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CO3 2025 计划摘要
人类很自然地会将来自不同感官的信息联系起来——这种现象称为跨模态对应。例如，我们会将高音调的声音与小而亮的物体联系起来，而不是与大而暗的物体联系起来。哺乳动物的类似关联表明了一种进化优势，可能有助于动物解读不完整的环境线索（例如，根据动物的叫声判断其大小、发出资源位置的信号）。然而，在非哺乳动物中的证据很少，限制了我们对这种现象进化起源的理解。为了填补这一空白，我们收集了两种非哺乳动物物种中不同跨模态关联的证据：陆龟（Testudo hermanni）和家鸡（Gallus gallus）。在陆龟中，我们报道了音调与大小的关联，最近又增加了自发音调与亮度关联的新证据。在小鸡身上，我们提供了空间亮度关联以及声音符号关联的证据，类似于人类将任意声音（例如“Bouba”或“Kiki”）与特定形状（圆形或尖形）配对的倾向。这些发现表明，跨模态关联并非哺乳动物所独有，可能反映了脊椎动物大脑中共同的组织原则。这项研究揭示了远亲物种之间的感知相似性，并支持跨模态关联在进化过程中得到保留的观点。此类机制可能会增强多感官整合，提高在不同环境中的适应性。
全球群体基因组学揭示关键海洋植物线粒体基因组结构的长期稳定性
花植物的线粒体基因组 (mitogenome) 由多条染色体组成。线粒体染色体内和染色体之间的重组可能产生称为异构体的多种 DNA 分子。由于不均匀的复制和同源重组，异构体的拷贝数和组成在单个植物内和单个植物之间可能是动态的。尽管如此，尽管它们具有功能重要性，但物种内线粒体基因组的保守水平仍未得到充分研究。个体发育变异是否会导致线粒体基因组组成的世代进化目前尚不清楚。在这里，我们表明，海草 Zostera marina 的线粒体基因组组成在大约 35 万年前分化的全球种群中是保守的。使用长读测序，我们表征了 Z. marina 线粒体基因组并推断出重组诱导配置的库。为了描述全球线粒体基因组结构并研究其进化，我们研究了从太平洋和大西洋的 16 个种群中取样的 Z. marina 分生区域的线粒体基因组。我们的研究结果显示，同工型相对拷贝数具有惊人的相似性，这表明尽管在个体发育过程中存在显著的变化，但远亲种群和植物种系中的线粒体基因组组成具有高度的保守性。我们的研究为在植物个体水平上对动态线粒体基因组的观察与长期线粒体进化之间提供了联系。
优化 ErCas12a 以实现拟南芥中的高效基因编辑
摘要 Er Cas12a 核酸酶，也称为 MAD7，是来自直肠真杆菌的 CRISPR/Cas 系统的一部分，与 Cas12a 核酸酶有远亲关系。由于它与常用的 As Cas12a 仅有 31% 的序列同源性，其知识产权可能不受 Cas12a 核酸酶授予的专利权的保护。因此，Er Cas12a 成为实际应用的一个有吸引力的替代品。然而，Er Cas12a 的编辑效率强烈依赖于靶序列和温度。因此，通过蛋白质工程优化酶活性对于其在植物中的应用尤其有吸引力，因为它们是在较低温度下培养的。基于从 Cas12a 核酸酶优化中获得的知识，我们选择通过引入类似的氨基酸交换来提高 Er Cas12a 的基因编辑效率。有趣的是，这些与 As Cas12a 增强版或 Ultra 版类似的突变均未导致拟南芥中 Er Cas12a 的编辑显著增强。然而，酶假定的 α 螺旋结构中的两个不同突变 V156R 和 K172R 显示出可检测到的编辑改善。通过结合这两个突变，我们获得了改进的 Er Cas12a (im Er Cas12a) 变体，与拟南芥中的野生型酶相比，其活性增加了几倍。该变体在 22°C 时具有很强的编辑效率，通过将培养温度升高到 28°C 可以进一步提高，甚至可以编辑以前无法接近的目标。此外，没有检测到增强的场外活动。因此，im Er Cas12a 是一种经济上有吸引力且有效的植物基因组工程其他 CRISPR/Cas 系统的替代方案。
MutT 同源物 1 (MTH1) 从 dNTP 池中去除 N6-甲基-dATP
