科技动态动物所阐明RNA复杂性产生的新机制

        转录本多样性在有机体功能多样性方面扮演着重要角色,但目前对于其产生机制及生物意义仍不清楚。近日,中国科学院动物研究所詹祥江实验室通过分析猎隼的血液转录组和甲基化组、家鸡以及小鼠多组织转录组,揭示了一个转录本多样性产生的新机制。        该研究发现表达量越高的基因越倾向于拥有更多的转录本。对猎隼血液中表达量最高的4个血红蛋白基因的分析结果显示,尽管它们的外显子数目不超过三个,却能通过可变剪切产生上百个不同的转录本,并且大部分剪切并不是发生在已有的基因组剪切位点(authenticsplicesite)上,而是与新产生的剪切位点(denovosplicesite)有关。进一步研究表明,这些新的剪切位点是通过转录过程中DNA的突变(transcription-associatedmutation,TAM)引起的。这一结果改变了业界普遍认为的“RNA编辑(RNAediting)是新剪切位点产生的主要方式”这一观点。        同时,该研究通过分析DNA甲基化与TAM之间的空间关系,发现在转录过程中DNA甲基化可能会抑制TAM的产生,表明DNA甲基化不仅对基因表达具有调控作用,还会影响新剪切位点的产生。这一发现拓展了学界对于DNA甲基化功能的认知。此外,该研究通过对猎隼青藏高原和低地种群血红蛋白转录表达谱的差异分析,首次发现青藏高原种群拥有更多中高度表达的血红蛋白转录本,这可能有利于猎隼更好地适应高原低氧环境。        该项研究工作首次阐明了新的可变剪切位点产生的主要方式是TAM,也表明了TAM所引起的RNA多样性可能为物种适应性进化提供另一策略。2月7日,相关研究成果以Transcription-associatedmutationpromotesRNAcomplexityinhighlyexpressedgenes-amajornewsourceofselectablevariation为题,发表在MolecularBiologyandEvolution上。文章第一作者为动物所博士研究生潘胜凯,研究员詹祥江为通讯作者。研究工作得到了中科院战略性先导科技专项(B)、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金优秀青年基金、“中国科学院动物进化与遗传前沿交叉卓越创新中心”等的资助。

科技动态深圳先进院首次揭示肠道噬菌体组与II型糖尿病的相关性 研究成果被国际权威学术期刊《Microbiome》收录

  中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所(筹)(以下简称合成所)研究团队在人体微生物组研究领域取得重要研究进展,相关学术研究成果AHumanGutPhageCatalogcorrelatestheGutPhageomewithType2Diabetes(人肠道噬菌体集揭示肠道噬菌体组和II型糖尿病的相关性)发表于国际权威学术期刊Microbiome《微生物组》,该研究首次证实了人体肠道噬菌体组和糖尿病的关联性。合成所马迎飞研究员为该文章的第一作者和通讯作者,刘陈立研究员为共同通讯作者。  噬菌体是一类专一感染细菌的病毒,是地球上数量最高的生物体。它同时也是人体肠道微生物组的重要组成部分,据估计人体肠道内每克粪便含有的病毒颗粒物的含量至少为109个。肠道噬菌体的种类丰富、数量巨大,通过塑造肠道菌群结构,进而影响人体健康。但是,人们目前对于噬菌体的认识还非常匮乏,噬菌体的繁殖需要严格依赖宿主菌,当前绝大多数肠道细菌和环境细菌难以获得纯培养。  论文作者首次利用已有的人体肠道微生物大数据,开发了一系列生物信息学方法,挖掘其中的噬菌体基因组序列,鉴定了大量的全新肠道噬菌体,揭示了肠道噬菌体组的多样性和新颖性。通过对这些噬菌体基因组序列的分析,科研人员发现这些噬菌体携带大量的功能基因,这些基因和宿主细菌在肠道环境中的生存适应性相关。  研究显示糖尿病患者的肠道细菌菌群组成变化和糖尿病有着显著的相关性。由于噬菌体-细菌之间是捕食者-被捕食者的关系,通常认为糖尿病人肠道菌群的变化会影响噬菌体的组成差异。但是,合成所的科研人员首次发现了肠道噬菌体的数量在糖尿病患者肠道中的数量显著的高于对照组,经过进一步分析发现肠道细菌和噬菌体之间存在复杂的关系网络,细菌与噬菌体之间不是简单的“此消彼长”的关系。这个工作连同近期其他实验室发在Cell(doi:10.1016/j.cell.2015.01.002)上的工作,都暗示着噬菌体-细菌-宿主两两之间存在着相互作用,这种关系有可能影响着人体的健康。解析这些关系将是该领域的研究热点,合成生物学将为研究和利用这些关系提供新的视角。  2017年是噬菌体被发现100周年。噬菌体被发现伊始就成为遗传学和分子生物学上乃至合成生物学研究中重要的模式生物,世界上第一个合成生物体就是噬菌体。同时,噬菌体作为细菌的天敌,2014年被美国国立卫生研究院列为对抗耐药菌武器之一。该研究提供了丰富的肠道噬菌体的信息,使科研人员可以通过合成生物学的方法改造肠道噬菌体,并为应用噬菌体干预肠道菌群预防和治疗某些疾病提供了依据。  该项目获得了国家自然科学基金、973项目、863项目、深圳市基础研究学科布局以及深圳市孔雀团队等基金的资助。

