[杏林风采]2006年中国生命科学研究领域7项重大进展-- [复制链接]

2006年中国重大科学进展
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2 2006年中国生命科学研究领域7项重大进展

2.1 成功绘制中国人21号染色体遗传变异图谱

　　国家人类基因组南方研究中心黄薇研究员领导的课题组，联合复旦大学生命科学学院、上海交通大学医学院、瑞金医院上海血液学研究所、中国科学院－马普学会计算生物学伙伴研究所等单位，以及上海生物芯片有限公司、上海南方基因科技有限公司等企业，利用人类21号染色体上约2万多个“单核苷酸多态性”，将300多个有代表性的中国人群与世界其他人群进行对照，进行了约2 000多万个基因分型分析，从而完成了关于中国人群遗传变异的独创性研究工作，绘制出中国人21号染色体遗传变异图谱。科学家发现，在DNA位置上比较接近的“单核苷酸多态性”会组成所谓的“单倍型块”，并可作为一个整体来遗传，因此，绘制出不同人群的单倍型图谱，就能更快地识别疾病。这项重要科研成果的相关论文发表在2006年第103卷第5期的《美国科学院院报》[18]上。

2.2 发现一种重要的细胞因子——白细胞介素15

　　肝脏是人体的重要天然免疫器官，富含多种行使天然免疫功能的细胞亚群，是近年来免疫学领域的研究热点之一。全世界有大约4亿人患有肝炎，刀豆蛋白(Con A)诱导的肝炎被认为是一种很好的模拟人类自身免疫性肝炎的动物实验模型，它的建立为更加深入研究自身免疫性肝炎以及药物治疗提供了很好的平台。中国科技大学生命科学学院田志刚教授领导的课题组利用Con A模型进行研究，发现白细胞介素15，这种细胞因子预先注射可以抑制Con A诱导的肝脏坏死、转氨酶升高和小鼠的死亡。其保护机理是白细胞介素15通过抑制NKT细胞分泌IL-4, IL-5 和TNF-α等细胞因子的能力，减少嗜酸性粒细胞浸润到肝脏，从而大大降低嗜酸性粒细胞对肝脏的损伤作用。该研究揭示了IL-15和NKT细胞之间新的相互作用机制，对机体如何调节NKT细胞的功能提出了新的观点，并且以此为基础对自身免疫性肝炎的免疫治疗提供了一种潜在的治疗方案。其研究论文发表在2006年第6期《肝脏学》[19]上。

2.3 首次发现完全由雄性花药主动完成的自花传粉机制
　　
  由清华大学深圳研究生院生物医药研究中心主任黄来强和深圳国家兰科植物种质资源保护中心首席科学家刘仲健领导的研究团队，在生长于云南山林的树干上、干旱季节开花的大根槽舌兰中，发现了一种完全由雄性花药主动转动而不借助于任何外部传递媒介完成的自花传粉机制。连续数年的观察和分析研究表明，这种传粉机制恒定地发生于所有植株和花朵而且只发生于同一花朵，并承担大根槽舌兰的全部繁殖任务——该物种没有其他的自花或异花传粉机制；这种机制导致的是两性配子融合的有性繁殖，而不是无性繁殖。研究表明，这一机制是该物种繁殖的唯一途径，并提示它是该物种为适应其缺乏传粉媒介的生态环境而进化出的繁衍策略，可能广泛存在于其他类似生存环境中的种群。这一研究成果对于认识了解兰花的繁育系统以及生物对环境演变的适应及其进化机理都具有重大意义。英国《自然》杂志2006年第441卷第7 096期[20]刊载了这一重大科研成果。

2.4 发现神经元极性建立新机制

　　2006年 7月31日出版的《细胞生物学》杂志[21]发表了中国科学院神经科学研究所关于蛋白质降解和神经元极性建立新机制的最新研究成果。王以政研究员及其学生闫冬、郭黎组成的研究小组经过历时两年半的研究发现，在建立和维持神经元极性的过程中，泛素蛋白酶系统可以通过调节Akt的局部稳定性来调节GSK-3β信号通路；在免疫荧光化学和激光激活的GFP融合的Akt蛋白实验中，当神经元极性建立时，Akt选择性地在那些将要成为树突的分支降解，而保留在那些将要成为轴突的分支尖端，并且如果抑制泛素蛋白酶系统就可以抑制Akt从多数突起尖端消失，从而使神经元长出多根很长的轴突（图8）。这些结果证明了蛋白质的局部降解对于神经元极性是必须的。

