内耳毛细胞静纤毛高度调控分子机制

内耳毛细胞(hair cell)是动物感知听觉和平衡信息的感受器细胞,负责将机械能信号转换为电信号(即机械-电转换,简称为MET),因位于其上表面的细胞突起——纤毛束(hair bundle)而得名。每个毛细胞的纤毛束包括一根以微管蛋白为骨架的动纤毛(kinocilium)和多根以肌动蛋白为骨架的静纤毛(stereocilia)。动纤毛在纤毛束的发育过程中发挥重要作用,而静纤毛对于机械-电转换必不可少。每个毛细胞中的静纤毛组织成多排高度不同的阶梯状结构,其发育和维持受到严格调控。近年来,随着蛋白质组学、转录组学、超高分辨显微镜等技术的发展,人们对静纤毛高度调控分子机制的认识越来越深入,但仍有很多问题亟待回答。文章对目前已知的静纤毛高度调控的分子机制进行简要介绍。     

血细胞生成素的分子进化与造血细胞发育的相关性研究

发育与进化是生物界两个基本的生命活动。早在19世纪70年代,Haeckel发现了著名的生物发生律,即在形态上个体发育重现种系发生。一个多世纪以后,人们对进化与发育的分子机制有了较深入的认识,但从分子水平上认识发育与进化的相互关系仍知之甚少。 在组织、器官中,造血系统的发育调控机制在分子水平上了解较为详细。本文试图通过分析6种血细胞生成素(hematopoietin)的分子进化,并与各自调控的细胞发育阶段作平行比较,探讨发育与进化在分子水平上的相互关系。     

胚胎结纤毛运动的生物力学研究进展

纤毛是细胞的重要功能性细胞器,可感知细胞外的机械和化学信号,并协助信号传导引发细胞应答.在脊椎动物胚胎发育早期,胚胎结中存在若干旋转运动的单细胞纤毛,具有9+0的超微结构,即其轴丝主要组成表现为9个环绕排列的双联体微管.相邻双联体微管间的动力蛋白通过ATP水解为纤毛运动提供动力和控制,从而引起纤周流体的左向流动,进而引起胚胎对左右轴方向的感知.胚胎结纤毛的结构和功能异常会引起严重的发育障碍,其相关探索对理解脊椎动物的发育过程有着重要作用.自20世纪70年代起,越来越多的研究者对纤毛进行了多方面研究,本文从分子、细胞和细胞外流体3个层级,对这些研究进展进行了总结.     

高通量测序解析哺乳动物飞行进化的分子机制

蝙蝠(bats)是唯一能够自主飞行的哺乳动物,其前肢进化为翼手,手臂和手指显著延长,手指之间具有宽阔的指间膜.蝙蝠翼手发育与进化的分子机制,虽然已有十几年的研究历史,但仍然不明确.近期,利用先进的高通量测序技术,包括全基因组测序、转录组测序(RNA-Seq)和染色质免疫沉淀测序(Ch IP-Seq),研究者们发现大量调控蝙蝠翼手发育的差异表达基因和调控元件,证明蝙蝠翼手形成的主要原因是多基因表达模式的改变和表达调控元件的适应性分子进化.未来研究哺乳动物飞行进化的分子机制问题,应关注关键基因和重要调控元件的功能以及基因间的相互作用.     

