，转座子插入的末端反向重复序列（TIR）成为RSSs，这种模型得到了头足动物文昌鱼的发现的强烈支持。

cBbRAGL-切口3'TIR复合物的Cryo-EM结构

RAG转座子驯化模型预测脊索动物进化过程中的临界差异，其中在下颌脊椎动物中，RAG转座酶获得重组酶的特性，而在文昌鱼中，保留了转座酶功能。后裂解反应步骤的差异将是特别关键的，RAG产生的DNA末端优先进行末端连接（重组）而不是转座，并且ProtoRAG保留了对末端连接的转座的强烈偏好。实际上，RAG在活细胞中的转作活性较差，迄今为止在小鼠或人类中仅鉴定出一个单一的骨转作事件。如何将祖先RAG转座子驯化以产生具有最小体内转座活性的RAG重组酶和不对称底物偶联裂解的强烈倾向，这是颚-脊椎动物中V（D）J重组和适应性免疫的进化中的关键问题。

RAG进化模型

在这里，研究人员从文昌鱼ProtoRAG转座酶（RAG的进化相对）的冷冻电子显微镜结构开始，鉴定了ProtoRAG转座酶氨基酸残基和结构域，其获得或丧失功能支持RAG偶联裂解的倾向，它对不对称DNA底物的偏好并且它无法在细胞中进行转座。 特别地，研究人员确定了RAG1中的精氨酸848和RAG2中的酸性区域特异性的两种适应 - 它们共同抑制RAG介导的转座超过1,000倍。 该研究结果揭示了抑制RAG介导的转座的双层机制，阐明了V（D）J重组的进化，并提供了控制转座子分子归化的原理的见解。

参考信息：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1093-7

https://en.wikipedia.org/wiki/Gnathostomata

8.南方科技大学田瑞军揭示介导胰腺癌细胞和星状细胞之间信号传导的关键因子

为了全面描述PCCs和PSC之间的旁分泌通讯，研究人员结合分泌蛋白质组分析和磷酸化蛋白质组学，进行基于质谱分析的定量蛋白质组学分析。用于探索细胞内信号传导事件的磷酸酪氨酸的蛋白质组学分析揭示，STAT3活化是PCC中响应于用PSC条件培养基刺激的突出事件。同时，每种细胞类型的分泌蛋白质单独分析 - 使用人PCC系（MIA PaCa2）和人PSC系（hPSC）作为代表性系 - 定量编目条件培养基的完整蛋白质组成。然后，研究人员进行了免疫沉淀 - 质谱（IP-MS）检测，以研究与STAT3相关的蛋白质，特别是受体，并鉴定出LIF受体（LIFR）及其共同受体IL6ST（也称为GP130）是唯一被拉动的受体。通过STAT3以严格条件培养基刺激依赖性方式降低。一致地，hPSC产生高水平的LIF，而MIA PaCa2细胞没有，指出LIF是PCC中STAT3活化的关键旁分因子。

组合质谱分析将LIF鉴定为关键的旁分泌因子

LIF是一种多效细胞因子，可调节胚胎和成人的细胞分化，增殖和存活，也参与癌症的发展。PSCs产生LIF，但其在PDAC肿瘤发生中的生理学意义尚不清楚。研究人员首先在体外评估LIF活性并发现PCC中的广泛反应，但在活化的PSC和正常成纤维细胞中没有发现，在三个报告的下游途径中，STAT3被强烈激活，而ERK和AKT途径则没有。通过PCC中的LIFR敲低或来自PSC条件培养基的LIF配体免疫耗竭的LIF信号传导阻断有效地消除了STAT3活化，为LIF作为PCC中STAT3活化的主要旁分泌因子提供了进一步的支持证据。此外，PCC对LIF的可变反应取决于LIFR的水平，并且旁分泌相互作用是LIF作用的主要模式。然后研究人员在体内验证了LIF失调，并观察到LIF蛋白水平在正常胰腺中检测不到，但在PDAC组织中显着增加。此外，在小鼠和人类PDAC组织中，LIF mRNA在活化的PSC中是丰富的，特别是在与癌细胞巢相邻的那些中，但是在一小部分癌细胞中是零星的并且在CD45 +免疫细胞或正常胰腺组织中几乎检测不到，再次证实了活化的PSC。作为产生LIF的主要细胞。相应地，STAT3也在PDAC组织中显着活化。总之，这些发现表明LIF参与PDAC发病机制。

