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  神经发生是神经干细胞增殖分化产生新生神经元的过程,对哺乳动物大脑的正确发育及功能连接建成至关重要。在胚胎发育过程中,室管膜区域的神经上皮细胞通过对称分裂扩增祖细胞库,当神经上皮增厚至假复层室壁时,神经上皮细胞转化为放射状胶质细胞,即胚胎神经干细胞(eNSCs),后者直接产生神经元,或经中间前体细胞间接产生神经元。与此同时,一部分的eNSCs开始缓慢增殖并存留下来成为侧脑室室管膜亚区和海马齿状回颗粒下区的成体神经干细胞(aNSCs)。尽管成体神经发生的增殖分化过程与胚胎期神经发生相类似,但其在增殖速率、分化速度及细胞微环境变化等方面仍然存在较大差异。这两个阶段神经发生的差异调节的内在机制仍然不清楚。  中国科学院遗传与发育生物学研究所郭伟翔研究组的研究结果表明,在神经干细胞中特异性敲除RNA结合蛋白HuR,导致成年神经发生缺陷,对胚胎期神经发生没有影响。在eNSCs中,HuR主要定位于细胞质中,随着发育的进行,aNSCs中HuR主要定位于细胞核中。进一步分子机制分析结果表明,HuR调控黏着斑激酶(FAK)的选择性剪切。在HuR敲除的aNSCs中会形成5’-UTR变短的mRNA,导致FAKmRNA翻译增加,FAK信号过度激活。在HuR条件性敲除小鼠中药物抑制FAK的活性能改善成年神经发生缺陷及海马依赖性的学习和记忆障碍。这一工作提出在发育过程中,HuR在eNSCs和aNSCs的细胞质和细胞核中易位表达,可能是胚胎神经发生和成年神经发生差异调节的分子机制之一。  该成果于12月3日在线发表于CellReports上(DOI:10.1016/j.celrep.2019.10.127)。郭伟翔组博士研究生王玉晗,博士后郭野及已毕业博士生汤常永为该论文第一作者,郭伟翔为通讯作者。该研究得到遗传发育所曹晓风研究组在生物信息学分析上的帮助,以及东北师范大学教授朱筱娟研究组在实验上的帮助。该研究得到国家自然科学基金委和北京市科委的资助。图:HuR对胚胎神经发生与成体神经发生的差异性调节机制

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  精神分裂症通常与认知障碍共同出现,包括一般智力、注意力、工作记忆、语言流利度、语言学习和记忆以及执行功能障碍。精神分裂症患者认知功能障碍在一段时间内保持稳定,但其神经机制和病理生理机制仍不清楚。感官门控可以抑制无关的刺激,在信息到达大脑高阶区域进行更精细的处理之前确保其认知的完整性。由感觉缺陷引起的认知缺陷通常以神经心理学测试、神经影像学检查和与事件相关电位(ERP)的方式进行评估,通常使用的是条件-测试P50范式。感觉门控缺陷被认为是“固定性状”,而P50诱发的反应似乎可以作为感觉门控缺陷的敏感的生物标记物。然而,以往关于P50与认知功能障碍之间联系的大多数研究仅着眼于P50比率。因此,尚不清楚P50成分与精神分裂症患者认知功能障碍之间的联系,且据研究者所知尚无关于汉族人口相关研究的报道。  中国科学院心理研究所针对此问题开展的研究纳入270名精神分裂症患者及116名健康对照人群,以探讨精神分裂症患者的P50抑制与认知功能障碍之间的联系。精神分裂症患者的心理病理学以阳性和阴性综合症量表(PANSS)进行测量。所有被试的认知功能使用MATRICSConsensusCognitiveBattery(MCCB)进行评估,而P50成分使用条件-测试P50范式(conditioning-testingP50paradigm)和ERP技术进行记录。  研究发现,慢性精神分裂症患者的MCCB及其分量表的认知得分显著低于正常对照组,表现为精神分裂患者存在认知缺陷。同样,患者的P50比率明显高于健康对照组,提示感觉门控的障碍可能与精神分裂症的病理生理机制有关。P50代表着的感觉门控与15q14位点的α7烟碱型乙酰胆碱受体基因启动子多态性相关,对该受体进行刺激或者该受体的激动剂DMXB-A均对P50抑制缺陷和认知功能障碍有改善作用。因此推测,P50参与了精神分裂患者认知缺陷的病理机制,可能是有效的生物标志物。有趣的是,该研究中没有发现P50成分与任何认知域相关,也没有发现与临床症状的相关。精神分裂患者的听觉感觉门控与认知表现的不相关性表明听觉感觉门控可能并没有通过特殊的神经通道在注意前阶段对信息进行过滤。值得一提的是,对照组中发现了P50成分与认知表现存在很大程度上的相关,这表明P50成分所代表的感觉门控可能是健康人群中认知功能的敏感生物标志物。  这项研究表明,中国的精神分裂患者存在P50抑制缺陷,但这种缺陷可能与其临床症状和认知障碍无关。  该研究受到四川省科技厅(2017JY0093)、苏州市重点诊疗计划(LCZX201515和LCZX201615)、苏州市精神疾病重点医学中心(Szzx201509)和中科院心理健康重点实验室的支持。  研究结果已发表于SchizophreniaResearch。  论文链接患者和健康对照组的模拟波形图。Click的开始时间为0ms。黑色粗线:S1波形;红线:S2波形。箭头显示P50成分的位置。正极性向下。

