生物通報(bào)道：2007年自然出版集團(tuán)宣布《Nature》出版集團(tuán)的新出版物、名為Nature China的（）正式啟動(dòng)。這一致力于聚焦中國(guó)大陸地區(qū)和香港的科學(xué)成果，每周都會(huì)針對(duì)發(fā)表的論文，在此撰寫(xiě)摘要和評(píng)述。8月推薦研究文章包括：

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遺傳工程

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）.

來(lái)自西南大學(xué)生物技術(shù)中心的研究人員開(kāi)展了棉花纖維發(fā)育的分子機(jī)理及基因工程改良的研究。這一研究成果公布在生物技術(shù)領(lǐng)域*期刊Nature Biotechnology上。

中國(guó)是世界上zui大的紡織品生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，棉花是我國(guó)zui重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有十分重要的地位。但是，目前國(guó)產(chǎn)原棉在數(shù)量和質(zhì)量上，已經(jīng)不能滿足市場(chǎng)需要，進(jìn)口原棉數(shù)量不斷增加，尤其是適紡棉紗的原棉，幾乎全部依賴進(jìn)口。因此，提高棉花的產(chǎn)量，改進(jìn)其品質(zhì)，對(duì)我國(guó)紡織業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，具有非常重要的意義。但是，我國(guó)人口眾多，耕地資源十分有限，糧食生產(chǎn)壓力很大。這一國(guó)情不允許單純采用擴(kuò)大栽種面積的方式來(lái)增加我國(guó)棉花的產(chǎn)量，*的途徑是通過(guò)育種和栽培手段，提高棉花的單位面積產(chǎn)量，同時(shí)改善其纖維品質(zhì)。然而，由于受種質(zhì)資源和常規(guī)育種技術(shù)的限制，棉花品種的產(chǎn)量潛力己開(kāi)始進(jìn)入平臺(tái)期，要實(shí)現(xiàn)棉花產(chǎn)量與纖維的同步提高，難度更大。常規(guī)育種技術(shù)已經(jīng)難以滿足我國(guó)對(duì)棉花產(chǎn)量和質(zhì)量快速增長(zhǎng)的要求。

在這篇文章中，研究人員開(kāi)展了棉花纖維發(fā)育的分子機(jī)理及基因工程改良的研究。他們研究發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)素在開(kāi)花當(dāng)天的纖維起始細(xì)胞中有高濃度積累，而IAA運(yùn)輸抑制劑處理棉花以及無(wú)纖維突變體的胚珠表皮細(xì)胞中沒(méi)有這種高濃度積累，這表明高濃度的生長(zhǎng)素累積是纖維細(xì)胞起始所必需的。

據(jù)此，課題組提出通過(guò)定向控制植物激素相關(guān)基因的表達(dá)，在棉花纖維細(xì)胞起始期適度增加棉花胚珠表皮細(xì)胞中的IAA濃度，促進(jìn)纖維細(xì)胞起始，進(jìn)而提高纖維產(chǎn)量的策略。針對(duì)這一策略，經(jīng)過(guò)多年堅(jiān)持不懈的努力，篩選出了適宜的啟動(dòng)子，在上千個(gè)轉(zhuǎn)基因棉花株系中獲得了纖維產(chǎn)量大幅度提高、同時(shí)纖維的細(xì)度也得到顯著改進(jìn)的新材料，在棉花高產(chǎn)育種上取得了重大突破。

細(xì)胞生物學(xué)

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

來(lái)自復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，醫(yī)學(xué)院，以及美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校等處的研究人員發(fā)現(xiàn)通過(guò)調(diào)節(jié)人體內(nèi)一種名叫PEPCK1的代謝酶可有效控制葡萄糖濃度。該項(xiàng)成果為糖尿病干預(yù)與治療帶來(lái)新的希望，這一研究成果公布在Molecular Cell雜志上。

科學(xué)家把人體內(nèi)氨基酸等非葡萄糖營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為葡萄糖的過(guò)程叫做糖異生，正常情況下人體會(huì)根據(jù)需要自動(dòng)轉(zhuǎn)換葡萄糖，但是其中的具體分子機(jī)制，科學(xué)家們了解得并不十分清楚。

