重大(dà)進展！我國科學家構建出猕猴大(dà)腦(nǎo)皮層單細胞空間分(fēn)布圖譜
在一項新的(de)研究中，來(lái)自中國多(duō)家研究機構的(de)研究人(rén)員(yuán)利用(yòng)自主研發的(de)空間轉錄組測序技術Stereo-seq以及snRNA-seq技術，繪制了(le)猕猴大(dà)腦(nǎo)皮層細胞類型分(fēn)類圖譜，揭示了(le)細胞類型組成與靈長(cháng)類動物(wù)各個(gè)腦(nǎo)區(qū)的(de)關系，爲進一步研究神經回路提供了(le)分(fēn)子和(hé)細胞基礎。相關研究結果于2023年7月(yuè)12日在線發表在Cell期刊上，論文标題爲“Single-cell spatial transcriptome reveals cell-type organization in the macaque cortex”。
靈長(cháng)類動物(wù)擁有數量龐大(dà)的(de)神經元，它們組成了(le)錯綜複雜(zá)的(de)神經回路，支持著(zhe)高(gāo)級認知和(hé)行爲。這(zhè)些細胞和(hé)回路的(de)破壞會導緻各種腦(nǎo)部疾病。了(le)解大(dà)腦(nǎo)中細胞的(de)組成和(hé)空間分(fēn)布以及它們之間的(de)關系是神經科學中的(de)一個(gè)基本問題，堪比化(huà)學中的(de)元素周期表、地理(lǐ)發現中的(de)世界地圖或通(tōng)過人(rén)類基因組測序發現的(de)DNA堿基序列。
與其他(tā)物(wù)種相比，靈長(cháng)類動物(wù)，包括最接近人(rén)類的(de)動物(wù)模型猕猴，具有更高(gāo)的(de)認知和(hé)社會能力，以及更大(dà)的(de)大(dà)腦(nǎo)皮層和(hé)更多(duō)的(de)細胞類型。例如，猕猴大(dà)腦(nǎo)有超過60億個(gè)細胞，可(kě)根據它們的(de)分(fēn)子、形态或生理(lǐ)特征分(fēn)爲數百種細胞類型，它們的(de)空間分(fēn)布跨越數百個(gè)不同的(de)腦(nǎo)區(qū)。破譯大(dà)腦(nǎo)皮層中細胞亞型的(de)組成和(hé)空間分(fēn)布模式對(duì)于理(lǐ)解靈長(cháng)類動物(wù)大(dà)腦(nǎo)的(de)組織原理(lǐ)至關重要。
在這(zhè)項新的(de)研究中，這(zhè)些作者利用(yòng)一種新開發的(de)大(dà)視場(chǎng)空間轉錄組方法---Stereo-seq和(hé)一種獨立開發的(de)方法制備了(le)用(yòng)于實驗的(de)厘米級猕猴大(dà)腦(nǎo)薄片。
通(tōng)過結合大(dà)規模單細胞轉錄組分(fēn)析，他(tā)們獲得(de)了(le)食蟹猕猴整個(gè)大(dà)腦(nǎo)皮層的(de)全面的(de)三維單細胞圖譜，爲系統分(fēn)析大(dà)腦(nǎo)皮層内細胞類型分(fēn)布特異性和(hé)區(qū)域特異性以及分(fēn)子特征提供了(le)指導。
此外，他(tā)們還(hái)發現，谷氨酸能神經元、GABA能神經元和(hé)非神經元細胞在整個(gè)大(dà)腦(nǎo)皮層的(de)分(fēn)布表現出明(míng)顯的(de)皮層特異性和(hé)區(qū)域特異性。有趣的(de)是，細胞類型組成與視覺和(hé)軀體感覺系統中腦(nǎo)區(qū)的(de)分(fēn)層組織之間存在著(zhe)明(míng)顯的(de)相關性。同一層次的(de)腦(nǎo)區(qū)往往具有相似的(de)細胞類型組成，從而揭示了(le)細胞組成與腦(nǎo)區(qū)結構之間的(de)關系。
此外，通(tōng)過與可(kě)公開獲得(de)的(de)人(rén)腦(nǎo)和(hé)小鼠大(dà)腦(nǎo)單細胞數據進行跨物(wù)種比較，這(zhè)些作者發現了(le)靈長(cháng)類動物(wù)特有的(de)谷氨酸能神經元，它們主要位于第4層，高(gāo)度表達與人(rén)類疾病相關的(de)基因，包括FOXP2、DCC和(hé)EPHA3。