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  镁(Mg)为地幔的主要组成元素之一,亦是难熔的元素之一,因而地幔的Mg同位素体系不易被改变,这与对橄榄岩捕虏体的研究所揭示的地幔具有较为均一的Mg同位素组成相一致。同时,大洋中脊玄武岩和洋岛玄武岩均具有与地幔橄榄岩相同的Mg同位素特征,表明地幔部分熔融过程中不发生Mg同位素分馏。  然而近年来不少学者发现一些大陆玄武岩具有明显轻Mg的同位素特征,通过对地球各个储库的对比(图1)提出再循环碳酸盐物质可能是这些轻Mg同位素的重要来源。至于这些碳酸盐物质如何参与到玄武岩地幔源区,以及除此之外是否还有其它可能的地质过程(如氧化物分离结晶)等已成为争论的焦点,厘定碳酸盐交代的地幔橄榄岩的Mg同位素组成成为解决争论的途径之一。  中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究重点实验室研究员苏本勋等对东北大椅山、华南明溪和西秦岭好梯的地幔橄榄岩进行了单矿物的Mg同位素分析。这些经历了不同程度地幔碳酸盐交代的样品中主要的橄榄石和辉石均显示正常地幔或略高于正常地幔的δ26Mg值,副矿物尖晶石和石榴石分别为较高和较低的δ26Mg值(图1),因而其全岩的Mg同位素组成与正常地幔一致。这一结果表明碳酸盐交代的地幔橄榄岩应该不是轻Mg玄武岩的源区,即碳酸盐交代作用不是碳酸盐物质加入玄武岩源区的途径。  那么,另一方面就需要考虑玄武质岩浆形成之后所经历的同化混染和分离结晶过程。地壳物质一般具有较低的Mg含量,其混染作用被认为不足以改变玄武质岩浆的Mg同位素组成。从玄武质岩浆中结晶出的硅酸盐矿物一般具有正常地幔的Mg同位素组成,即这些硅酸盐矿物的分离结晶也不能造成Mg同位素分馏。玄武岩δ26Mg与Cr、V、Fe和Ti的相关性(图2)暗示氧化物的分离结晶可能是玄武质岩浆演化过程中发生Mg同位素分馏的主要因素,这与一些氧化物如钛铁矿、铬铁矿具有总体较高的δ26Mg值相符。  钛铁矿一般形成在玄武质岩浆演化的晚期,且其Mg含量较低,δ26Mg变化范围较大,不太可能造成大量玄武岩较大的Mg同位素分馏。铬铁矿常与橄榄石同时在玄武质岩浆演化的早期结晶,其为富Mg矿物且表现出强烈的富集重Mg同位素性质,因而铬铁矿的早期分离结晶作用可能是轻Mg同位素玄武岩形成的主要原因。这一认识在以前的研究中并没有引起足够的重视,其主要原因可能是囿于传统认识(如玄武质岩浆结晶的铬铁矿量很少)以及铬铁矿成分(多过渡族元素,少稀土元素等)在玄武岩成因研究中未有体现。然后,如果把全球与铬铁矿矿床有关的大型层状岩体、蛇绿岩以及阿拉斯加型岩体和幔源岩浆演化联系起来就不难理解上述认识了。因此,这提醒在研究玄武岩形成演化过程中一些过渡族金属元素含量及其同位素变化过程需要重视铬铁矿分离结晶作用的影响。  研究成果发表于EarthandPlanetaryScienceLetters。  论文链接图1碳酸盐交代橄榄岩的矿物Mg同位素组成与一些被认为和轻Mg同位素特征有关岩石的对比图2玄武岩Mg同位素组成与Cr、V、Fe和Ti的相关性