蛋白激酶TTK与CENP-E相互作用并共定位于人细胞的动粒

纺锤体检验点（spindle checkpoint)是一个重要的细胞分裂化调节通路，监督染色体正确分离和传代，其信号传导主要通过两个蛋白激酶Mps1和Bub1/BubR1来调控，近期的研究发现动粒马达蛋白CENP-E与BubR1相互作用并参与纺锤体调控点的作用，为阐明纺锤体检验点分子调控机理，利用动粒蛋白质组学技术剖析人细胞动粒的蛋白质组成时发现了TTK蛋白-人细胞Mps1。揭示了TTK蛋白激酶定位于动粒，并与CENP-E相互作用，可能参与监控人细胞分裂过程中的染色体分离。     

植物的耐洪能力可调控

植物是如何感觉低氧水平,从而采取自救措施从洪灾中存活下来的?这种分子机制是否可调控?最新研究发现,植物的这种耐洪能力分子机制是可以调控的。这个发现可能会使科学家们研制出产量更高、更耐洪灾的农作物。这种名为感氧蛋白转换的分子机制能够控制关键调节蛋白(即转录因子,能打开和关闭其他基因):氧气水平正常时,     

突触骨架重塑调控吗啡戒断负性记忆的分子机制进展简

成瘾性药物戒断所产生的负性情绪记忆被认为是导致强迫性用药的主要原因. 戒断会引起相关脑区发生诸如突触传递和神经结构可塑性等适应性变化,这种适应性变化最终会引起病理性记忆的形成. 研究表明,肌动蛋白actin骨架重塑与突触可塑性以及记忆的形成关系密切,然而对其调控记忆的分子机制知之甚少. 最近,本研究小组围绕吗啡戒断负性情绪记忆的形成机制展开研究,在整体水平上阐述了突触骨架actin及其一系列下游信号参与调控吗啡戒断负性记忆的分子机制. 本文将讨论近年来突触结构可塑性参与调控成瘾性药物负性记忆形成的最新进展,着重探讨阿片类物质成瘾负性动机的形成机制,有助于深入了解成瘾形成的分子机制,为成瘾的研究和治疗提供新思路.     

突触骨架重塑调控吗啡戒断负性记忆的分子机制进展

成瘾性药物戒断所产生的负性情绪记忆被认为是导致强迫性用药的主要原因.戒断会引起相关脑区发生诸如突触传递和神经结构可塑性等适应性变化,这种适应性变化最终会引起病理性记忆的形成.研究表明,肌动蛋白actin骨架重塑与突触可塑性以及记忆的形成关系密切,然而对其调控记忆的分子机制知之甚少.最近,本研究小组围绕吗啡戒断负性情绪记忆的形成机制展开研究,在整体水平上阐述了突触骨架actin及其一系列下游信号参与调控吗啡戒断负性记忆的分子机制.本文将讨论近年来突触结构可塑性参与调控成瘾性药物负性记忆形成的最新进展,着重探讨阿片类物质成瘾负性动机的形成机制,有助于深入了解成瘾形成的分子机制,为成瘾的研究和治疗提供新思路.     

静磁场对骨组织的影响及其分子机制探讨

静磁场是磁场强度和方向恒定的磁场,其作为一种非侵入性的物理因子,在骨生物学领域已有多年的基础和临床研究历史.大量动物实验和临床研究显示,静磁场对骨质疏松、骨折不愈合、骨植入体的骨不连以及骨关节炎等骨科疾病均有良好的作用效果.静磁场对这些骨骼疾病的作用与其对骨组织细胞增殖及分化的调节相关.在体外,静磁场可促进骨髓间充质干细胞及成骨细胞的分化和矿化,而抑制骨髓单核细胞及破骨细胞的分化和骨吸收活力.静磁场对骨组织细胞调控的可能机制是静磁场影响了细胞生长因子、信号分子、细胞骨架、细胞膜、细胞内钙离子及铁代谢等.本文从动物及临床实验研究和细胞生物学研究两方面综述了静磁场对骨组织的影响,同时对可能的分子机制进行了探讨,在此基础上还介绍了该研究中需进一步探讨的问题.     