這(zhè)項新的(de)研究爲整個(gè)猕猴大(dà)腦(nǎo)皮層生成了(le)一個(gè)全面的(de)單細胞和(hé)空間轉錄組學數據集，爲未來(lái)的(de)研究提供了(le)重要的(de)數據資源。這(zhè)些數據可(kě)通(tōng)過下(xià)面的(de)網址公開獲得(de)：https://macaque.digital-brain.cn/spatial-omics。
未來(lái)，這(zhè)些作者将繼續關注大(dà)腦(nǎo)疾病的(de)機制和(hé)靶标開發、腦(nǎo)細胞和(hé)結構進化(huà)以及大(dà)腦(nǎo)功能的(de)細胞和(hé)分(fēn)子機制。
超快(kuài)的(de)遠(yuǎn)處傷口反應對(duì)真渦蟲全身再生至關重要
一條腿受傷的(de)小鼠在另一條腿上經曆了(le)幹細胞的(de)“蘇醒”，就好像這(zhè)些幹細胞正在準備愈合傷口一樣。類似的(de)事情也(yě)發生在蝾螈身上，它們是肢體再生的(de)大(dà)師。斑馬魚的(de)心髒損傷會引發腎髒和(hé)大(dà)腦(nǎo)等遠(yuǎn)處器官的(de)某些變化(huà)。美(měi)國斯坦福大(dà)學生物(wù)工程助理(lǐ)教授Bo Wang說，“在許多(duō)不同的(de)有機體中，你可(kě)以看到整個(gè)身體對(duì)損傷做(zuò)出反應。但這(zhè)些反應是否真地有任何功能一直不清楚，因此這(zhè)就是我們關注的(de)重點。”
在一項新的(de)研究中，Wang和(hé)他(tā)的(de)同事們發現這(zhè)種全身協調是真渦蟲（planarian worm）傷口愈合和(hé)随後組織再生的(de)關鍵部分(fēn)。了(le)解是什(shén)麽開啓和(hé)關閉了(le)再生，以及再生是如何協調的(de)，也(yě)有助于爲針對(duì)癌症的(de)研究提供信息，畢竟癌症通(tōng)常被認爲是永不愈合的(de)傷口。相關研究結果于2023年7月(yuè)21日在線發表在Cell期刊上，論文标題爲“Ultrafast distant wound response is essential for whole-body regeneration”。真渦蟲是一種半英寸長(cháng)的(de)扁形蟲，具有一種超能力：它們幾乎可(kě)以在任何情況下(xià)再生。把一條真渦蟲切成四塊，幾天後你就會得(de)到四條新的(de)扁形蟲。與小鼠、斑馬魚和(hé)蝾螈一樣，真渦蟲身體某一部位的(de)傷口似乎會引發更遠(yuǎn)處組織的(de)反應。Wang希望了(le)解這(zhè)些反應是如何協調的(de)。一種可(kě)能的(de)機制是細胞外信号相關激酶（extracellular signal-related kinase, ERK）通(tōng)路。細胞利用(yòng)ERK通(tōng)路相互交流，并以某種波形向外發送信号。如果組織受傷，最近的(de)細胞會将這(zhè)種受傷信息“傳遞”給鄰近的(de)細胞，然後鄰近的(de)細胞又會将信息告訴它們的(de)鄰居。這(zhè)種信号波以一種電話(huà)遊戲的(de)方式傳遍整個(gè)有機體。隻是有一個(gè)問題：過去的(de)研究已表明(míng)，ERK信号波的(de)移動速度太慢(màn)，沒有任何作用(yòng)。Wang說，“如果我以每小時(shí) 10 微米的(de)速度傳播信号，那麽它需要幾天才能通(tōng)過一毫米。在這(zhè)種速度下(xià)，信号從真渦蟲的(de)一個(gè)區(qū)域傳遞到另一個(gè)區(qū)域的(de)速度太慢(màn)，無法幫助傷口愈合和(hé)再生。”這(zhè)在人(rén)類身上可(kě)能不是問題。我們的(de)循環系統可(kě)以讓信号迅速傳遍全身。但真渦蟲沒有循環系統來(lái)加速這(zhè)一過程。