2.5 在单个DNA分子的凝聚研究中获得新发现

　　中国科学院物理研究所软物质物理实验室李明研究员领导的研究小组利用单分子操纵技术，研究了单个DNA分子在体外的凝聚动力学并获得新发现。他们在长度约为16.4 ?滋m的λ-嗜菌体DNA两端装上“手柄”——(连上直径约2 ?滋m的磁性球)，将DNA悬挂在磁场中，加入DNA凝聚剂后，用显微镜观察DNA长度随时间的变化，测量DNA分子的凝聚。实验表明，在凝聚剂作用下，DNA凝聚成直径约为100 nm的圆环。有趣的是，他们发现DNA的凝聚是不连续的，每一个凝聚动作只有约300 nm(圆环周长)的DNA片段凝聚在圆环表面。在DNA两端施加大于10 pN的拉力，可以使已经凝聚的DNA圆环解离。实验发现解离过程也是不连续的，每一个解离动作只有约300 nm的DNA片段从圆环表面脱离。他们的相关研究结果发表在2006年第128卷第47期的《美国化学学会会刊》[22]上。

2.6将哺乳动物的飞翔历史提前了至少7 000万年

　　能在空中飞翔的哺乳动物，至少1.25亿年前就在地球上出现了，它们的飞翔时间几乎与鸟类同时。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所由孟津、胡耀明、王元青、汪筱林和李传夔组成的研究小组，于2006年12月14日在《自然》杂志上发表题为《中国东北地区中生代一滑翔的哺乳动物》[23]的封面文章，报道了发现于内蒙古宁城地区中生代地层中的一件奇特的哺乳动物化石，该化石被命名为远古翔兽，体长12~14 cm，体重约70 g，大小与小型飞鼠相仿。研究认为，该化石动物是已知最早的会飞的哺乳动物，也是迄今唯一会飞的与恐龙同时代的哺乳动物（图9）。这一发现将哺乳动物的飞翔历史提前了至少7 000万年，在此之前的记录是大约5 100万年前的蝙蝠化石。

2.7 发现9个人类新基因并获世界卫生组织认可命名

　　2000年，河南省血液中心HLA组织配型实验室科研人员在近4万份检测中发现有12份样本用现有实验方法无法判定其确切基因型，经与美国国家骨髓库海军HLA实验室合作，确认其中的9个是新的基因序列[24] (图10)。世界卫生组织的HLA因子命名委员会确认其为新的HLA等位基因，并为它们正式命名。HLA等位基因又称人类白细胞组织相容性抗原，它与疾病的发生、病原体的易感性有紧密关系； HLA同时也是一个人的遗传身份证，实行器官和骨髓移植时，需要供体、受体等位基因完全吻合。新基因的发现，增加了人类寻找到可匹配基因的可能性，对研究中华民族人类遗传秘密也具有重要意义。
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Interleukin-15 prevents concanavalin A-induced liver injury in mice via NKT cell-dependent mechanism.Li B, Sun R, Wei H, Gao B, Tian Z.
Hefei National Laboratory for Physical Sciences at Microscale and School of Life Sciences, University of Science and Technology of China, Hefei 230027, China.

Administration of concanavalin A (Con A) induces a rapid and severe liver injury in mice. Natural killer T (NKT) cells are recognized to be the key effector cells, and a variety of cytokines [e.g., interleukin 4 (IL-4), IL-5, interferon gamma (IFN-gamma), and tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha)] have been shown to play vital roles in Con A-induced liver injury, whereas the role of IL-15, a critical cytokine in the development and homeostasis of NKT cells, remains obscure. In this study, pretreatment with IL-15 prevented mice from Con A-induced mortality, elevation of serum transaminase, liver necrosis, and hepatocyte apoptosis. Depletion of NKT cells abolished Con A-induced liver injury, which could be restored by adoptive transfer of purified NKT cells but not by that of in vivo or in vitro IL-15-treated hepatic NKT cells. Furthermore, transfer of wild-type NKT cells to CD1d-/- mice restored liver injury, whereas transfer of IL-15-treated NKT cells did not. IL-15 pretreatment decreased the NKT-derived IL-4, IL-5, and TNF-alpha production, thereby resulting in less infiltration of eosinophils, which play a critical role in Con A-induced liver injury. In conclusion, IL-15 protects against Con A-induced liver injury via an NKT cell-dependent mechanism by reducing their production of IL-4, IL-5, and infiltration of eosinophils. These findings suggest that IL-15 may be of therapeutic relevance in human autoimmune-related hepatitis.

PMID: 16729307 [PubMed - indexed for MEDLINE]

全文：
http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/fulltext/112636844/HTMLSTART