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A:荧光标记原始生殖细胞的野生型斑马鱼 B:荧光标记原始生殖细胞的GnRH3基因突变斑马鱼 C:注射GnRH3信使RNA的GnRH3基因突变斑马鱼 D:GnRH3基因高水平表达家系与GnRH3基因突变家系的杂交子代  我国科研人员首次发现促性腺激素释放激素GnRH3影响斑马鱼性别分化,并在分子层面揭示了其作用机制。  由中国科学院水生生物研究所胡炜研究员团队完成的这项最新研究表明,敲除GnRH3基因的斑马鱼偏雄性发育,成体雄鱼的比例显著增加。进一步研究揭示,促性腺激素释放激素GnRH3是通过MAPK信号通路来调控斑马鱼早期胚胎的原始生殖细胞增殖,同时通过调控斑马鱼早期性别分化关键时期的雌雄性腺体细胞相关基因的表达,进而影响斑马鱼性别分化。  胡炜说,这是首次发现促性腺激素释放激素GnRH3在斑马鱼胚胎发育早期的原始生殖细胞增殖和性别分化中扮演重要角色。相关研究结果近期已在线发表于内分泌学领域国际期刊《内分泌学》。

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  染色体进化是物种形成和演化的重要驱动因素。具有显著核型差异的食肉目动物为染色体进化研究提供了很好的研究素材。虽然前人通过比较染色体涂色法建立了食肉目内许多物种的染色体比较图谱,但这些研究的分辨率比较低,尚没有深入到精细的核苷酸水平,也不能在核苷酸水平研究不同食肉目物种间的共线性区块、染色体重排以及染色体断裂区分布等染色体进化规律。  为探讨上述问题,中国科学院动物研究所动物生态与保护遗传学研究组和英国桑格研究所研究人员合作,利用10XGenomics、染色体流式分选及高通量测序等技术,首次构建了染色体级别的大熊猫基因组(2n=42条染色体),并与食肉目中两个质量较好的狗和猫的染色体级别基因组进行比较分析。其中狗具有食肉目中最多数目的染色体(2n=78),猫染色体数目(2n=38)接近食肉目祖先染色体数目。通过基因组共线性比对,在大熊猫、狗和猫的基因组中分别发现59、37和55个染色体断裂区。对这些染色体断裂区的进一步分析发现,大熊猫和狗染色体断裂区内的基因密度、GC含量以及重复序列比例显著高于整个基因组的相应值。  功能富集分析发现,三个物种染色体断裂区上的部分蛋白编码基因都显著富集在与嗅觉相关的通路上(Olfactorytransduction),推测染色体重排事件影响了食肉目物种的嗅觉进化。另外,大熊猫染色体断裂区上正常编码的甜味受体基因TAS1R2的同源基因在猫的基因组中发生了假基因化,提示猫的TAS1R2假基因化可能与染色体重排事件有关。上述结果说明食肉目物种染色体进化与其感觉系统的进化可能存在密切的关系。  研究结果已于12月6日在GenomeBiology杂志以Chromosome-levelgenomeassemblyforgiantpandaprovidesnovelinsightsintoCarnivorachromosomeevolution为题发表。动物所博士后樊惠中和研究员吴琦为并列第一作者,研究员胡义波为通讯作者。中科院院士魏辅文为该工作的顺利完成提供了大量的指导和帮助。该项目得到国家自然科学基金和中科院B类先导专项等的支持。  文章链接图1大熊猫(AME)和猫(FCA)染色体级别基因组的共线性比对图2一个与甜味受体基因TAS1R2相关的染色体断裂区

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  中国科学院云南天文台抚仙湖太阳观测与研究基地博士李巧玲、研究员闫晓理等,在太阳活动区12673黑子半影的形成与消失过程研究方面取得新进展,相关成果近日发表在《天体物理学杂志》上。  成熟的太阳黑子一般由中心的暗核(本影)及外围稍亮的晕状区域(半影)组成。黑子半影的出现是区别普通黑子与小气孔的标准。黑子是太阳表面的强磁场区域,太阳表面黑子多的时候,其他太阳活动也比较频繁。太阳黑子是研究磁流体静力学平衡的最佳对象,通过对黑子演化的研究可以了解黑子与其他太阳活动现象之间的联系,对探索、预报太阳爆发活动有重要意义。  科研人员利用澄江抚仙湖一米新真空望远镜(NVST)和美国太阳动力学卫星(SDO)观测数据,对活动区12673中的黑子演化过程进行了详细研究。通过对黑子半影演化过程中,黑子磁场变化的分析发现:随着黑子半影面积的增加,黑子半影磁场的横场强度增加,纵场强度减少。而在半影消失的过程中,黑子半影磁场的横场强度减小、纵场强度增加。新浮现的磁流管被已存在的磁场压制、汇聚形成了黑子半影,而黑子半影磁场在新浮磁流的作用下由水平变为垂直会导致黑子半影的消失。  通过对黑子演化过程中黑子速度场的演化分析发现,随着黑子半影的形成,围绕黑子外围的物质流逐渐出现。在黑子半影衰退过程中,靠近新浮磁流区一侧的物质流速度逐渐变小、消失。同时,还发现黑子周围的磁场环境对黑子寿命有影响,耀斑爆发区域附近的黑子寿命较短。  (原载于《中国科学报》2019-12-10第8版探索发现)

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