基因诊断是利用分子杂交及荧光技术检测DNA片段，已经为基因诊断在临床上的应用带来了巨大的发展前景。研究表明，利用纳米技术．如利用金纳米微粒结合杂交DNA片段，很容易进人机体细胞核，并与核内染色体组台．具有较高的特异性，可以克服目前基因诊断所面临的一些困难和问题。进一步提高了基因诊断在实验室中的地位。科学家通过超顺磁性氧化铁纳米粒脂质体对肝癌的研究，提高了直径3nm以下的肿瘤检测率。结论表明，纳米微粒对肿瘤早期发现、早期诊断具有重要意义。

双生病毒是存在于植物中唯一一类具有孪生颗粒形态的单链DNA病毒，也是目前已知的最大的单链DNA病毒家族。据ICTV(International Committee on Taxonomy of Viruses)报道该类病毒目前已增至九个属，其在单子叶和双子叶植物中具有广泛的宿主，对农业生产危害较大。传统抗病机理的研究主要基于对病毒基因功能的分析及宿主病毒互作机理的解析，但目前在育种中的应用还比较有限。中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究组先前利用源于细菌中的适应性免疫系统CRISPR/Cas9特异识别切割病毒和外源DNA的特性，以甜菜严重曲顶病毒BSCTV（Beet severe curly top virus）为模式病毒，分别选取模式植物本氏烟和拟南芥为寄主材料，在植物中建立了新型、简易、高效的双生病毒防御体系。

然而脱靶（即对非目标位点的编辑）是CRISPR/Cas9系统应用于基因治疗和分子育种的一大弊端。导致脱靶的发生主要有两方面因素。第一是sgRNA序列的容错性。已报道称在动物细胞中sgRNA的容错性可高达5个碱基；第二是Cas9蛋白的持续表达易造成对非靶标位点的切割。因而基于过表达CRISPR/Cas9系统的该抗病毒体系很可能对植物基因组发生脱靶修饰。在该研究中，高彩霞研究组以过表达CRISPR/Cas9系统的抗病拟南芥为目标，寻找到高抗病毒靶位点（C3）在拟南芥基因组上的10个潜在脱靶位点（3或4个碱基错配）。二代测序分析结果表明10个潜在脱靶位点有8个发生了脱靶的修饰。因而虽然过表达CRISPR/Cas9系统能够对双生病毒产生高抗性但也易在植物体内的基因组上产生脱靶修饰。因而研究人员利用双生病毒(BSCTV)自身存在的一类病毒诱导型启动子，构建了一套新型的病毒诱导型基因组编辑系统VIGE (Virus-inducible genome-editing system)以期避免Cas9的持续表达，从而降低脱靶事件的发生。基于GUS报告系统的结果表明该系统能同步响应BSCTV的激活诱导。且基于本氏烟的瞬时筛选体系和转基因拟南芥植株皆表明该类病毒诱导型基因组编辑系统能够被有效激活并抑制BSCTV在寄主植物中的积累。而通过对转基因拟南芥植株在BSCTV侵染前后的不同组织进行脱靶分析，二代测序结果表明该类系统在转基因植物体内具有高特异性。鉴于该类病毒诱导型启动子在双生病毒基因组中广泛存在，此方法能够应用于培育抗病毒植物。

抗菌肽是昆虫免疫后血

淋巴中的一类抗菌多肽,它具有分子量小,热稳定,水溶性好,无免疫原性,抗菌谱广等特点。现在,

它被认为是从细菌到高等哺乳动物普遍存在的一类防御性多肽,称之为

“第二防御体系”

。

抗菌肽不

仅抗菌谱广,而且可以抑杀某些真菌、

病毒及原虫,并对多种癌细胞及动物实体瘤有明显的杀伤作

用,而不破坏正常细胞。

近年来,对昆虫抗菌物质的研究,特别是对昆虫抗菌肽的研究已成为一个迅

速发展的新领域,越来越引起人们的关注和重视。

抗菌肽可望成为新一代的抗菌、

抗病毒、

抗癌药物。但天然抗菌肽的来源少,成本高,无法满足

临床试用和基础研究的需要。因此通过DNA重组技术来获得大量抗菌肽,成为人们普遍关注的焦

点。

同时,对抗菌肽抗菌、

抗肿瘤机理的深入研究也越来越具有重大的理论意义和实际应用价值,前

景十分广阔。

噬菌体(bacteriophage, phage)是感染细菌、真菌、藻类 、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称，因部分能引起宿主菌的裂解，故称为噬菌体。本世纪初在葡萄球菌和志贺菌中首先发现。作为病毒的一种，噬菌体具有病毒的一些特性：个体微小；不具有完整细胞结构；只含有单一核酸。可视为一种“捕食”细菌的生物。噬菌体基因组含有许多个基因，但所有已知的噬菌体都是细菌细胞中利用细菌的核糖体、蛋白质合成时所需的各种因子、各种氨基酸和能量产生系统来实现其自身的生长和增殖。一旦离开了宿主细胞，噬菌体既不能生长，也不能复制 。噬菌体是病毒的一种，其特别之处是专以细菌为宿主，较为人知的噬菌体是以大肠杆菌为寄主的T2噬菌体。跟别的病毒一样，噬菌体只是一团由蛋白质外壳包裹的遗传物质，大部分噬菌体还长有“尾巴”，用来将遗传物质注入宿主体内。噬菌体是一种普遍存在的生物体，而且经常都伴随着细菌。通常在一些充满细菌群落的地方，如：泥土、动物的内脏里，都可以找到噬菌体的踪影。世上蕴含最丰富噬菌体的地方就是海水 。

噬菌体的体积小，其形态有蝌蚪形、微球形和细杆形，以蝌蚪形多见。噬菌体是由核酸和蛋白质构成。蛋白质起着保护核酸的作用，并决定噬菌体的外形和表面特征。其核酸只有一种类型，即DNA或RNA，双链或单链，环状或线状。

1.无尾部结构的二十面体：这种噬菌体为一个二十面体，外表由规律排列的蛋白亚单位——衣壳组成，核酸则被包裹在内部。

2.有尾部结构的二十面体：这种噬菌体除了一个二十面体的头部外，还有由一个中空的针状结构及外鞘组成的尾部，以及尾丝和尾针组成的基部。

3.线状体：这种噬菌体呈线状，没有明显的头部结构，而是由壳粒组成的盘旋状结构。

迄今已知的噬菌体大多数是有尾部结构的二十面体，这是因为正多面体是多面体里最简单的结构，搭建起来最容易，所以病毒喜欢采用正多面体的结构。而正多面体一共又只有五种，分别是正4, 6, 8, 12, 20面体，其中正20面体是最接近球形的，也就是在体积相同的情况下，需要更少的材料，更为节省。

2018-11-30 13:06:59

2018年11月29日，清华大学生命科学学院植物生物学研究中心戚益军研究组在《自然通讯》（Nature Communications） 杂志在线发表了题为《拟南芥中长非编码RNA的系统鉴定揭示反义RNA调控MAF4基因》（Global identification of Arabidopsis lncRNAs reveals the regulation of MAF4 by a natural antisense RNA）的研究论文。该研究系统鉴定和分析了拟南芥中大量长非编RNA (long noncoding RNA，lncRNA)，发现一个可调节开花时间的NAT-lncRNA，并阐明了其正向调控正义链基因转录的作用机制。 

近年来，全基因组和转录组测序结果表明大约75%的人类基因组和50%的拟南芥基因组可转录成RNA，但蛋白编码序列只约占其中的1.5%。大量不能编码蛋白的 RNA进入人们的视野，其中包括数以万计的lncRNA。LncRNA为一类长度大于 200 个核苷酸、 不具备蛋白编码功能的 RNA。根据与蛋白编码基因的位置关系，lncRNA可以分为源于基因反义链的 lncRNA (NAT-lncRNA)，与基因序列同向重叠的 lncRNA (OT-lncRNA)，产生于基因间区的lncRNA (lincRNA) 以及来自于基因内含子区域的 lncRNA (incRNA) 等。越来越多证据表明，lncRNA 通过多种方式参与基因表达调控、染色体高级结构形成、RNA加工亚细胞结构组装等重要生命活动过程 。

