科学摘要

分类： 生物学

  •  伊利诺伊大学团队设计“专职”核糖体Ribo-M，可高效合成特定蛋白

    来源： Nature

    研究人员将核糖体与特定信使RNA物理连接，创建了只生产一种蛋白的“专职核糖体”平台Ribo-M。它无需在细胞中寻找模板，可高效生产荧光蛋白、抗药蛋白等。该平台有望未来用于工程化生产含非标准氨基酸的治疗性蛋白或抗体，也为探索早期生命蛋白合成机制提供模型。当前仍属概念验证阶段。

  • 含“缠结”结构的蛋白质易错误折叠，但仍约三分之一逃逸降解

    来源： Nature Communications

    研究发现，天然结构中含缠结（似绳结）的蛋白质被细胞质控系统标记降解的可能性比无缠结蛋白高93%，且部分在合成初期即被标记。但仍有约三分之一未被标记，因缠结可能深埋于结构内部而“隐藏”，导致错误折叠蛋白累积，破坏蛋白稳态，可能加速衰老和疾病。该研究利用现有数据库揭示质控系统新盲区。

  • RNA聚合酶可准确读取和转录八字母扩展遗传字母表

    来源： Nature Communications、PNAS

    研究利用冷冻电镜和生化实验，证明大肠杆菌RNA聚合酶能以识别天然碱基的相同机制，准确读取并转录两种人工合成碱基对（包括无需氢键结合的类型）。该发现为合成生物学中扩展DNA语言、设计新型诊断和治疗工具提供了分子基础，表明细胞天然机器可处理非天然遗传信息。

  • 内质网通过膜脂变化调控COPII囊泡运输以应对应激

    来源： Nature Communications

    研究揭示，内质网应激时，膜上磷脂酸（PA）水平升高，通过Opi1–Ino2/Ino4系统上调YIP3基因，进而抑制Sec16在ER出口位点的积累，减少COPII囊泡形成，从而暂停蛋白质运输，防止错误折叠蛋白外流。该机制表明内质网能“感知”自身膜脂状态并响应性调控运输，属全新发现。

  • 寄生植物菟丝子“偷”来基因后重塑结构，保留原有功能

    来源： Plant Physiology

    研究发现，寄生植物菟丝子通过水平基因转移（HGT）从唇形目植物中获得CYP81Q基因，该基因参与合成具抗氧化活性的芝麻素。转移后，该基因在菟丝子基因组中被转座子片段插入并形成新内含子，结构发生显著变化，但仍保持功能酶活性。这表明水平转移后基因可在寄生植物中继续演化，并在新环境中实现结构整合与功能保留。

  • 精子中部分基因转换发生于减数分裂前的DNA修复阶段

    来源：Nature

    研究利用长读长测序分析15份精子样本，发现非交叉基因转换事件中有相当比例并非源于减数分裂，而是发生于精子形成前的常规细胞分裂中的DNA修复过程，且其分子特征不同于减数分裂事件。该频率和位置在个体间（包括同卵双胞胎）存在差异。研究挑战了遗传重组仅发生在减数分裂的传统认知，为理解基因组多样性与疾病遗传提供新视角。

  • 卫星DNA是果蝇染色体“配对条形码”，摒弃“垃圾DNA”旧称

    来源： Nature Communications

    ETH Zurich团队在果蝇卵细胞形成中发现，染色体上重复性卫星DNA序列如同独特条形码，使同源染色体能互相识别配对；蛋白D1则充当“胶水”结合匹配条形码。若条形码缺失或改变，配对即出错。该机制或参与物种形成：隔离种群间条形码分化导致杂交不育。研究首次赋予“垃圾DNA”明确的减数分裂功能。

  • 人类蛋白质降解速度普遍慢于小鼠，代谢调节发育节奏

    来源： Developmental Cell

    研究分析了约4000种人类与小鼠共有蛋白质，发现人类细胞中蛋白质降解普遍更慢，并非个别基因特例。这种差异不受蛋白类型或降解通路（蛋白酶体/溶酶体）影响。降低小鼠细胞代谢活性可减缓其蛋白降解速度，使其接近人类水平。研究表明代谢是调节蛋白周转和发育节律的关键因子，为物种间发育速度差异提供了统一解释。

  • 大规模原子模拟揭示DNA物理形状与柔性影响基因表达，演化偏好力学稳定性

    来源： Nature Communications

    国际团队对全部4096种六核苷酸序列片段进行高精度分子动力学模拟，发现DNA的核苷酸序列不仅编码遗传信息，还决定其弯曲、变形及与蛋白互作的物理特性，从而影响基因可及性。对比基因组显示，演化保留的突变倾向于使DNA力学性能改变最小，说明进化不仅保存信息，也维护分子机械稳定性。该公开数据集将为药物设计、疾病机制研究及AI生物学应用提供支撑。

  • RNA比DNA更易形成液滴，关键在单个氧原子差异

    来源： Nature Communications

    布法罗大学团队发现，RNA核糖上的2′-羟基（比DNA多一个氧原子）使其在升温时更易与镁离子作用、保留更少水分子，从而比单链DNA更易形成液滴状凝聚体，并可转为凝胶状以保护RNA免受严酷环境。该研究为“RNA世界”假说中RNA如何在原始条件下浓缩和存活提供机制解释，并正尝试将RNA液滴工程化为可执行生化功能的类细胞合成系统。