总之在该研究中，研究人员从对分泌性疾病介质和潜在分子机制的系统蛋白质组学研究开始，揭示白血病抑制因子（LIF）是活化的PSC作用于癌细胞的关键旁分泌因子。药理学LIF阻断和遗传Lifr缺失显着减缓肿瘤进展并增加化疗的效力以延长PDAC小鼠模型的存活，主要通过调节癌细胞分化和上皮 - 间质转化状态。此外，在小鼠模型和人PDAC中，胰腺中LIF的异常产生限于病理状况并且与PDAC发病机理相关，并且循环LIF水平的变化与肿瘤对治疗的反应良好相关。这些发现揭示了LIF在PDAC肿瘤发生中的功能，并且表明其作为有吸引力的治疗靶标和循环标记物的翻译潜力。研究结果强调了如何更好地理解肿瘤微环境中的细胞 - 细胞通讯可以为癌症治疗提出新的策略。

参考信息：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1130-6

9.复旦大学金力团队首次揭示汉藏语系起源

史前人类的知识建立在三个学科基础上：考古学，遗传学和语言学。遗传学和语言学之间的相似性反映了历史人口活动的可比基础过程。由于语言带有文化信息，语言的演变提供了对史前人类文化的洞察力。

汉藏语系是世界上第二大语系，由超过400种语言和方言组成，约有15亿本地人使用。汉藏语系在地理上分布于东亚，半岛东南亚和南亚北部，包括中文，缅甸语和藏语等文献齐全的语言。了解汉藏语系的历史将使我们能够深入研究其成员语言之间的关系，以及他们与邻近语言家庭的互动，如阿尔泰语，奥术，Hmong-Mien，Tai-Kadai和南岛语家庭。此外，这些知识对于解决整个欧亚大陆东部人口迁移的来源，形成和历史问题至关重要。

汉藏语言的起源地

虽然汉藏语言的语言学研究近来蓬勃发展，但重建汉藏语系早期历史的三个基本问题仍未得到解决。第一个问题涉及汉藏语言的主要分类 - 尤其是汉语语言的地位。汉藏语言的主要分类有三种假设，其中最广泛接受的是提出汉语和藏缅语言之间二分法的假设：即汉语语言（主要是汉语及其方言）被认为是形成汉藏家庭的一个主要分支，所有藏缅语言形成一个单一的群体。一个相反的假设认为Sinitic是中藏家族的主要分支中的一个分支，第三个假设提出在汉藏家庭的根源上存在几个平行的分支（并且Sinitic是其中之一）这些进化枝）。其他有争议的问题 - 在这种有争议的汉藏语言分类中有其基础 - 包括汉藏语言的分歧和扩展的时间和原产地（Urheimat）。这些争议可分为两个主要假设 - 北方起源和西南起源假设。

关于汉语语言的原产地的争论与系统发生的不确定性和分歧在时间深度上的分歧交织在一起。所有讨论过东亚语言和考古文化关系的语言学家都将仰韶和马家窑文化与汉藏语系联系起来，因为这些考古文化与中国周朝之间有明显的考古学联系，至少有一些现代藏语 - 缅甸语人口。问题是与仰韶和马家窑新石器时代文化相关的地理区域是否是汉藏语系的主要分歧地点。这些问题也经常出现在汉藏语言的语言学研究中。例如，汉藏家族的语言与周围的非汉藏语系家族（如苗族和泰卡戴族）之间的语言接触在东亚普遍存在。此外，缺乏有充分记录的历史记录，对汉藏语言的全面语言调查具有挑战性。然而，来自进化生物学的贝叶斯系统发育方法的最新进展提供了克服这些限制的替代机会。这些方法允许灵活的进化模型，并且是用于推断全世界语言家族的进化节奏和变化模式的有力工具。

在这里，研究人员进行贝叶斯系统发育分析，以检验汉藏语系起源的两个相互竞争的假设：“北方起源假说”和“西南起源假说”。北方起源的假设认为，汉藏语言的初始扩张发生在中国北方黄河流域大约在此之前4000  -  6000年，并且这种扩张是相关的。随着仰韶和/或马家窑新石器时代文化的发展。西南起源的假说认为，汉藏语言的早期扩张发生在距离中国四川省西南部地区5年或印度东北部地区9000年之前，当今存在着高度多样化的藏缅语言。与北方起源假设一致，研究人员用109种语言进行贝叶斯系统发育分析，得出949个词汇根义，估计汉藏语言差异的时间深度约为4,200-7,800年，平均值约为5900年。此外，系统发育支持了Sinitic和Tibeto-Burman语言之间的二分法。该结果与考古记录以及中国农业扩张的农业和语言传播假设相兼容。该研究结果为进一步开展东亚史前人类活动的跨学科研究提供了语言学立足点。

参考信息：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1153-z

https://www.nature.com/articles/d41586-019-01214-6

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