盘点大陆学者Nat Methods发表的原创文章

【字体: 时间:2012年11月12日 来源:生物通

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  从生命科学的角度上来说,目前国内学者确实在Nature,Science,Cell这些顶级刊物中发表原创性研究成果越来越多,然而在技术上的创新并不多见,以技术类顶级刊物Nature Methods为例,过去五年间,也就只有3篇……

  

生物通报道:近期饶毅的一篇博文“饶毅:比起创新,我们更缺认真执着”引发争议无数,有的学者认为中国学术界确实需要更多的去除心浮气躁,沉下心来认真做实验,不过也有的人则认为其实国内的创新并不错。

从生命科学的角度上来说,目前国内学者确实在Nature,Science,Cell这些顶级刊物中发表原创性研究成果越来越多,然而在技术上的创新并不多见,以技术类顶级刊物Nature Methods为例,过去五年间,也就只有3篇,可见在技术创新上,不得不说还需更多努力,不过这三篇都是今年发表的,也说明了国内学者在这方面也正逐步崭露头角。

以下是这三篇原创性技术成果:

Spatiotemporal control of gene expression by a light-switchable transgene system.

在刊载这篇文章的同期Nature Methods杂志上,也同时介绍了这项成果的核心人物:华东理工大学药学院及国家生物反应器工程重点实验室特聘教授杨弋,杨弋教授早年毕业于清华大学,2006年回国受聘于华东理工大学。这篇文章介绍了他们成功开发的一种简单、稳定、容易使用的光调控基因表达系统。

LightOn”系统模拟了另一常用的基因诱导系统:Tet-On(一种由四环素激活的系统)。与目前已有的光激活基因表达系统相比较,LightOn具有几方面的优点,除了可以在哺乳动物细胞和整体动物中,无需额外添加化学物质激活基因表达之外,LightOn还能利用一个正交于哺乳动物细胞信号途径的单外源蛋白,并且在光照射下能提高目标基因表达量200倍!而且光的波长,位置和时间长短还能调控基因表达的水平,以及将表达引导到目标器官。除此之外,这种二聚体能在几个小时内结构,因此研究人员能在同一小鼠中进行多项实验,减少实验动物的数量。

这种LightOn系统是由一种光调控的转录因子和含有目的基因的转录单元构成。在蓝光存在的情况下,转录因子能够迅速被激活,从而启动目的基因的转录与表达。该系统不仅具有诱导表达效率高、背景低、激活快、表达量可调节等普通诱导表达系统也具有的优点,而且能够在时间和空间上的精确、可逆地控制目标基因的表达水平。

研究组利用该系统在小鼠活体内进行实验,实现了红色荧光蛋白在小鼠肝脏的指定区域的光控表达。与此同时,他们还用光来控制胰岛素的表达与分泌,成功地将患有I型糖尿病小鼠的血糖降到较低水平。由于这些优点,该第三代基因表达系统将可使人类以前所未有的精度在调控目的基因的表达,进而控制各种生命活动,可为发育、神经生物学的复杂生物学问题解析提供有力研究工具,也为干细胞三维定向分化与人工器官构建、时间剂量可调的基因治疗等前沿医疗领域提供新的思路。

Rational design of true monomeric and bright photoactivatable fluorescent proteins.

这项研究由中科院生物物理所的研究人员完成,他们设计出了新型单体光活化荧光蛋白,这类荧光蛋白可应用于高分辨率显微镜中进一步改进活细胞成像。

mEos2是目前使用最为广泛的PAFPs之一,但mEos2在高浓度下倾向于形成二聚体或多聚体,尤其当mEos2标记膜蛋白时会影响膜蛋白在细胞中的定位。

为了解决膜蛋白的标记问题,同时发展综合性质更佳的荧光蛋白探针,研究人员首先解析了mEos2的晶体结构,找到了引起mEos2在高浓度下寡聚的关键性氨基酸位点,然后对mEos2进行定点突变筛选,最终获得了两个真正单体荧光蛋白:mEos3.1和mEos3.2。进一步的研究显示,mEos3具有成熟时间短、亮度高的特性。用于单分子定位时具有很高的标记密度和光子产出,在超高分辨成像中比当前所有PAFPs都表现出色。

Identification of cross-linked peptides from complex samples.

北京生命科学研究所董梦秋实验室,就与中科院计算技术研究所贺思敏教授研究组合作介绍了一种从复杂样品中识别交联肽的新技术。这种能用于识别这些交联肽段的方法:pLink,能结合质谱分析方法,解析交联肽的数据,准确估计出交联识别中的假阳性,并且这种方法也能与多种同源,或者异源的双功能交联分析方法兼容。

pLink是在pFind基础上开发出来的,后者是中国第一个具有自主知识产权的网络版蛋白质鉴定软件pFind (http://pfind.ict.ac.cn),这一软件是由计算所生物信息学课题组开发出来,已用于提高应用质谱技术进行蛋白质鉴定的算法与系统性能,具体包括基于数据库搜索的蛋白质鉴定算法;质谱中同位素信息的应用;以及蛋白质修饰鉴定和定量化等。

pLink在pFind基础上,将研究对象的一个肽段变成了两个肽段,分析复杂样品中的交联肽,为了验证这一方法的有效性,研究人员也利用已知的结构进行了分析,并进一步在蛋白复合物,免疫沉淀初提物,以及整个细胞裂解物中进行了验证。相关的研究数据表明,这是一种用于分析蛋白结构,以及蛋白-蛋白相互之间作用的有效工具。



这些技术成果涉及了多个领域方向,这些我们拥有自己专利的技术对于未来生命科学的发展意义深远,我们也希望能涌现更多原创性的技术创新和技术突破,为此生物通近期也特别组织了一项相关的活动:“赛默飞特约之生物通2012实验室创新技术大奖”活动,希望能通过各种或大或小的实验室技术创新,让这些星星之火来实现燎原……

活动页面:赛默飞特约之生物通2012实验室创新技术大奖 欢迎大家参与!

(生物通:张迪)

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