在这项研究中，为了研究植物中 lncRNA对基因表达的调控功能，戚益军研究组利用链特异性 RNA-seq 结合生物信息学分析方法，系统鉴定和分析了模式植物拟南芥中的 lncRNA。该研究共鉴定到了6510 个 lncRNA ，其中包括 4050个 NAT-lncRNA 以及2460个 lincRNA。研究发现，在不同组织或逆境处理条件下，大量 NAT-lncRNA 与邻近蛋白编码基因的表达呈现正相关趋势。此外，通过人工 miRNA 的技术，沉默部分 NAT-lncRNA 的表达，可导致邻近蛋白编码基因表达下降，表明 NAT-lncRNA 可正向调控邻近基因的表达。该研究为解读植物中 lncRNA 的功能和作用机制提供了丰富的资源和良好的基础；MAS 正向调控 MAF4 转录的机制解析对研究植物中大量 NAT-lncRNA 的功能机制有重要的借鉴意义。

清华大学生命学院博士生赵新玥、连璧和现医学院博士后李景睿为该论文的共同第一作者。戚益军教授和李艳博士为论文共同通讯作者。该研究由国家自然科学基金委和清华-北大生命科学联合中心提供经费支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-07500-7

2018-11-30 13:06:59

2018年11月29日，清华大学生命科学学院植物生物学研究中心戚益军研究组在《自然通讯》（Nature Communications） 杂志在线发表了题为《拟南芥中长非编码RNA的系统鉴定揭示反义RNA调控MAF4基因》（Global identification of Arabidopsis lncRNAs reveals the regulation of MAF4 by a natural antisense RNA）的研究论文。该研究系统鉴定和分析了拟南芥中大量长非编RNA (long noncoding RNA，lncRNA)，发现一个可调节开花时间的NAT-lncRNA，并阐明了其正向调控正义链基因转录的作用机制。 

近年来，全基因组和转录组测序结果表明大约75%的人类基因组和50%的拟南芥基因组可转录成RNA，但蛋白编码序列只约占其中的1.5%。大量不能编码蛋白的 RNA进入人们的视野，其中包括数以万计的lncRNA。LncRNA为一类长度大于 200 个核苷酸、 不具备蛋白编码功能的 RNA。根据与蛋白编码基因的位置关系，lncRNA可以分为源于基因反义链的 lncRNA (NAT-lncRNA)，与基因序列同向重叠的 lncRNA (OT-lncRNA)，产生于基因间区的lncRNA (lincRNA) 以及来自于基因内含子区域的 lncRNA (incRNA) 等。越来越多证据表明，lncRNA 通过多种方式参与基因表达调控、染色体高级结构形成、RNA加工亚细胞结构组装等重要生命活动过程 。

在这项研究中，为了研究植物中 lncRNA对基因表达的调控功能，戚益军研究组利用链特异性 RNA-seq 结合生物信息学分析方法，系统鉴定和分析了模式植物拟南芥中的 lncRNA。该研究共鉴定到了6510 个 lncRNA ，其中包括 4050个 NAT-lncRNA 以及2460个 lincRNA。研究发现，在不同组织或逆境处理条件下，大量 NAT-lncRNA 与邻近蛋白编码基因的表达呈现正相关趋势。此外，通过人工 miRNA 的技术，沉默部分 NAT-lncRNA 的表达，可导致邻近蛋白编码基因表达下降，表明 NAT-lncRNA 可正向调控邻近基因的表达。该研究为解读植物中 lncRNA 的功能和作用机制提供了丰富的资源和良好的基础；MAS 正向调控 MAF4 转录的机制解析对研究植物中大量 NAT-lncRNA 的功能机制有重要的借鉴意义。

清华大学生命学院博士生赵新玥、连璧和现医学院博士后李景睿为该论文的共同第一作者。戚益军教授和李艳博士为论文共同通讯作者。该研究由国家自然科学基金委和清华-北大生命科学联合中心提供经费支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-07500-7

脂肪酸是由碳、氢、氧三种元素组成的一类化合物，是中性脂肪、磷脂和糖脂的主要成分。脂肪酸根据碳链长度的不同又可将其分为短链脂肪酸（short chain fatty acids，SCFA），其碳链上的碳原子数小于6，也称作挥发性脂肪酸(volatile fatty acids，VFA）；中链脂肪酸（Midchain fatty acids，MCFA），指碳链上碳原子数为6-12的脂肪酸，主要成分是辛酸（C8）和癸酸（C10）；长链脂肪酸（Longchain fatty acids，LCFA），其碳链上碳原子数大于12。超长链脂肪酸（VLCFAs）及其衍生物是指碳原子数在22至26之间的一系列化合物，比如芥酸、正二十二醇、荷荷芭油等，它们广泛应用于润滑油、涂料、化妆品及医药行业。这类物质通常从植物中提取或者化学合成获得，产量低成为了限制其应用的最大因素。利用微生物合成超长链化学物质成为了改善该行业现状的突破口。

来自于瑞典的科学家通过在酿酒酵母实施三步法，成功获得大量的目标产物。首先，在酿酒酵母菌株中引入分枝杆菌的FASI系统，让其能够合成大量的前体物质C16-C18以及C22-C24 VLCFAs。第二步，研究者通过敲除β-氧化，甘油三酯及甾醇酯合成途径，增加超长链脂肪酰-CoA的代谢流。于此同时，改造菌株的延长酶系统，过表达酿酒酵母自身的延长酶基因ELo2和ELo3基因，让其能够成功合成C22-C26 VLCFAs。第三步，调控生长与产物合成的矛盾，以合成正二十二醇为例，首先通过过表达拟南芥的酰基-CoA还原酶基因（AtFAR）让酿酒酵母能够成功合成正二十二醇。进一步采用碳源依赖型的启动子，让改造菌株有效的识别生物量积累期及产物积累期，阻止了产物积累对生长的抑制作用。最终正二十二醇的产量达到了83.5 mg /L，比出发菌株提高了80倍。该项研究发表于《Nature Communications》，为利用微生物生产VLCFAs及其衍生物提供了通用性策略。(生物谷Bioon.com

来自美国普渡大学的研究人员已确定一个长期以来参与癌细胞形成和对化疗产生耐药性的基因,也在RNA的正确产生中发挥着关键性作用。这一发现可能有朝一日让人们发现新的药物靶标和开发出新的疗法。

人基因p68长期被视为一种癌基因,但是它的功能仍然是未知的。普渡大学生化学者Elizabeth Tran发现错误调控p68将导致RNA形成和排列方面的问题,从而可能导致染色体畸形。Tran利用面包酵母中一个基因Dbp2作为模型来理解p68的功能。

Tran发现Dbp2在RNA形成过程中发挥着关键性作用。Dbp2和p68都编码一种被称作RNA解旋酶的蛋白。这种酶控制RNA的结构和排列,其中在RNA获得来自表达蛋白的指令之前,它必须从DNA分离开来。

在这项研究中,Tran证实遭受错误调节的Dbp2和p68导致DNA产生缺陷,这最可能是由于RNA从DNA上不正确分离导致的。不能正确折叠的DNA很容易发生染色体断裂或融合,从而导致一系列疾病。

尽管这项研究并没有解决p68与癌症之间的关联问题,但是它为未来的研究奠定基础。

胚胎干基于单一多顺反子载体构建表达四种抗性蛋白的转基因小鼠模型细胞的多基因同时打靶需要具有多种抗生素抗性的小鼠胚胎滋养层细胞作为支持。为了得到同时表达4种抗性基因的转基因小鼠，从而为基因打靶实验提供便利，本研究利用2A肽构建了单一多顺反子载体，并在HEK293细胞转染验证实验中发现，整合载体的细胞耐受四种高浓度的抗生素筛选。最终，本研究通过原核注射法和胚胎干细胞法同步进行转基因小鼠的构建，得到6只首建鼠（Founders）以及4只嵌合体小鼠。通过荧光实时定量PCR的方法筛选出了高表达四种抗性基因的转基因首建鼠（4A）。4A小鼠模型的建立及其原代滋养层细胞的制备为干细胞打靶实验提供了重要的支持。

因为在 “发现负性免疫调节治疗癌症的疗法” 所做出的贡献而获得了2018年诺贝尔生理学医学奖。他们的发现是人类对抗癌症的里程碑。

  阿利森和本庶佑分别发现了细胞毒T淋巴细胞相关抗原-4(CTLA-4)和程序性细胞死亡蛋白1(PD-1),它们都可以称为分子的制动器或刹车，其作用是抑制免疫细胞

的抗御或杀灭癌细胞和病原微生物的功能。他们认为,如果能研制一类抗体来结合CTLA-4和PD-1分子，就能解除对T细胞的抑制，从而激活免疫细胞，帮助人体抗御或杀灭癌细胞和病原微生物。实际上他们的研究结果也证实了这一点。也就是说，治癌不是针对癌细胞进行杀灭，而是对机体的免疫系统进行调控，解放被束缚和抑制的免疫力，让免疫系统全身心地投入抗御癌症之中，从而获得较好的治疗效果。
  之前 , 许多关于免疫疗法的试验只能证明免疫疗法对几种特定的肿瘤有效。目前免疫疗法在肿瘤治疗领域有了更广阔的应用前景。未来免疫疗法很可能和化疗、放疗一样，成为许多肿瘤的常规治疗手段。得益于这些研究成果，现在人们能够将标准的抗肿瘤疗法和增强自身防御功能的免疫疗法结合起来，使长期抑制、甚至治愈肿瘤的梦想逐渐变为现实。这项成果在癌症治疗方面有革命性的突破，给患者带来了希望之光。