MutT 同源物 1 (MTH1) 可从核苷酸池中去除氧化核苷酸，从而防止其掺入基因组，并降低基因毒性。我们之前曾报道 MTH1 是 O6-甲基-dGTP 水解的有效催化剂，这表明 MTH1 还可以清除核苷酸池中的其他甲基化核苷酸。我们在此显示 MTH1 可有效催化 N6-甲基-dATP 水解为 N6-甲基-dAMP，并进一步报道 dATP 的 N6-甲基化可显著增加 MTH1 活性。我们还观察到 MTH1 与 N6-甲基-ATP 的活性，尽管水平较低。我们发现 N6-甲基-dATP 会在体内整合到 DNA 中，与未注射 N6-甲基-dATP 的胚胎相比，微注射 N6-甲基-dATP 的 MTH1 敲除斑马鱼卵子发育而成的胚胎中 N6-甲基-dA DNA 水平升高就是明证。远亲脊椎动物的 MTH1 同源物中存在 N6-甲基-dATP 活性，这表明其具有进化保守性，也表明这种活性很重要。值得注意的是，在相关的 NUDIX 水解酶中，N6-甲基-dATP 活性是 MTH1 所独有的。此外，我们展示了 N6-甲基-dAMP 结合的人类 MTH1 的结构，揭示了 N6-甲基被容纳在疏水活性位点亚口袋内，这解释了为什么 N6-甲基-dATP 是良好的 MTH1 底物。据报道，DNA 和 RNA 的 N6 甲基化具有表观遗传作用并影响 mRNA 代谢。我们认为 MTH1 与腺苷脱氨酶样蛋白异构体 1 (ADAL1) 协同作用
通过先进的原型技术探索安第斯高海拔湖泊极端微生物
摘要：快速鉴定和表征来自极端环境的分离物目前是一项挑战，但对于探索地球的生物多样性却非常重要。由于这些分离物原则上可能与已知物种有远亲关系，因此需要采用技术来可靠地鉴定它们所属的生命分支。通过串联质谱法对这些环境分离物进行蛋白质分型提供了一种快速且经济有效的方法，可以使用它们的肽谱进行鉴定。在本研究中，我们记录了第一种用于环境嗜极菌和嗜盐菌分离物的高通量蛋白质分型方法。微生物是从智利高原高海拔安第斯山脉湖泊（海拔 3700 - 4300 米）的样本中分离出来的，这些湖泊代表的地球环境与其他星球的条件相似。总共培养了 66 种微生物，并通过蛋白质分型和 16S rRNA 基因扩增子测序进行了鉴定。两种方法对所有分离物都揭示了相同的属鉴定结果，但三种分离物除外，这三种分离物可能代表尚未根据其肽组进行分类学表征的生物。蛋白质分型能够表明副球菌科和 Chromatiaceae/Alteromonadaceae 科中存在两个潜在的新属，而这些属仅被 16S rRNA 扩增子测序方法所忽略。本文强调，蛋白质分型有可能发现来自极端环境的未描述的微生物。关键词：串联质谱蛋白质分型、阿塔卡马沙漠、高原、高海拔安第斯山脉湖泊、极端微生物、嗜盐菌■简介
控制高度保守的植物干细胞调节剂的顺式调控区域的极端重组
一个引人注目的悖论是，具有长期保守的蛋白质序列、功能和表达模式的基因通常表现出极为不同的顺式调控序列。目前仍不清楚如此剧烈的跨物种顺式调控进化如何使基因功能得以保存，以及这些差异在多大程度上影响物种内出现的顺式调控变异如何影响表型变化。在这里，我们使用一种在表达模式和功能上保守了约 1.25 亿年的植物干细胞调节剂来研究这些问题。通过在两个远亲模型拟南芥 (Arabidopsis thaliana) 和番茄 (Solanum lycopersicum) 中进行体内基因组编辑，我们在干细胞抑制基因 CLAVATA3 (CLV3) 的上游和下游区域生成了 70 多个缺失等位基因，并比较了它们对共同表型（即结出果实的心皮数量）的单独和综合影响。我们发现，与下游区域相比，番茄 CLV3 上游序列对哪怕是微小的扰动都高度敏感。相比之下，拟南芥 CLV3 功能对编码序列上游和下游的严重破坏具有耐受性。上游和下游缺失的组合也揭示了不同的调控结果。在番茄中，添加下游突变带来的表型增强主要是微弱的和附加的，而对拟南芥 CLV3 的两个区域进行突变则产生了显著的协同效应，显示出功能性顺式调控序列的不同分布和冗余。我们的研究结果证明了高度保守的植物干细胞调节器的顺式调控结构组织具有显著的可塑性，并表明顺式调控序列空间的重大重构是一种常见但又隐蔽的进化力量，它改变了保守基因调控变异的基因型与表型关系。最后，我们的研究结果强调了需要对顺式调控的空间结构进行谱系特异性解剖，以便有效地设计作物中保守的生产力基因的性状变异。
全球抗菌素耐药性杂志