科技动态“科学”号凯旋 我国首个深海实时科学观测网在西太平洋建成

  2月7日,“科学”号科考船圆满完成“西太主流系潜标观测网维护及升级”考察航次,顺利返回青岛母港。所长王凡、党委书记王辉、胡敦欣院士以及科考船运管中心负责人、相关部门同事到码头迎接。  本航次历时74天,总航程9600多海里,搭载了中科院海洋研究所、中国海洋大学等单位的37名科研人员和30名船队员,刘合义担任船长,张林林任首席科学家。航次顺利完成了西太平洋科学观测网深海潜标的大规模实时化升级,成功建成我国首个深海实时科学观测网,西太平洋深海3000米大水深温度、盐度和洋流等数据实现1小时1次实时传输。  中国科学院海洋大科学研究中心主任、中国科学院海洋研究所/烟台海岸带所所长、西太平洋科学观测网负责人王凡研究员介绍,在中国科学院战略性先导科技专项“热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响”支持下,西太平洋科学观测网经过4年的建设,深海连续和实时观测能力取得了显著进展。20套深海潜标800余件观测设备多数已经稳定获取连续3至4年的大洋水文和动力数据,并且实现了大洋上层和中深层代表性深度的全覆盖。  “在深海观测数据实时传输方面,我们在2016年突破了潜标系统实时传输难题并实现深海潜标长周期稳定实时传输。在此基础上,得益于中国科学院先导专项、设备研制项目、国家实验室鳌山科技创新计划和‘问海计划’的支持,本航次实现了从单套到组网,从水下1000米到3000米的深海数据实时化传输的功能拓展。”王凡说,“深海实时科学观测网的自主构建完成将有力推动我国和国际大洋观测能力的持续提升。”   “截至今天,深海数据已成功实时回传3万余组,”王凡打开手机上的“西太观测网”客户端,就看到了西太平洋深海刚刚传回来的现场数据,点击其中一个站点,漂亮的深海环境参数动态变化图自动绘制出来,王凡说,“这组深海海流计和温度盐度仪现在位于3200米深度,海水温度为1.6度上下,流速可以达到80厘米每秒。深海还有这么强劲的海流,并不是寂静的大洋,因此还有很多的科学奥秘等待我们去探索研究。”   王凡表示,西太平洋科学观测网建设现已实现从观测网科学规划、深海潜标设计、大洋海上作业、水下和卫星实时传输、数据智能分析挖掘、电脑手机终端图形接收的全流程一体化作业,建设与维护步入了批量化、标准化和常态化时代。观测网获取的连续和实时数据将为我国科学家研究西太平洋环流的三维结构、暖池变异及其对中国气候变化的影响提供宝贵资料,为我国的气候预报和环境保障业务提供重要的基础支撑。  航次首席科学家张林林副研究员介绍,本航次调查共回收潜标16套,布放潜标20套,深海浮标2套,完成了200余个大洋水文综合站位调查,并进行了多学科联合观测。航次期间,考察船还停靠印度尼西亚和菲律宾港口进行补给,与当地科学家和社会团体进行了友好交流,并实施了我国与菲律宾之间首次联合科学考察,为今后海洋领域的进一步合作奠定了良好基础。  中国科学院院士胡敦欣研究员介绍,西太平洋具有复杂多变的环流结构,又有全世界最大的暖水体-西太平洋暖池,可通过调节大气环流进而调控季风、台风及我国的降雨情况,并对全球气候具有重要影响。本航次的成功实施,极大推动了由我国为主发起、8个国家19个研究机构参与的NPOCE大型国际合作计划(http://npoce.qdio.ac.cn/)的发展。该计划致力于通过强化观测、机理研究和数值模拟手段提高对西太平洋海洋环流与气候的认知能力,其成功发起和实施标志着我国在西太平洋环流与气候领域的研究实现了从跟踪到引领的历史性跨越。

分站头条上海分院组织青年职工到北京分院进行交流学习

  1月31日上午,上海分院分党组副书记、纪检组组长田申荣率领上海分院机关青年职工一行25人赴北京分院交流学习。北京分院分党组书记马扬参加了本次会议,会议由纪检组组长倪宏主持。   倪宏首先代表北京分院对上海分院一行的到来表示欢迎,并介绍了北京分院的工作职责和各处室的情况。随后,北京分院干部人事处处长欧云围绕“启明星”计划的启航、培养和发展三方面介绍了北京分院在发现和培养优秀科研管理人才的经验和成果。上海分院组织人事处处长姚娅平从把好员工的入口关、实践关、融合关三个角度介绍了上海分院对机关管理队伍建设的具体举措。心理研究所副所长陈雪峰、中国科学报社副总编张明伟、理化技术研究所研究员沈俊、微电子所综合办公室主任马强、遥感与数字地球研究所科技处副处长张哲、数学与系统科学研究院副研究员刘歆等6位“启明星”优秀人才代表畅谈了在各自成长发展道路上“启明星”计划给予他们的推动作用。与会双方还就今后加强业务交流与合作,完善长效互访交流机制,联合推动区域经济社会发展和人才项目合作等进行了深入研讨。马扬最后讲话指出,要将此次调研活动作为北京分院与上海分院相互学习和交流的契机,进一步加强分院之间的沟通和联络,共同为我院各项事业的发展做好服务。   “启明星”优秀人才代表和两分院各职能部门负责人以及青年职工代表40余人参加了座谈会。 座谈会前,在北京分院的协助安排下,上海分院一行参观了中科院院史馆及“率先行动”成果展,深入了解了中科院的历史沿革和十八大以来的创新成果。