他有几个特点

第一，他足够稳定，抗热，抗酸，抗蛋白酶。所以在消化道内可以保持稳定。

第二，足够小。他比病毒还小只有30-50nm。

第三，他只是一个蛋白质，并且可以通过影响正常蛋白质的三级结构来使正常蛋白质变性，具体怎么别的，也不是很明确。

在已有的研究中，科学界用小鼠做过实验。

爱丁堡大学的研究者曾就朊病毒如何在小鼠机体中通过肠道入侵到大脑中进行了详尽的研究，研究者发现，朊病毒在扩散到大脑之前必须在小肠内壁建立自身特殊的结构，而肠道内壁一种名为淋巴集结的特殊结构是机体的部分免疫系统，而且可以形成机体对于污染食物的第一道防线，朊病毒就会拦截淋巴集结来引发感染。

在后期感染阶段朊病毒并不会在大肠内壁建立类似于补丁样的斑块结构，在此阶段朊病毒可以在淋巴结和脾脏中被检测到。

也就是说，朊病毒可以通过肠道壁直接进入淋巴免疫系统，进而通过循环来感染神经系统。

分子克隆是指分离一个已知DNA序列，并以in vivo（活体内）方式获得许多复制品的过程。这一复制过程经常被用于增加并获取DNA片段中的基因，但也可用来增加某些任意的DNA序列，如启动子、非编码序列、化学合成的寡核苷酸或是随机的DNA片断。

将DNA片段(或基因)与载体DNA分子共价连接，然后引入寄主细胞，再筛选获得重组的克隆，按克隆的目的可分为DNA和cDNA克隆两类。

cDNA克隆是以mRNA为原材料，经体外反转录合成互补的DNA(cDNA)，再与载体DNA分子连接引入寄主细胞。每一cDNA反映一种mRNA的结构，cDNA克隆的分布也反映了mRNA的分布。

最近我读了一篇文献,是有关不同类型的弥散性大B细胞淋巴瘤的基因表达分析的。弥漫型大B细胞淋巴瘤(DLBCL),最常见的非霍奇金淋巴瘤亚型,是在临床上异构的:40% 的患者目前的治疗反应良好,长期生存,而其余屈服于疾病。我们认为这种可变性在自然历史反映了识别分子在肿瘤异质性。两个不同的分子形式的DLBCL有着不同的gene表达模式,表明了B细胞有不同的分化阶段。一种是表达中心B细胞的基因表达特征(中心B细胞类似DLBCL),另一种是表达体外激活诱导外周血B细胞(激活B细胞类似DLBCL)。其中中心B细胞的存活率大于激活B细胞。我们发现肿瘤的分子分类的基础上的基因表达可以识别以前未被发现和临床癌症的重要亚型。构建了一个特异性的DNA微阵列,分析淋巴恶性肿瘤的基因表达,判断基因表达模型和肿瘤表型,最后利用分层系统树图得出结论。

从文献中我了解了DNA微阵列技术,掌握了DNA微阵列技术的方法,学会了分析分层系统树图,更认识到了弥漫型大B细胞淋巴瘤(DLBCL)研究的重要性。分子生物学是一门前沿的学科,我们只有努力学习英语,经常阅读中外文献,亲自参与到实验中去,才能了解分子生物学最新的研究成果,掌握分子生物学中的研究分析方法。

通过一个学期的分子生物的学习,第一,我掌握了以中心法则为核心的最基本的分子生物学知识

了解了基因表达调控的基本原理

锻炼了专业英语阅读和写作能力,也接触了微观生物学前沿,培养了一定的科研思维能力。学习分子生物学提高了我们的微观生物学素养,为今后的进一步学

习打下了坚实基础,同时了解了最新的微观生物学进展,让我们对生物学科研有了一定的感性认识。

在今后几十年内可以预示到的神经科学突破性的进展可能包括：

①在分子到行为的各层次上阐明学习、记忆与认知等活动的基础；

②很快会发现与阐明一系列与记忆、行为有关的基因与基因产物；

③神经细胞的分化与神经系统的发育研究会有重大进展；

④脑机能在理论上的进展与突破（如模式识别、联想记忆、思维逻辑机理的阐明）会 促进新一代智能计算机与智能机器人的研制；

⑤一系列神经性疾病与精神病的病因可望在神经生物学研究中得到解释。

意义：这对于人类健康和新药物开发具有重要意义。增强细胞自噬能力能够延缓衰老并预防衰老相关疾病。通过使细胞自噬作用长期缓慢增强来治疗慢性疾病如神经退行性疾病应该是安全的。

 获奖理由 : 通过DNA传感酶cGAS的发现，阐明DNA如何从细胞内部触发免疫和自身免疫反应。

T细胞和其他白细胞是免疫系统的前线战士。生物化学家陈志坚阐明了潜在的、先天的免疫系统的工作机制。免疫系统在我们体内的每个细胞外运作，触发对病毒、压力、辐射和其他胁迫的展开(或过度展开)的反击。陈的实验室已经展示了入侵者带来的DNA或者从细胞核中渗出的DNA是如何被一种蛋白感知的，这种蛋白最终激活了T细胞和白细胞。他现在正努力利用这种强大的治疗力量来阻止癌症等疾病，并控制这种机制。此外也涉及一些自身免疫性疾病，如关节炎和狼疮。 
  陈志坚于1966年1月出生于福建泉州的一个偏远山村。童年早期，他就表现出与生俱来的好奇心，他的父母鼓励他从事科学事业。1985年，陈志坚本科毕业于福建师范大学。1991年，他从美国纽约州立大学布法罗分校获得博士学位。

“他认为科学没有国界，疾病是我们共同的敌人。”科学突破奖的官网介绍说。

偏肺病毒(Avianmetapneumovirus，aMPV)属于副黏病毒科、偏肺病毒属，可感染火鸡、鸡、雉鸡、珍珠鸡、鸵鸟等多种禽类，引起禽类呼吸道症状、头部肿胀和产蛋率下降等。火鸡鼻气管炎、禽鼻气管炎和鸡肿头综合征等多种疾病都因aMPV感染而发生，这类疾病也成为禽偏肺病毒病。主要通过水平方式传播，尚未有垂直传播的证据。根据抗原性和基因特异性，aMPV分为A型、B型、C型、D型4种型，其中A型、B型在世界范围广泛流行，C型、D型在局部地区流行。各日龄禽类均可感染，4～7周龄发病率高。该病传染性强，传播迅速，病程可持续2～3周，单独感染时仅出现一过性轻微呼吸道症状，死亡率不超过5%，当混感或继发其它疾病时，死亡率可高达40%，给养禽业造成了严重的经济损失。1978年，南非共和国首次报道了aMPV引起的火鸡鼻气管炎，并于1989年成功分离到病毒，随后英国、美国、以色列、法国、日本等国均有报道。本文就近年来aMPV的分子核酸探针法、常规RT-PCR法、套式RT-PCR法、荧光RT-PCR方法、环介导等温扩增技术等5种生物学诊断方法研究进展进行综述，以期为禽偏肺病的快速诊断和防控提供参考。

1核酸探针法核酸探针是利用核苷酸碱基顺序互补的原理，用特异的基因探针与被测定的靶序列互补，以检测被测靶序列的技术，可定性或定量检测特异RNA或DNA序列，它具有操作简单、结果易于判定等优点，适合在基层推广使用。陈琳等根据GenBank中已经发表的B亚型aMPVF基因的保守序列设计并合成1对引物，利用RT-PCR扩增出1条与目的片段大小一致的725bp基因片段，回收、纯化PCR产物，用地高辛标记，制备出地高辛标记的aMPV核酸探针。特异性检测结果表明，该探针能与aMPV核酸发生特异性杂交，而与H9N2亚型AIV、NDV、IBV、ORT和E.coil的核酸杂交反应均为阴性，敏感性检测结果表明，该探针对aMPV的最低检出量为5pg。

