生物通报道：2007年自然出版集团宣布《Nature》出版集团的新出版物、名为Nature China的网站（www.naturechina.com.cn）正式启动。这一网站致力于聚焦中国大陆地区和香港的优秀科学成果，每周都会针对最新发表的论文，在此网站撰写摘要和评述。8月推荐研究文章包括：

遗传工程

Zhang, M. et al. Spatiotemporal manipulation of auxin biosynthesis in cotton ovule epidermal cells enhances fiber yield and quality. Nature Biotechnol. 29, 453–458 (2011).

来自西南大学生物技术中心的研究人员开展了棉花纤维发育的分子机理及基因工程改良的研究。这一研究成果公布在国际生物技术领域顶级期刊Nature Biotechnology上。

中国是世界上最大的纺织品生产国和消费国，棉花是我国最重要的经济作物之一，在我国国民经济中具有十分重要的地位。但是，目前国产原棉在数量和质量上，已经不能满足市场需要，进口原棉数量不断增加，尤其是适纺高档棉纱的优质原棉，几乎全部依赖进口。因此，提高棉花的产量，改进其品质，对我国纺织业持续健康发展，具有非常重要的意义。但是，我国人口众多，耕地资源十分有限，粮食生产压力很大。这一国情不允许单纯采用扩大栽种面积的方式来增加我国棉花的产量，唯一的途径是通过育种和栽培手段，提高棉花的单位面积产量，同时改善其纤维品质。然而，由于受种质资源和常规育种技术的限制，棉花品种的产量潜力己开始进入平台期，要实现棉花产量与纤维的同步提高，难度更大。常规育种技术已经难以满足我国对棉花产量和质量快速增长的要求。

在这篇文章中，研究人员开展了棉花纤维发育的分子机理及基因工程改良的研究。他们研究发现，生长素在开花当天的纤维起始细胞中有高浓度积累，而IAA运输抑制剂处理棉花以及无纤维突变体的胚珠表皮细胞中没有这种高浓度积累，这表明高浓度的生长素累积是纤维细胞起始所必需的。

据此，课题组提出通过定向控制植物激素相关基因的表达，在棉花纤维细胞起始期适度增加棉花胚珠表皮细胞中的IAA浓度，促进纤维细胞起始，进而提高纤维产量的策略。针对这一策略，经过多年坚持不懈的努力，筛选出了适宜的启动子，在上千个转基因棉花株系中获得了纤维产量大幅度提高、同时纤维的细度也得到显著改进的新材料，在棉花高产优质育种上取得了重大突破。

细胞生物学

Jiang, W. et al. Acetylation regulates gluconeogenesis by promoting PEPCK1 degradation via recruiting the UBR5 ubiquitin ligase. Mol. Cell 43, 33–44 (2011).

来自复旦大学生命科学学院，医学院，以及美国加州大学圣地亚哥分校等处的研究人员发现通过调节人体内一种名叫PEPCK1的代谢酶可有效控制葡萄糖浓度。该项成果为糖尿病干预与治疗带来新的希望，这一研究成果公布在Molecular Cell杂志上。

科学家把人体内氨基酸等非葡萄糖营养物质转化为葡萄糖的过程叫做糖异生，正常情况下人体会根据需要自动转换葡萄糖，但是其中的具体分子机制，科学家们了解得并不十分清楚。

在这篇文章中，研究人员发现当PEPCK1正常工作时，人体会根据需要自动转换葡萄糖，当人体器官需要葡萄糖时，PEPCK1刺激糖异生的发生；当人体血糖浓度偏高，PEPCK1自动与UBRS泛素链接酶结合，这对PEPCK1来说好比“自杀”，一旦链接完成，它将被人体自动降解，PEPCK1活性降低，则抑制了糖异生的发生，人体血糖也就随之回落了，这说明PEPCK1可有效控制葡萄糖浓度。