背景：几种属于伽马变形菌的细菌种群具有内在的 A 类 β-内酰胺酶基因，这些基因可能是进一步传播和获得其他革兰氏阴性菌种的来源。我们在此描述了 KSA-1 A 类 β-内酰胺酶，该基因是在环境肠杆菌目物种 Kosakonia sacchari 的染色体内发现的，该物种最近还被鉴定为 MCR 样粘菌素抗性决定簇的前体。方法：使用 GenBank 数据库进行计算机分析，在 K. sacchari SP1 的染色体内发现了 A 类 β-内酰胺酶基因（GenBank 登录号 WP_017456759）。相应的蛋白质 KSA- 1 与 Citrobacter koseri 的内在 CKO-1 有 63% 的氨基酸同一性，与 TEM-1 有 53% 的氨基酸同一性。使用 K. sacchari DSM 100203 参考菌株作为模板，扩增 bla KSA-1，克隆到质粒 pUCp24 中并在大肠杆菌 TOP10 中表达。从纯化的酶中获得最小抑制浓度和动力学参数。结果：K. sacchari 菌株 SP1 仅对氨基、羧基和脲基青霉素产生抗性。一旦在大肠杆菌中产生，KSA-1 就会表现出典型的克拉维酸抑制广谱 β-内酰胺酶，并伴有特殊的替莫西林抗性特征。使用纯化的 KSA-1 提取物进行动力学测定，结果显示对青霉素和哌拉西林以及弱广谱头孢菌素具有高水解率。抑制常数的测定表明，克拉维酸、他唑巴坦和阿维巴坦的 50% 抑制浓度分别为 2.2、3 和 1.8 nM。对 bla KSA-1 基因周围序列的分析未发现任何可能参与该物种获得这种 β-内酰胺酶基因的移动元素。结论：KSA-1 是一种 A 类广谱 β-内酰胺酶，与已知的广谱或广谱 Ambler A 类 β-内酰胺酶远亲，对替莫西林具有高度耐药性。bla KSA-1 基因可被视为该物种固有的。© 2024 作者。由 Elsevier Ltd 代表国际抗菌化疗协会出版。这是一篇根据 CC BY 许可开放获取的文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）
直接面向消费者销售的基因测试
_____________________________________________________________________ 遗传因素被认为在健康和疾病的几乎每个方面都发挥作用。我们对这些遗传影响的了解正在增加，我们检测它们的能力也在增加。许多人对使用基因测试感兴趣。基因测试可用于医疗和非医疗目的，以确定祖先、预测药物敏感性、预测患上特定疾病和将这种易感性遗传给孩子的可能性，以及在肿瘤学环境中检测获得性基因变化，这可能有助于确定预后或治疗。 用于医疗目的的基因检测 基因测试结果可能对健康产生重大影响，不仅对接受测试的个人，而且在检测可遗传基因变化时也可能对其亲属产生重大影响。 澳大利亚皇家病理学家学院 (RCPA) 强烈主张，复杂的医疗测试应始终由经验丰富的医生或其他具有适当资格的医疗从业人员提出，并与他们讨论。这种方法适用于所有医疗测试。它对于预测儿童医疗未来的复杂基因测试尤其重要。将与重大临床问题有关的基因检测直接推销给患者并不合适。（RCPA 关于 DTC 的媒体发布 - 2018 年 7 月）此外，一些基因检测可能会产生复杂的结果，对某些人产生深远的影响。NPAAC 提供了将基因检测分为两个级别的指导：1 级（“标准”）检测和 2 级（“可能导致复杂临床问题”）检测。2 级基因检测需要特定的书面同意，并且与咨询问题相关，需要有适当经验的医疗专家或接受过专门培训提供基因咨询的人员（例如基因咨询师）的参与......（NPAAC 对人类核酸医学检测的要求 2013）非医疗目的的基因检测一些基因检测也可用于非健康目的，例如远亲测试或生活方式或行为特征（见上文的分类表）。如果这些类别的测试不涉及医学，则无需医疗或保健从业人员参与，并且可以通过多种途径进行此类测试，其中一些可能是直接面向消费者 (DTC)。（NHMRC 医学基因检测指南 https://www.nhmrc.gov.au/about-us/publications/medical-genetic-testing-information-health- professionals