2常规RT-PCR法RT-PCR是以病毒的RNA为模板进行反转录，再以PCR进行核酸扩增来检测病毒的方法，较病毒分离鉴定等传统的方法的检测速度更快、灵敏度更高，在动物疾病诊断上得到了广泛的应用。陈琳等根据GenBank中已经发表的B亚型aMPVF基因的保守序列设计并合成1对引物，利用RT-PCR可以扩增出1条725bp的片段，进行特异性试验和敏感性试验，建立了aMPV病的RT-PCR检测方法。特异性试验表明，建立的RTPCR检测方法能够从aMPV疫苗毒株VIR115-B中扩增到725bp的特异性片段，而对H9N2亚型禽流感病毒、新城疫病毒、传染性支气管炎病毒的扩增结果均为阴性，敏感性试验表明，该方法最低检出量的cDNA质量浓度为1.45μg/L，对山东省492份病料进行检测，阳性检出率为43.09%(212/492)，随机挑取11份进行克隆测序及序列分析，结果显示所扩增到的阳性产物均为B亚型的aMPv  

 3.套式RT-PCR法套式RT-PCR，又称巢式RT-PCR。采用两对引物扩增目的基因片段，第2对引物在第1对引物的内部设计，以第1对引物的扩增产物为模板进行再次扩增，经两轮扩增，保证的扩增产物的特异性，提高了PCR检测的敏感性。薛聪等根据GenBank发布的B亚型aMPVF基因的保守序列设计2对引物，建立了一种适用于B亚型aMPV的逆转录套式PCR检测方法。此方法具有高度特异性和敏感性，以H9亚型禽流感病毒、新城疫病毒、传染性支气管炎病毒、传染性喉气管炎病毒作为模板进行扩增，结果均为阴性。经检测，该方法第1次PCR扩增的敏感性为107copies/μl，第2次扩增的敏感性为102copies/μl，第2次扩增敏感性比第1次高105倍。

4荧光RT-PCR方法荧光RT-PCR是在常规RT-PCR技术基础上发展起来的一种高度灵敏的核酸定量技术，它融汇了传统PCR技术灵敏、快速、特异的特点以及光谱技术的高敏感性和高精确定量的优点，检测速度快、敏感高，可直接观察扩增结果，不需要后续电泳检测扩增产物，减少了对环境气溶胶污染的可能，避免了假阳性结果。据信号基团的不同，实时荧光定量PCR可以分为染料法和探针法两种。王丽荣等根据GenBank登录的B亚型aMPVF基因序列设计1对特异性引物，建立SYBRGreenⅠ荧光定量PCR标准曲线，并做敏感性试验、特异性试验和重复性试验。结果表明，标准曲线循环阈值与模板浓度呈良好的线性关系，产物T值在83.0~83.7℃之间，灵敏度为7.9×102拷贝/μl，特异性和重复性较好。刘佳佳等根据GenBank中C型aMPVP基因序列，设计出一对特异性引物和Taqman探针，建立了C型aMPVTaqman探针荧光定量PCR方法。结果表明，该方法只对C型aMPV检测为阳性，具有良好的特异性，能够检测到(3.63×102)拷贝数，具有良好的敏感性，建立的标准曲线斜率为-3.312，截距为44.66，相关系数为R2=0.999，循环阈值和模板拷贝数具有良好的相关性，组内及组间重复性好。陈基明等根据GenBank发表的aMPVF基因序列，设计一对特异性引物，建立C亚型aMPV的SYBRGreenⅠ实时荧光定量PCR方法。对该反应体系进行条件优化，建立了标准曲线，并进行特异性、敏感性及重复性试验，然后将建立的方法应用于临床样品和攻毒样品的检测。结果显示：标准曲线循环阈值与模板浓度呈现良好的线性关系，建立的方法只能检测出C亚型aMPV，最低可以检测到0.8×101拷贝/μl的核酸模板，重复性试验的变异系数小于4%。应用建立的方法对43份临床样品检测，结果显示均为阴性，对42份35日龄SPF鸡人工感染后1～21d的气管和肺脏样品进行检测，结果显示攻毒样品均为阳性。

5环介导等温扩增技术环介导等温扩增(LAMP)方法是日本学者Notomi等发明的一种新的适用于基因诊断的恒温核酸扩增技术，不需要复杂的仪器设备，一台水浴锅或恒温箱就能实现反应，结果可通过肉眼观察白色浑浊或绿色荧光的生成来判断，简便快捷，具有灵敏度高、操作简单、反应时间短、临床使用不需要特殊的仪器等优点，特别适合在现场和基层部门应用。鞠小军等针对B亚型aMPVF基因的特异性引物，并从反应时间、温度、各组分浓度等方面优化了反应体系和反应条件，建立了B亚型aMPV逆转录环介导等温核酸扩增(RT-LAMP)快速检测方法。该方法能够在63℃条件下1h内实现B亚型aMPVF基因片段的特异性扩增，与其他病毒，如H9N2亚型禽流感病毒(AIV)、新城疫病毒(NDV)、传染性支气管炎病毒(IBV)、传染性法氏囊病病毒(IBDV)等的核酸无交叉反应。反应结果可直接用肉眼判断。对质粒DNA的最小检测量为1×102拷贝/μl

检测方法多样，但各有利弊，常规RT-PCR方法虽然检测速度快、特异性强，但不能定量，且检测敏感性不高。荧光RT-PCR方法虽然克服了常规RT-PCR的缺陷，但仪器和探针的合成价格昂贵，检测成本比较高，不适合基层应用。LAMP方法虽然简单、方便，适合基层进行推广应用，但灵敏度太高，易出现假阳性结果。随着技术的不断发展，已经出现了免核酸提取荧光PCR扩增技术、便携式荧光PCR仪器及除模板外PCR组份冻干保存技术，如能应用于aMPV分子检测，必将开发出更方便、快捷、成本更低的病毒分子检测技术，方面疾病快速确诊，从而更好做好禽偏肺病毒病的防控工作。针对该病尚无有效的治疗方法，国内也无疫苗预防，确诊后只能对症治疗，从生物安全方面进行控制，加强饲养管理，提高禽类机体抗病力。禽舍定期通风、降低氨气浓度、减少饲养密度、减少应激以降低禽偏肺病毒发病率和病情的严重程度。

蛋白质组学研究的首要任务是建立获取和分析蛋白质的常规、可靠、有效的技术。为达到这一要求，就需要样品准备、数据获取标准化及自动化，也就是要有可重复的高通量的技术。蛋白质组研究的技术手段在不断完善，其工作流程是多步骤进行，包括蛋白质样本的制备、分离、定量及鉴定。
双向聚丙烯酰胺凝胶电泳2D-PAGE是比较蛋白质组中蛋白表达量变化最常用的蛋白分离技术。传统的2D-PAGE最初是由O'Farrell、 Klose及Scheele等于1975年分别建立起来的。此法可分离上千种蛋白，并可同时比较蛋白表达量的差异：可根据蛋白等电点(isoelectric point pl)及分子质量的差别，有效地分离理化性质不同的蛋白，并可同时进行定性和定量分析；可区分磷酸化及非磷酸化蛋白或某些经过翻译后加工修饰的蛋白。2D-PAGE主要分为2步，第1步等点聚焦采用pH梯度胶根据蛋白：等电点的不同进行电泳分离：第2步SDS-PAGE电泳则是根据蛋白分子质量的差异进行蛋白分离。                     
2D-PAGE法的不足之处在于：仍主要依赖许多手工操作、费时、自动化程度不高；样品上样量有限，不易分析蛋白含量很低的临床样本；对某些高疏水性蛋白(如细胞膜蛋白)分离效果差；对表达量较低的蛋白(<1000拷贝数)、极酸性(pl<3)或极碱性(pl<10)的蛋白检测均不理想；某些蛋白斑点中可能含有等电点和分子质量极为接近的数种蛋白，会给数据分析带来困难；还有一些蛋白由于分子质量太大(-150 ku咸太小(<10 ku)容易在分离过程中被丢失，会增大蛋白质组重复性分析的误差。通过首先分离纯化亚细胞器，然后富集其中的蛋白或蛋白复合物可降低蛋白质组的复杂程度、提高蛋白检测的灵敏度，并有助于了解蛋白在细胞内的定位分布等。采用免疫学方法去除样本中的高丰度蛋白，也会有利于低丰度蛋白的检出。