研究人员分析认为，一旦PEPCK1对人体血糖浓度不再敏感，失去“自杀”这一调控功能，其活性过高将直接导致血液中葡萄糖的浓度持续上升，进而成为糖尿病发生的重要因素之一。也因此，严格调控PEPCK1的活性，可能成为人类控制糖尿病的有效手段。例如，与PEPCK1活性相关的一系列酶均可作为调节糖异生过程的药物蛋白靶点，也就是说，今后科学家可以通过药物改变人体内这一系列酶的活性、数量等来控制血液葡萄糖浓度的高低，进而有效防治糖尿病。

这项研究不仅阐明了PEPCK1活性的分子调控机理，而且发现了人体内与PEPCK1相关的乙酰化酶、去乙酰化酶和泛素链接酶的重要功能，这一系列酶均可作为未来调节糖异生通路的药物蛋白靶标。也就是说，今后科学家可以通过药物改变人体内这一系列酶的活性来控制血液葡萄糖浓度的高低，进而有效防治糖尿病。

植物遗传学

Lu, F., Cui, X., Zhang, S., Jenuwein, T. & Cao, X. Arabidopsis REF6 is a histone H3 lysine 27 demethylase. Nature Genet. 43, 715–719 (2011).

来自中国科学院遗传与发育生物学研究所的研究人员在植物组蛋白H3K27me3去甲基化酶研究中取得重要进展，相关研究论文在线发表在《自然遗传学》（Nature Genetics）杂志上。

研究组对植物组蛋白去甲基化酶基因家族进行了系统鉴定和功能分析。该研究组首先建立了植物细胞内组蛋白去甲基化酶活性检测体系，通过该体系发现拟南芥REF6/JMJ12可以特异性地去除H3K27双甲基化和三甲基化修饰。过表达REF6的植物与H3K27me3功能异常突变体具有相似的表型。遗传学研究证明，clf swn对ref6表现上位效应，同时ref6可以部分回复clf的表型，表明REF6和H3K27me3甲基转移酶起着相互拮抗的作用。通过H3K27me3抗体进行染色质免疫共沉淀结合大规模测序分析鉴定了数百个基因H3K27me3水平上升，这些基因多数是REF6的靶基因，参与植物发育以及对各种刺激响应等多种生物学过程。转录组分析表明这些基因上H3K27me3水平上升与其转录抑制呈正相关。综上所述，REF6是在植物中首次发现的H3K27me3去甲基化酶。REF6在动物中的同源蛋白KDM4可以去甲基化H3K9me3，LHP1在动物中的同源蛋白HP1在体内结合H3K9me3。由于拟南芥中H3K9me3水平很低，因此REF6和LHP1可能在进化中获得了新的功能，参与到H3K27me3介导基因沉默的调控途径中。

这一研究工作填补了植物H3K27me3调控机制的一个重要空白，并表明该机制在高等动植物中是保守的，为进一步研究H3K27me3在植物生长发育及对环境响应过程中的作用奠定了基础。

医学遗传学

Feng, H. et al. Cell cycle-related kinase is a direct androgen receptor-regulated gene that drives β-catenin/T cell factor-dependent hepatocarcinogenesis. J. Clin. Invest. doi:10.1172/JCI45967 (2011).

肝癌是最常见的肿瘤疾病之一，在世界范围内肿瘤相关性死亡因素中排名第三，全球每年有超过50万新患者，中国新病例占了全球所有肝癌病例的一半以上（55%）。肝癌患者有个很明显的特征就是发病率男性明显高于女性，被称为“男性最可怕的敌人”。

来自香港中文大学医学院消化病研究所，内蒙古大学的研究人员发表了题为“Cell cycle–related kinase is a direct androgen receptor–regulated gene that drives β-catenin/T cell factor–dependent hepatocarcinogenesis”的文章，发现了一种与男性激素睾酮相关的蛋白：AR会诱发肝癌基因CCRK，从而从分子水平上解析了为什么男性易患肝癌之谜，为研发治疗肝癌的新药提供了新线索。这一研究成果公布在《The Journal Of Clinical Investigation》杂志上。

（生物通：万纹）

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