在這篇文章中，研究人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)PEPCK1正常工作時(shí)，人體會(huì)根據(jù)需要自動(dòng)轉(zhuǎn)換葡萄糖，當(dāng)人體器官需要葡萄糖時(shí)，PEPCK1刺激糖異生的發(fā)生；當(dāng)人體血糖濃度偏高，PEPCK1自動(dòng)與UBRS泛素鏈接酶結(jié)合，這對(duì)PEPCK1來(lái)說(shuō)好比“自殺”，一旦鏈接完成，它將被人體自動(dòng)降解，PEPCK1活性降低，則抑制了糖異生的發(fā)生，人體血糖也就隨之回落了，這說(shuō)明PEPCK1可有效控制葡萄糖濃度。

研究人員分析認(rèn)為，一旦PEPCK1對(duì)人體血糖濃度不再敏感，失去“自殺”這一調(diào)控功能，其活性過(guò)高將直接導(dǎo)致血液中葡萄糖的濃度持續(xù)上升，進(jìn)而成為糖尿病發(fā)生的重要因素之一。也因此，嚴(yán)格調(diào)控PEPCK1的活性，可能成為人類控制糖尿病的有效手段。例如，與PEPCK1活性相關(guān)的一系列酶均可作為調(diào)節(jié)糖異生過(guò)程的藥物蛋白靶點(diǎn)，也就是說(shuō)，今后科學(xué)家可以通過(guò)藥物改變?nèi)梭w內(nèi)這一系列酶的活性、數(shù)量等來(lái)控制血液葡萄糖濃度的高低，進(jìn)而有效防治糖尿病。

這項(xiàng)研究不僅闡明了PEPCK1活性的分子調(diào)控機(jī)理，而且發(fā)現(xiàn)了人體內(nèi)與PEPCK1相關(guān)的乙?；浮⑷ヒ阴；负头核劓溄用傅闹匾δ?，這一系列酶均可作為未來(lái)調(diào)節(jié)糖異生通路的藥物蛋白靶標(biāo)。也就是說(shuō)，今后科學(xué)家可以通過(guò)藥物改變?nèi)梭w內(nèi)這一系列酶的活性來(lái)控制血液葡萄糖濃度的高低，進(jìn)而有效防治糖尿病。

植物遺傳學(xué)

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）.

來(lái)自中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所的研究人員在植物組蛋白H3K27me3去甲基化酶研究中取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究論文在線發(fā)表在《自然遺傳學(xué)》（Nature Genetics）雜志上。

研究組對(duì)植物組蛋白去甲基化酶基因家族進(jìn)行了系統(tǒng)鑒定和功能分析。該研究組首先建立了植物細(xì)胞內(nèi)組蛋白去甲基化酶活性檢測(cè)體系，通過(guò)該體系發(fā)現(xiàn)擬南芥REF6/JMJ12可以特異性地去除H3K27雙甲基化和*基化修飾。過(guò)表達(dá)REF6的植物與H3K27me3功能異常突變體具有相似的表型。遺傳學(xué)研究證明，clf swn對(duì)ref6表現(xiàn)上位效應(yīng)，同時(shí)ref6可以部分回復(fù)clf的表型，表明REF6和H3K27me3甲基轉(zhuǎn)移酶起著相互拮抗的作用。通過(guò)H3K27me3抗體進(jìn)行染色質(zhì)免疫共沉淀結(jié)合大規(guī)模測(cè)序分析鑒定了數(shù)百個(gè)基因H3K27me3水平上升，這些基因多數(shù)是REF6的靶基因，參與植物發(fā)育以及對(duì)各種刺激響應(yīng)等多種生物學(xué)過(guò)程。轉(zhuǎn)錄組分析表明這些基因上H3K27me3水平上升與其轉(zhuǎn)錄抑制呈正相關(guān)。綜上所述，REF6是在植物中發(fā)現(xiàn)的H3K27me3去甲基化酶。REF6在動(dòng)物中的同源蛋白KDM4可以去甲基化H3K9me3，LHP1在動(dòng)物中的同源蛋白HP1在體內(nèi)結(jié)合H3K9me3。由于擬南芥中H3K9me3水平很低，因此REF6和LHP1可能在進(jìn)化中獲得了新的功能，參與到H3K27me3介導(dǎo)基因沉默的調(diào)控途徑中。

這一研究工作*了植物H3K27me3調(diào)控機(jī)制的一個(gè)重要空白，并表明該機(jī)制在高等動(dòng)植物中是保守的，為進(jìn)一步研究H3K27me3在植物生長(zhǎng)發(fā)育及對(duì)環(huán)境響應(yīng)過(guò)程中的作用奠定了基礎(chǔ)。