 研究蛋白质的结构与功能的关系是分子生物学研究的一个重要内容。 随着结构分析技术的发展，现在已有几千个蛋白质的化学结构和几百个蛋白质的立体结构得到了阐明。70年代末以来，采用测定互补DNA顺序反推蛋白质化学结构的方法，不仅提高了分析效率，而且使一些氨基酸序列分析条件不易得到满足的蛋白质化学结构分析得以实现。

 生物体内普遍存在的膜结构，统称为生物膜。它包括细胞外周膜和细胞内具有各种特定功能的细胞器膜。从化学组成看，生物膜是由脂质和蛋白质通过非共价键构成的体系。很多膜还含少量糖类，以糖蛋白或糖脂形式存在。 生物体的能量转换主要在膜上进行。

 生物体取得能量的方式，或是像植物那样利用太阳能在叶绿体膜上进行光合磷酸化反应；或是像动物那样利用食物在线粒体膜上进行氧化磷酸化反应。这二者能量来源虽不同，但基本过程非常相似，最后都合成腺苷三磷酸。 生物体利用食物氧化所释放能量的效率可达70%左右，而从煤或石油的燃烧获取能量的效率通常为20～40％，所以生物力能学的研究很受重视。

 对生物膜能量转换的深入了解和模拟，将会对人类更有效地利用能量作出贡献。 生物膜的另一重要功能是细胞问或细胞膜内外的信息传递。在细胞表面，广泛地存在着一类称为受体的蛋白质。激素和药物的作用都需通过与受体分子的特异性结合而实现。癌变细胞表面受体物质的分布有明显变化。

 细胞膜的表面性质还对细胞分裂繁殖有重要的调节作用。 对细胞表面性质的研究带动了糖类的研究。糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等生物大分子结构与功能的研究越来越受到重视。从发展趋势看，寡糖与蛋白质或脂质形成的体系将成为分子生物学研究的一个新的重要的领域。

 分子生物学的成就说明：生命活动的根本规律在形形色色的生物体中都是统一的。例如，不论在何种生物体中，都由同样的氨基酸和核苷酸分别组成其蛋白质和核酸。遗传物质，除某些病毒外，都是 DNA，并且在所有的细胞中都以同样的生化机制进行复制。

从基因调控的角度研究细胞癌变也已经取得不少进展。分子生物学将为人类最终征服癌症做出重要的贡献。

 人基因p68长期被视为一种癌基因,但是它的功能仍然是未知的。普渡大学生化学者Elizabeth Tran发现错误调控p68将导致RNA形成和排列方面的问题,从而可能导致染色体畸形。Tran利用面包酵母中一个基因Dbp2作为模型来理解p68的功能。

 Tran发现Dbp2在RNA形成过程中发挥着关键性作用。Dbp2和p68都编码一种被称作RNA解旋酶的蛋白。这种酶控制RNA的结构和排列,其中在RNA获得来自表达蛋白的指令之前,它必须从DNA分离开来。

 在这项研究中,Tran证实遭受错误调节的Dbp2和p68导致DNA产生缺陷,这最可能是由于RNA从DNA上不正确分离导致的。不能正确折叠的DNA很容易发生染色体断裂或融合,从而导致一系列疾病。

 尽管这项研究并没有解决p68与癌症之间的关联问题,但是它为未来的研究奠定基础。

耳聋是导致交流障碍最常见的疾病，估计全世界约有7亿人口听力损失至少达55 dB ,新生儿重度以上的先天性聋发病率约为1/1000，一半是遗传因素所致。遗传性聋是由来自亲代的致病基因，或新发生的突变致聋基因导致的耳部发育或代谢障碍所引起的听力损害。近5年来，随着分子生物学和分子遗传学的迅猛发展、人类基因组计划的实施和完成、及生物信息学这一新兴学科的出现，遗传性聋的基因研究取得了飞速的发展。对人类与遗传性耳聋疾病作抗争提供了强有力的支持。

下面从功能分子生物学，发育分子生物学，诊断分子生物学，治疗分子生物学4个方面阐述了遗传性聋分子生物学研究进展及其临床应用前景。

①功能性分子生物学

1994年，Guilford等定位一个ARSHL位点于13q12一13，3年后，学术活动，此基因被确定为CJB2，学术活动，编码跨膜间隙连接蛋白connexin26(Cx26)。从此揭开了耳聋基因研究的序幕，新的致聋基因不断被发现，目前已确定显性遗传基因位点54个.隐性遗传基因位点 51个，6个x-连锁基因位点，和2个线粒体遗传位点。

核基因编码的蛋白质包括连接蛋白，离于通道蛋白，转录因子，结构蛋白等等。 其中，50%的常染色体隐性遗传性聋由GJB2基因突变引起，是目前发现的人类最主要致聋基因。CJB2基因突变导致细胞间隙的连接通道异常，直接影响k+从毛细胞到血管纹边缘细胞的运输，导致听力障碍。其突变具有多祥性和复杂性，还有明显的种族特异性。已发现GJB2基因有82种突变型，其中35delG是地中海地区人种最常见的突变类型，占所有突变的60%~85%，而亚洲人主要突变为235delC。对于cx26突变所造成的隐性遗传型耳聋，其基因型和表型无明显的相关性。即使在同一家庭中同样的突变，耳聋表型也有很大的变化，有着不同的发病年龄。在一些病例中听力下降呈明显的进行性。

自从1993年，Prezant TR等首次确定线粒体DNA的Al555G 突变与NSHI有关以来，线粒体突变与耳聋的关系引起了广泛的关注。 孔维佳教授等研究了老年性聋大鼠的线粒体缺失突变与老年性聋的关系，以及抗氧化药物的预防作用。

②发育分子生物学

耳蜗在胚胎发育过程中，其分子表达具有严格的时序性和空间特异性，从而可以利用这些分子标记来区分不同种类，不同成熟程度的细胞，为耳聋的细胞治疗研究建立理论基础。

例如转录因子Pax2(paired-box transcription factor) ，在内耳发育的初期，表达于所有的耳基板细胞，基板内陷后，主要表达于小鼠听泡的前庭阶和鸡听泡的中阶。Pax2表达于内耳感觉上皮的前体细胞，而在早期毛细胞和支持细胞上 ，它的表达下调。在上皮生长因子和胰岛素样生长因子的存在下，Pax2可作为胚胎干细胞来源的耳基板细胞或内耳干细胞来源的前体细胞的分子标记。其他在感觉上皮早期表达的分子标记有信号蛋白BMP4、BMP7，Jagged-1和细胞循环调节因子p27kipl。而Mathl、Bn13.1、myosinVIIA 和espin可作为毛细胞的分子标记。了解这些特异分子标记的表达和调控，有助于我们更深入研究内耳的生理和病理情况，以及耳聋的发生机制，并在耳聋的细胞治疗中发挥重要作用。

③诊断分子生物学

由于遗传性耳聋具有很高的遗传异质性，遗传性耳聋的基因诊断涉及到多个基因的检测，从而给基因诊断的临床应用带来极大困难，因此如何建立一种有效的方法以寻找耳聋目的基因进行检测成为临床基因捡测首要解决的问题。一般首先排除获得性因素致聋，如中耳炎、病毒感染、耳毒性药物和声损伤等;然后根据家系史分析遗传类型;全面体检确定是综合征或非综合征性聋;对家系可以采取根据家系的临床表现确定待检基因，缩小待检的范围，并根据待检基因的突变频率确定遗传性耳聋基因的检测顺序，根据基因及突变特点，选择合适的检测方法，对于发生率较高的突变，如杨伟炎等研制了 Al555G 突变检测试剂盒，使检测常规化。必须注意的是，散发耳聋患者很难确定到底是遗传性还是获得性聋，因为表型正常的双亲可能携带某基因同一位点的杂合突变，后代可能是纯合子;要评价这种家庭后代发生耳聋的概率需借助经验。

由于耳聋基因数量繁多，聋人教育，基因芯片技术可以同时检测大量基因位点，具有方便，迅速，敏感性高等特点。虽然现阶段由于成本高，使其在临床诊断应用上受到局限，但仍是未来临床诊断多基因的发展趋势。

治疗分子生物学的发展，有助于耳聋的早期发现和治疗，对预后也有重要意义，对于药物易感性聋儿童提供用药指导。对于综合征性耳聋，耳聋的分子诊断更可以为患者提供遗传咨询和产前诊断。

④治疗分子生物学

哺乳动物的毛细胞损害或缺失在自然条件下是不可逆的，研究者正在极力寻求一种使之重生的方法，为耳聋患者治疗提供新的方法和途径。目前的热点研究领域是基因治疗和细胞治疗。