RNA聚合酶动态调控DNA转录的单分子水平研究进展

真核生物的RNA聚合酶Ⅱ(Pol Ⅱ)和原核生物的RNA聚合酶(RNAP)主要负责转录合成信使RNA(mRNA)，调控不同基因的转录水平，以调节生物体的生长发育和应对复杂多变的环境。研究者采用传统的荧光显微镜观测到RNAP可形成团簇，据此针对DNA转录调控提出“转录工厂”模型。随着单分子技术的发展，研究者在单分子水平上观测到了活细胞中RNAP动态调控DNA转录，提出RNAP可以通过液-液相分离机制进行转录调控。该综述总结了不同单分子荧光显微镜的技术原理，以及相关的荧光探针标记方法，并介绍了在真核生物和原核生物中应用单分子成像技术可视化RNA聚合酶动态调控DNA转录过程的研究进展，最后展望了单分子技术在转录调控研究中的应用前景。     

秦岭太白山高山区冰蚀原生裸地植被演替的初步探讨

太白山3400米以上的高山地区,冰期曾经过强烈的冰蚀作用。覆冰退却之后为光秃的裸岩。本文仅对该冰蚀原生裸地植被的起源、演替及发展趋向作初步探讨。 1.微生植物群落阶段:我们在不同地点裸岩表面上,采取既无地衣、又无苔藓及其它任何非微观植物定居的裸岩标本二十份,进行了培养和鉴定。结果证明:在该地冰蚀裸岩表面上     

中国山区国土空间特性与区域发展*

中国是一个多山的国家,其地理空间的差异性与山地有着诸多联系,甚至是必然性的联系。山地的纵横分布构成了独特的地域空间,导致陆地表层过程的复杂性与分异性凸显,对自然系统和人文社会的演进都产生了不同程度的影响与制约,进而关联到山区国土空间开发格局变化及其可持续发展。充分认识中国山区国土空间特性,对因地制宜地促进山区经济社会发展具有全局性意义,是确保绿水青山本源、维系国家可持续发展战略的重要基础。     

非达尔文自然选择—一种新的进化动力

本文从作者之一于１９９１年提出的基因表达的诱导和阻遏效应的数学模型中引出一种新的生物进化动力假说，即环境因素对基因表达的选择。此种选择机制在选择对象，选择水平和选择效应等方面都不同于达尔文提出的自然选择。所以称为非达尔文自然选择。它的理论依据是一个物种所含有的遗传信息量远远大于其整个形态结构所表现的遗传信息量以及基因表达的操纵子诱导和阻遏模型。本文认为一个祖先种的基因库可能含有许多可选择的基因表达系统，且基因库容量越大，就越有可能存在有序度越高的基因表达系统内形成有序度越高的形态结构。此外，本文还提出了绝对遗传型和相对遗传型概念，讨论了非达尔文自然选择与达尔文自然选择及中性进化的关系。     

苦味受体基因家族功能和演化研究的最新进展

苦味的识别作为一种防御机制, 能帮助动物避免摄入有毒物质, 它在动物的长期进化过程中起着至关重要的作用. 由于不同动物具有不同的生存环境和取食偏好, 使苦味识别能力在动物的长期进化中产生了分化. 苦味的识别源于苦味物质和苦味受体的结合, 所以对编码苦味受体基因的研究成为研究苦味识别的分子基础. 近年来, 随着体外功能实验体系的建立, 越来越多苦味受体的配体被发现. 另一方面, 随着许多脊椎动物基因组的测序完成, 人们对苦味受体基因家族的演化研究也取得了很大的进展. 对演化驱动力的研究, 能够使我们了解不同物种中苦味受体功能的变化趋势, 从而帮助我们发现更多的苦味配体. 本文主要介绍了苦味受体基因家族的功能及其在脊椎动物中演化的最新进展, 并对苦味受体基因家族今后的研究提出了展望.     