基因治疗

基因治疗是指将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用，从而达到治疗疾病目的的生物医学新技术。1990年，美国用ADA(腺苷酸脱氨酶)基因治疗了一位因ADA基因缺陷导致严重免疫缺损的4岁女孩，这是世界上笫一次将人类体细胞基因治疗应用于临床，为人类疾病治疗开启了一扇新的大门。

基因载体的选择与构建选择合适的载体系统是基因治疗的关键之一，借鉴病毒对哺乳动物细胞具有感染性，人们构建了各种有效的病毒转基因系统。1996年，Geschwind研究发现，以复制缺陷型HSV为载体，将BDNF转染体外培养的螺旋神经节细胞，能部分取代毛细胞的营养作用，阻止神经元的变性。除了局部的基因治疗以外，体细胞基因治疗的实验研究也取得了初步进展。1998年，Probst等通过在shaker-2小鼠(诱导肌球蛋白基因突变产生的一种遗传性聋动物模型)的胚胎干细胞中重新插入野生型肌球蛋白基因，结果纠正了其耳聋症状，为临床治疗某些类型的遗传性聋带来了希望。

目前耳聋基因治疗仍局限于动物实验和体外细胞培荞阶段，随着研究的深入，基因和载体选择的不断优化，其临床应用将有极大发展前景。

细胞治疗

听力损害多直接引起毛细胞的凋亡和丢失，哺乳动物在自然情况下只有前庭毛细胞还保持有限的分化能力，故哺乳动物的毛细胞死亡往往造成听力和平衡功能永久损害。如何恢复毛细胞的功能，成为耳聋治疗的一大难题。

近年来，干细胞替代治疗已进入人们的视野，成为新的研究热点。神经性聋的病理生理特征及干细胞的分化特性提示我们细胞替代治疗用于耳聋的可能，大量的实验研究也证实了这一点。

为了考察G15H菌株与野生型菌株在基因水平上的表达差异，研究者对其进行了全基因组测序。结果表明在不同时期的驯化菌株中，多个基因发生了变化。其中，在转录因子GntR1表达中，70位的赖氨酸替换成了谷氨酸。在转录因子RamA表达中色氨酸替换了52位的丙氨酸。为了考察关键基因的变化对谷氨酸棒杆菌的影响，研究者将这种关键突变人为的移植到野生型菌株中，结果只有ramA的突变株产生变化，在生长速率上提高了20%。在敲除GGPS的基础下，ramA突变株和gntR1突变株的生长都得到了明显的改善，并且这两个效果是相加的。因此研究者同时敲入这两个突变基因，结果发现获得的菌株DKI的生长速率达到了驯化菌株的水平（0.62 h-1）。

但是进一步研究发现，谷氨酸棒杆菌的生长改善并不是因为ramA和gntR1基因的失活导致的。为了考察这个现象，研究者从整个中心碳代谢上寻找关键信息，结果发现驯化菌株G15H和DKI菌株的磷酸戊糖代谢途径的基因都被明显上调，其中编码葡萄糖酸通透酶（gntP）及葡萄糖酸激酶(gntK)的基因被分别上调了9倍和20倍。此外，发现G15H和DKI菌株的ATP/ADP的比值比野生菌株提高了25%。

有趣的是，获得的菌株G15H和DKI不仅在葡萄糖培养基中具有高是生长速率，在果糖，木糖和蔗糖中也表现了较好的生长性能。并且该菌株还可以改善静息细胞在厌氧条件下是生长性能，糖耗速率能达到30%。

意义：适应性进化技术是目前备受瞩目的菌种改良技术，该技术能够有效的增强菌株的某种表型或者生理性状，并且该育种技术会保留菌株原有的优良性状，不会出现基因工程育种技术造成的生长限制。

也就是说，由于跳跃基因的存在，一个物种的基因在相当长的进化史中是受到其他物种影响的，而蚊虫、蝙蝠等很可能在其中起到媒介传播的作用。

跳跃基因，这一基因家族中的不安分者是怎么被发现和研究的呢？它的功能在学界至今尚未定论，科学家们又有哪些有益的探索？

几粒斑点“闪烁”的玉米粒 呈现“时来时走”的基因片段

1926年建立的摩尔根基因学说认为，基因是稳定的，突变是随机的。这与“稳定遗传”的表现相当一致。所以，当1951年美国冷泉港实验室的女科学家麦克林托克在一次学术会议上公开提出有的基因能够通过“跳进”“跳出”影响功能基因的表达时，当时的学界是闭耳不闻的。

资料显示，麦克林托克最初在印度彩色玉米中观察到了籽粒和叶片色斑的不稳定遗传现象。为了明确这些颜色“闪烁”的变化是否与基因有关，她年复一年地在田间观察和记录玉米籽粒和叶片颜色发生的变化，并观察这些变化籽粒和叶片的染色体变化。大量表型与遗传物质的规律的归纳总结，让麦克林托克发现了“时来时走”的基因片段。它被形象地称为“跳跃基因”。

“跳跃基因按照其‘跳跃’机制可以大体分为2类：一种是通过‘复制粘贴’插入另一个位置；一种是通过‘剪切粘贴’进行跳跃。”南昌大学生命科学学院研究员王东解释说，前者通过逆转录的方式复制自己，与逆转录病毒非常相似，其最大特点是编码的多肽有逆转录酶的活性。研究发现，哺乳动物体内一般含有几十万量级的跳跃基因。跳跃基因中的一种，存在于哺乳动物基因组中的L1基因，被认为构成了人类17%的基因组，数量大约有50万个。然而数量的庞大并没有让它们更早地被人们了解，例如几乎存在于所有哺乳动物中的L1基因一直以来被认为是“垃圾基因”，由于在正常情况下它是高度甲基化的，甲基化可有效抑制L1的转录，限制其转座活性。甚至它还被认为是有害基因，因为1988年,人们第一次认识到在血友病A的凝血因子Ⅷ基因中发现了两个截短的L1，后来在凝血因子Ⅷ的基因中又发现了一个反转座的L1插入片段。上个月《细胞》杂志发表的一篇论文或许让人们开始更好地理解它，相关研究人员发现L1在调控早期胚胎发育中的重要作用——能推动胚胎进入下一个发育阶段。

几条诡异孤独的红线 揭示基因在物种间水平转移美国威斯康星—麦迪逊大学的研究人员指出，一种利用转座子或叫做“跳跃基因”的新非病毒基因传递系统的出现则提供了一种比病毒更安全、比质粒更有效的替代方法。

在一篇发表在9月的AppliedBiosafety杂志上，威斯康星－麦迪逊的分子生物学家、生物安全官员MargyLambert描述了一种转座子基因传递系统，即一段能够从一个DNA分子跳到另外一个DNA分子的DNA。

基因治疗是一个能让新技术闯出名号的领域。目前在美国大约进行着140项基因治疗试验。大多数项目是针对致死性疾病如癌症的。许多治疗利用效率较低的质粒作为表达载体，而一些则使用病毒和被认为安全或有效的非基因疗法，以便于能够通过FDA审核成为常规疗法。

已经证实以转座子为载体的技术能够靶向没有癌基因的基因组区域。而且，与质粒相比的一个关键的优势就是跳跃基因技术能够更有效地使引入动物细胞的基因进行稳定表达。

为了利用跳跃基因，研究人员使用了一种能够将目标DNA序列从一个DNA分子转移到细胞内的另外一个DNA分子的酶。这种酶接着能将其关闭以终止基因的跳跃。

单细胞级别的RNA测序最大的贡献是跟踪细胞的分化。

所有人都知道胚胎会分裂分化成多种组织器官，但是一直没有合适技术能追踪这种任务分工，直到单细胞RNA测序出现。

下面的图片和视频是哈佛大学科学家利用单细胞RNA测序追踪斑马鱼胚胎发育的惊艳结果。

荧光染色的斑马鱼胚胎，不同荧光颜色指示不同的蛋白表达

视频封面

单细胞RNA测序斑马鱼胚胎分化树

单细胞RNA测序还告诉我们，其实早在胚胎从受精卵分裂成两个细胞时，两个细胞的基因转录就开始出现差异，存在任务分工了。

二细胞和四细胞胚胎RNA测序

这个分化过程还可以有反复。在非哺乳动物中胚胎中，细胞分化所在位置的引导，一次成型。在老鼠囊胚中，细胞先随机表达RNA，再根据位置和细胞间信息的传递，调整为成团表达同类基因，最终调整成按照对应位置表达。

a 非哺乳动物胚胎发育 b 鼠的囊胚发育，大写字母A-F代表六种不同基因

单细胞RNA测序还令科学家发现了新的细胞类型。血液种免疫细胞数量、种类诸多，极难分类。目前主要通过读取细胞表面的特异性蛋白 (biomarker) 分类细胞并推测其演化顺序。2017年Broad与MIT的合作课题运用单细胞RNA测序技术发现了６种新树突状细胞和４种新单核细胞，并重新定义了这些细胞演化和功能关系。

几种免疫细胞被重新定义

以上这些突破性的发现都是单细胞RNA测序技术带来的。随着测序通量的提高和数据科学的发展，单细胞RNA测序技术还将创造更多颠覆性的知识。

参考文献

Development cell by cell

http://science.sciencemag.org/content/356/6335/eaah4573.long 

CEL-Seq: Single-Cell RNA-Seq by Multiplexed Linear Amplification

https://www.nature.com/articles/ncb2881

http://science.sciencemag.org/content/360/6392/eaar3131

单细胞级别的RNA测序最大的贡献是跟踪细胞的分化。

所有人都知道胚胎会分裂分化成多种组织器官，但是一直没有合适技术能追踪这种任务分工，直到单细胞RNA测序出现。

下面的图片和视频是哈佛大学科学家利用单细胞RNA测序追踪斑马鱼胚胎发育的惊艳结果。

荧光染色的斑马鱼胚胎，不同荧光颜色指示不同的蛋白表达

视频封面

单细胞RNA测序斑马鱼胚胎分化树

单细胞RNA测序还告诉我们，其实早在胚胎从受精卵分裂成两个细胞时，两个细胞的基因转录就开始出现差异，存在任务分工了。

二细胞和四细胞胚胎RNA测序

这个分化过程还可以有反复。在非哺乳动物中胚胎中，细胞分化所在位置的引导，一次成型。在老鼠囊胚中，细胞先随机表达RNA，再根据位置和细胞间信息的传递，调整为成团表达同类基因，最终调整成按照对应位置表达。

a 非哺乳动物胚胎发育 b 鼠的囊胚发育，大写字母A-F代表六种不同基因

单细胞RNA测序还令科学家发现了新的细胞类型。血液种免疫细胞数量、种类诸多，极难分类。目前主要通过读取细胞表面的特异性蛋白 (biomarker) 分类细胞并推测其演化顺序。2017年Broad与MIT的合作课题运用单细胞RNA测序技术发现了６种新树突状细胞和４种新单核细胞，并重新定义了这些细胞演化和功能关系。

几种免疫细胞被重新定义

以上这些突破性的发现都是单细胞RNA测序技术带来的。随着测序通量的提高和数据科学的发展，单细胞RNA测序技术还将创造更多颠覆性的知识。

参考文献

Development cell by cell

http://science.sciencemag.org/content/356/6335/eaah4573.long 

CEL-Seq: Single-Cell RNA-Seq by Multiplexed Linear Amplification

https://www.nature.com/articles/ncb2881

http://science.sciencemag.org/content/360/6392/eaar3131

原核生物和真核生物的RNA聚合酶有共同特点，但在结构、组成和性质等方面又不尽相同。

（1）原核生物RNA聚合酶 目前研究得最清楚的是大肠杆菌RNA聚合酶。该酶是由五种亚基组成的六聚体（α2ββ'ωσ）分子量约500 000。其中α2ββ'ω称为核心酶（coreenzyme），σ因子与核心酶结合后称为全酶（holoenzyme）。

σ因子的主要作用是识别DNA模板上的启动子，其单独存在时不能与DNA模板结合，与核心酶结合成全酶后，才可使全酶与模板DNA上的启动子结合。当它与启动基因的特定碱基序列结合后，DNA双链解开一部分，使转录开始，故σ因子又称起始因子。已经鉴定出大肠杆菌有7种σ因子，不同的σ因子可以竞争结合核心酶，以决定哪个基因被转录。其中σ70（数字表示其分子量大小）协助识别管家基因的启动子。环境变化可以诱导产生特定σ因子，启动特定基因的转录。

核心酶只有一种，参与整个转录过程，催化所有RNA的转录合成。

其他原核生物的RNA聚合酶在结构和功能上均与大肠杆菌相似。抗生素利福平或利福霉素可以特异抑制原核生物的RNA聚合酶，成为抗结核菌治疗的药物。它专一性地结合RNA聚合酶的β亚基。若在转录开始后才加入利福平，仍能发挥其抑制转录的作用，这说明p亚基足在转录全过程都起作用的。

（2）真核生物RNA聚合酶 真核生物具有3种不同的细胞核RNA聚合酶，分别是RNA聚合酶I（RNA pol I）、RNA聚合酶Ⅱ（RNA pol II）和RNA聚合酶Ⅲ（RNA pol llI）．这三种RNA聚合酶不仅在功能和理化性质上不同，而且对α一鹅膏蕈碱（一种毒蘑菇含有的环八肽毒素）的敏感性也不同。

真核生物的3种细胞核RNA聚合酶的结构比原核生物复杂，3种RNA聚合酶都有2个不同的大亚基、2个类α亚基和1个类ω亚基，分别与大肠杆菌核心酶的β和β’、2个α亚基和ω亚基同源。除上述5个亚基外，三种RNA聚合酶还各含7～11个小亚基。合成RNA时，原核细胞依赖RNA聚合酶的各个亚单位就能完成转录过程，而真核细胞还需要一些蛋白质因子参与，并对转录产物进行加工修饰。

真核生物线粒体有自己的RNA聚合酶，催化合成线粒体mRNA、tRNA、rRNA。线粒体RNA聚合酶在功能和性质上与原核细胞RNA聚合酶类似，其活性也可被利福平或利福霉素抑制。

利用同步加速器X射线光束来解析蛋白和其他生物大分子的结构在医学上取得很大进步。科学家们获得的技术进步能够导致他们取得更加激动人心的进步。最近,来自美国国家同步幅射光源和、纽约结构生物学中心和哥伦比亚大学的研究人员发现一种新方法来确定通过其他方法很难或者不可能解析的分子结构。他们的研究发表在《科学》期刊上。

 利 用大分子X射线晶体学确定蛋白结构的过程必须要首先培养纯的分子晶体。当靶分子拥有相似的结构类似物时,这种过程更加容易。但是当靶分子没有结构类似物时,科学家们面临着“相位问题”,即缺乏描述入射X射线光波“相位”的关键性信息。当一个检测器记录X射线衍射图时,它能够检测强度,但是不能检测相位,但是没有相位时,分子结构就不能被完全解析出。

 当 存在不相关的结构时,有两种其他的方法来评估相位。这些方法当中有两种方法都是属关于X射线晶体技术的:多波长异常衍射,它利用多种波长的X射线;单波长异常衍射,它只利用一个波长的X射线。这两种技术通常都涉及加入硒到晶格(通过氨基酸衍生物硒代蛋氨酸,它容易整合进蛋白)之中,和扫描硒原子整个边上的X射线光束。

 硒是一种比在蛋白中通常发现的那些原子---比如碳、氮和氧---都要重,它吸收

X射线,而且通过元素特异性共振再次发射X射线。根据这种共振衍射数据,科学家们能够确定相位。

在这项新研究中,研究人员开发一种方法来解决相位问题,而不用加入一种重元素到晶体之中,从而能够利用处于自然状态的蛋白开展研究。他们使用来自蛋白自己的硫原子的非共振散射,其中硫原子要比硒原子薄弱得多,但是也足够强大而能够发挥作用。他们利用低于正常的X射线能量而将SAD应用到几个晶体(对研究的每个蛋白而言,是5到13个晶体),然后将相对弱的衍射信号结合在一起。

他们解析的4种蛋白在大小上存在差异,而且和它们含有不同的硫含量(每个分子拥有3到28个硫位点)。他们成功地解析出每个蛋白的结构提示着他们的研究为在大分子晶体学取得潜在大量的新发现打开新的大门。

分子生物学当然还在不断地向相关学科渗透, 人类要彻底认识生命、理解生命, 必然要从基因、核酸、核酶、蛋白质等分子水平上去理解有机体的构造、功能与生命的关系。同时, 分子生物学也对医学、农业科学及其应用产生了巨大的影响。作为生命活动最高形式的神经活动, 以及作为生命活动基本单位的细胞是现代