植物体内草酸钙的生物矿化

草酸钙晶体在特化的植物晶异细胞内的形成是一种基本的、重要的生理代谢过程.不同植物草酸钙晶体在形态/结构上存在多样性和种间专一性,它们具有特定的尺寸和形貌,并且成核后晶体的生长和特化细胞的发育间存在显著的协同作用,这表明草酸钙的生物合成不是一种简单的化学结晶过程,而是受遗传和生物大分子的精确调控.被塑造的矿化相在特定的膜包覆空间内经历了各自不同的生物化学途径,最终形成热力学稳定相.草酸钙晶体赋予植物许多不同的功能,主要包括对高容量钙的调节和植物自我保护作用,从而间接地反映出植物在不同生境中进化的印迹.本文介绍了草酸钙晶体在植物体内合成的草酸代谢途径、钙的吸收和累积,主要讨论晶体生长过程的植物调节机制以及体外模拟生物分子对草酸钙结晶动力学过程的调控等,以期揭示植物体内草酸钙的生物矿化机制,并为仿生材料合成和人类病理结石的抑制等提供重要线索.     

水稻油体钙蛋白家族的进化及对干旱胁迫的响应性分析

油体钙蛋白不仅参与了油体的形成, 而且可能与植物耐受干旱胁迫有关. 目前对水稻中的油体钙蛋白的功能了解很少. 本文通过对水稻基因组数据库的序列搜索, 确定了水稻油体钙蛋白基因家族的6 个成员. 通过对这些基因的序列、结构和染色体位置分析, 表明水稻油体钙蛋白基因家族的扩增可能与片段复制和串联重复有关. 通过对这些基因与其他物种中的油体钙蛋白基因的系统进化分析及功能比较分析, 揭示了拟南芥和水稻中功能可能对应的成员. 为了确定与干旱胁迫响应相关的油体钙蛋白基因, 通过荧光定量PCR 检测了水稻油体钙蛋白家族在根、叶、花中的表达, 以及在这些组织中响应干旱胁迫的表达情况, 发现有3个基因成员在不同组织中受干旱胁迫的诱导, 为进一步对它们展开功能分析奠定了基础.     

浅述彩叶植物在园林景观中的应用

彩叶植物以它得天独厚的优势,在现代城市园林绿化中发挥着越来越重要的作用。本文在阐述彩叶植物的概念、分类的基础上,对其在风景园林中应用的原则和方式作了介绍,并就园林应用彩叶植物要处理好的几个关系进行了总结。     

有趣的发光生物与奇妙的发光蛋白*

“生物发光”现象一直以来都吸引着科学家的好奇心,它看似神奇,但在自然界十分普遍。“生物发光”现象有着独特的生态功能和进化意义。在漫漫历史长河中,人类对生物发光现象的探索从未停止过。从用发光生物作为最原始的照明工具,到利用绿色荧光蛋白标记细胞内组分;从对生物发光机理的探究,到荧光蛋白种类的开发, 科学的脚步在一步步前进,生命的秘密也在一点点被点亮。     

论多细胞物种的进化机制

本文对生命史中多细胞物种的形成机制提出了创新性的观点并对此进行论述。该新观点认为:生命进化的本质是各种生命生存效率优化的过程。在此过程中,多细胞物种的产生必然要解决一对矛盾,即单细胞局部利益最大化与多细胞整体利益之间的矛盾。解决这对矛盾是保证多细胞整体生存竞争效率的前提。因此,多细胞物种的进化必然是不断优化整体调控机制过程。调控机制的建立与完善是通过细胞的智能活动完成的。文章对多细胞物种的成种过程进行了逻辑推理,并依此推理过程提出了6个重要的预测,通过列举与这些预测相一致的事实证据来说明笔者该观点的合理性。     

乙烯调控果实成熟的分子生物学研究进展

乙烯是一种可促进果实成熟的内原植物激素．随着分子生物学的发展，已克隆出几个与乙烯合成有关的果实成熟基因，并获得了反义基因转化植株。本文简要综述了用基因工程手段调控果实的成熟，基因工程技术对认识果实成熟机理的贡献，以及乙烯调控果实成熟的分子机理．