生命科学研究最活跃的领域。这两门有代表性的学科, 由于采用了分子生物学的原理和手段获得了新的生命力。

 这些理论研究成果最终都将成为我们生活的一部分,为我们更美好的生活服务。

 分子生物学、神经生理学和分子生物学已成为当代生命科学研究的三大热点。该三大热点领域的研究成果已在工业、农业及医药卫生等方面有了重要应用, 特别是生物大分子———基因在同种的不同个体, 甚至不同属的生物种之间的转移, 为新品种的快速培育和某些遗传病的治疗等提供了可能性, 实践已经证明了这

一点。这对于农业增产以及控制和改造整个地球上的生物界展现出了广阔的前景; 为增进人类健康、长寿提供了现实的可行性; 分子生物学在工业上的应用, 出现了以基因工程为基础的生产生物制品的一种新兴产业。基 因 工程用于农作物及家

 畜 品种改良, 用定向引入有关功能基因的方法, 从根本上改变了过去盲目大量诱变, 然后再从中进行筛选的传统方法, 使定向、快速育种成为现实。这又为进化生物学发现的新理论提供了证据。科学家在论证21 世纪的生命科学热点领域研讨会上指出, 人类基因组计划、疾病的基因治疗、环境生物技术的开发、转基因动植物等生物术产业必将是新世纪产业发展的热点。

利用同步加速器X射线光束来解析蛋白和其他生物大分子的结构在医学上取得很大进步。科学家们获得的技术进步能够导致他们取得更加激动人心的进步。最近,来自美国国家同步幅射光源和、纽约结构生物学中心和哥伦比亚大学的研究人员发现一种新方法来确定通过其他方法很难或者不可能解析的分子结构。他们的研究发表在《科学》期刊上。

利用大分子X射线晶体学确定蛋白结构的过程必须要首先培养纯的分子晶体。当靶分子拥有相似的结构类似物时,这种过程更加容易。但是当靶分子没有结构类似物时,科学家们面临着“相位问题”,即缺乏描述入射X射线光波“相位”的关键性信息。当一个检测器记录X射线衍射图时,它能够检测强度,但是不能检测相位,但是没有相位时,分子结构就不能被完全解析出。

当存在不相关的结构时,有两种其他的方法来评估相位。这些方法当中有两种方法都是属关于X射线晶体技术的:多波长异常衍射,它利用多种波长的X射线;单波长异常衍射,它只利用一个波长的X射线。这两种技术通常都涉及加入硒到晶格(通过氨基酸衍生物硒代蛋氨酸,它容易整合进蛋白)之中,和扫描硒原子整个边上的X射线光束。

硒是一种比在蛋白中通常发现的那些原子---比如碳、氮和氧---都要重,它吸收

X射线,而且通过元素特异性共振再次发射X射线。根据这种共振衍射数据,科学家们能够确定相位。

在这项新研究中,研究人员开发一种方法来解决相位问题,而不用加入一种重元素到晶体之中,从而能够利用处于自然状态的蛋白开展研究。他们使用来自蛋白自己的硫原子的非共振散射,其中硫原子要比硒原子薄弱得多,但是也足够强大而能够发挥作用。他们利用低于正常的X射线能量而将SAD应用到几个晶体(对研究的每个蛋白而言,是5到13个晶体),然后将相对弱的衍射信号结合在一起。

他们解析的4种蛋白在大小上存在差异,而且和它们含有不同的硫含量(每个分子拥有3到28个硫位点)。他们成功地解析出每个蛋白的结构提示着他们的研究为在大分子晶体学取得潜在大量的新发现打开新的大门。

分子生物学当然还在不断地向相关学科渗透, 人类要彻底认识生命、理解生命, 必然要从基因、核酸、核酶、蛋白质等分子水平上去理解有机体的构造、功能与生命的关系。同时, 分子生物学也对医学、农业科学及其应用产生了巨大的影响。作为生命活动最高形式的神经活动, 以及作为生命活动基本单位的细胞是现代

生命科学研究最活跃的领域。这两门有代表性的学科, 由于采用了分子生物学的原理和手段获得了新的生命力。

这些理论研究成果最终都将成为我们生活的一部分,为我们更美好的生活服务。

分子生物学、神经生理学和分子生物学已成为当代生命科学研究的三大热点。该三大热点领域的研究成果已在工业、农业及医药卫生等方面有了重要应用, 特别是生物大分子———基因在同种的不同个体, 甚至不同属的生物种之间的转移, 为新品种的快速培育和某些遗传病的治疗等提供了可能性, 实践已经证明了这

一点。这对于农业增产以及控制和改造整个地球上的生物界展现出了广阔的前景; 为增进人类健康、长寿提供了现实的可行性; 分子生物学在工业上的应用, 出现了以基因工程为基础的生产生物制品的一种新兴产业。基因工程用于农作物及家

畜品种改良, 用定向引入有关功能基因的方法, 从根本上改变了过去盲目大量诱变, 然后再从中进行筛选的传统方法, 使定向、快速育种成为现实。这又为进化生物学发现的新理论提供了证据。科学家在论证21 世纪的生命科学热点领域研讨会上指出, 人类基因组计划、疾病的基因治疗、环境生物技术的开发、转基因动植物等生物术产业必将是新世纪产业发展的热点。

 研究蛋白质的结构与功能的关系是分子生物学研究的一个重要内容。 随着结构分析技术的发展，现在已有几千个蛋白质的化学结构和几百个蛋白质的立体结构得到了阐明。70年代末以来，采用测定互补DNA顺序反推蛋白质化学结构的方法，不仅提高了分析效率，而且使一些氨基酸序列分析条件不易得到满足的蛋白质化学结构分析得以实现。

 生物体内普遍存在的膜结构，统称为生物膜。它包括细胞外周膜和细胞内具有各种特定功能的细胞器膜。从化学组成看，生物膜是由脂质和蛋白质通过非共价键构成的体系。很多膜还含少量糖类，以糖蛋白或糖脂形式存在。 生物体的能量转换主要在膜上进行。

 生物体取得能量的方式，或是像植物那样利用太阳能在叶绿体膜上进行光合磷酸化反应；或是像动物那样利用食物在线粒体膜上进行氧化磷酸化反应。这二者能量来源虽不同，但基本过程非常相似，最后都合成腺苷三磷酸。 生物体利用食物氧化所释放能量的效率可达70%左右，而从煤或石油的燃烧获取能量的效率通常为20～40％，所以生物力能学的研究很受重视。

 对生物膜能量转换的深入了解和模拟，将会对人类更有效地利用能量作出贡献。 生物膜的另一重要功能是细胞问或细胞膜内外的信息传递。在细胞表面，广泛地存在着一类称为受体的蛋白质。激素和药物的作用都需通过与受体分子的特异性结合而实现。癌变细胞表面受体物质的分布有明显变化。

 细胞膜的表面性质还对细胞分裂繁殖有重要的调节作用。 对细胞表面性质的研究带动了糖类的研究。糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等生物大分子结构与功能的研究越来越受到重视。从发展趋势看，寡糖与蛋白质或脂质形成的体系将成为分子生物学研究的一个新的重要的领域。

 分子生物学的成就说明：生命活动的根本规律在形形色色的生物体中都是统一的。例如，不论在何种生物体中，都由同样的氨基酸和核苷酸分别组成其蛋白质和核酸。遗传物质，除某些病毒外，都是 DNA，并且在所有的细胞中都以同样的生化机制进行复制。

该研究也表明，宇宙其他地方如果有生命，它们的遗传学很可能与我们不同

 由于公共卫生的改善和抗生素的普遍使用，阻碍了细菌的传播，使得过去100年来，幽门螺旋菌在已开发的国家正逐渐销声匿迹。当幽门螺旋菌节节败退时，消化性溃疡和胃癌的罹患率也跟着降低；然而与此同时，食道疾病（包括胃酸逆流和一种特别容易致命的食道癌）却有激增的现象，有广泛而充足的证据显示，这些疾病的增加与幽门螺旋菌的消失有关。这种细菌实际上可能会保护人们免患食道疾病，这有着重要的意义。譬如说，对于目前用来根除胃中幽门螺旋菌的抗生素疗法，应重新加以评估，以免其伤害大于效益。为充分了解幽门螺旋菌对健康的影响，研究人员正在进一步探究这种微生物和宿主之间复杂的互动关系。多样化的幽门螺旋菌

 科学家着手研究幽门螺旋菌后，很快就发现，从不同人身上分离出来的菌株，具有高度的歧异性（光是在同一个人的胃里，就可能找到多种菌株）。虽然这些菌株的外表相同，它们的遗传密码却有极大的差异。研究人员已定出了两个菌株的基因组DNA序列：两者都有一个小型染色体，由将近170万个核酸组成，大约有1 550个 基因。