因此，Wang和(hé)他(tā)的(de)同事們開始追蹤ERK信号波從真渦蟲的(de)一端傳播到另一端的(de)過程。他(tā)們發現信号的(de)傳播速度比以前觀察到的(de)快(kuài) 100 多(duō)倍。ERK信号波不是以小步從一個(gè)細胞移動到另一個(gè)細胞，而是沿著(zhe)超長(cháng)的(de)體壁肌肉細胞移動。這(zhè)些細胞就像“超級高(gāo)速公路”，将信号從身體的(de)一端加速傳到另一端。時(shí)間從之前認爲的(de)幾天縮短到幾小時(shí)。這(zhè)種信号傳播的(de)速度足以幫助愈合，但他(tā)們仍然不知道整個(gè)身體是否都參與其中。爲了(le)找出答(dá)案，Wang實驗室的(de)研究生Yuhang Fan切除了(le)真渦蟲的(de)頭部。對(duì)生長(cháng)進行投票(piào)通(tōng)常情況下(xià)，頭部切除後的(de)真渦蟲頭部會迅速從剩餘的(de)身體中重新生長(cháng)出來(lái)。但Fan阻斷了(le)ERK信号向這(zhè)種有機體後半部的(de)傳播，以測試ERK信号波是否負責協調這(zhè)種遠(yuǎn)距離愈合反應。當ERK信号被阻斷時(shí)，真渦蟲的(de)頭部不僅愈合得(de)更慢(màn)，而且根本就沒有重新長(cháng)出來(lái)。接下(xià)來(lái)，Fan想知道是否有可(kě)能“挽救”這(zhè)種再生過程，他(tā)通(tōng)過将真渦蟲的(de)尾部也(yě)切除來(lái)進行測試，因爲這(zhè)種切除會提醒尾部組織有損傷。它的(de)尾部重新長(cháng)了(le)出來(lái)，令人(rén)驚訝的(de)是，頭部也(yě)重新長(cháng)了(le)出來(lái)。Wang說，“真正有趣的(de)是，我們可(kě)以調整這(zhè)兩次切除之間的(de)時(shí)間延遲。如果在頭部切除最初幾小時(shí)後就切除真渦蟲的(de)尾部，就能重新啓動受阻的(de)愈合過程。但如果等得(de)太久，頭部和(hé)尾部都不會再生。”Wang說，“這(zhè)提示著(zhe)存在一種全局身體投票(piào)系統，它說：‘好吧，現在我們應該長(cháng)出一些東西’，每個(gè)人(rén)都必須同意。”即使是最遠(yuǎn)的(de)細胞也(yě)有投票(piào)權。對(duì)人(rén)類傷口愈合的(de)臨床意義許多(duō)動物(wù)---比如真渦蟲、海星和(hé)蝾螈---表現出的(de)愈合和(hé)再生能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人(rén)類。了(le)解人(rén)類爲何缺乏這(zhè)種能力，可(kě)能推動醫學治療和(hé)幹預的(de)進步，包括對(duì)癌症的(de)影(yǐng)響。Wang解釋說，“你不希望組織一直處于受傷狀态。這(zhè)可(kě)能會導緻癌症。”即使在這(zhè)些再生能力驚人(rén)的(de)真渦蟲中，Wang的(de)研究也(yě)發現，大(dà)多(duō)數時(shí)候，再生都是“關閉 ”的(de)，直到整個(gè)身體都認爲是時(shí)候“開啓”再生了(le)。此外，當Wang和(hé)他(tā)的(de)同事們追蹤ERK信号波在整個(gè)真渦蟲體内傳播時(shí)，他(tā)們注意到數百個(gè)基因開啓和(hé)關閉。雖然人(rén)類與真渦蟲的(de)親緣關系很遠(yuǎn)，但是我們有許多(duō)相同的(de)基因。。Wang說，“這(zhè)确實爲我們提供了(le)一個(gè)研究這(zhè)些基因的(de)入口。這(zhè)可(kě)能讓我們弄清動物(wù)如何再生，同時(shí)控制不受控制的(de)癌變風險。”
構建出包含人(rén)類胚胎外組織的(de)外周類原腸胚
原腸胚形成（gastrulation）是胚胎從空心球體重組裝爲多(duō)層結構的(de)過程，被認爲是人(rén)類發育的(de)“黑(hēi)匣子”。這(zhè)是因爲出于生物(wù)倫理(lǐ)的(de)考慮，人(rén)類胚胎的(de)培養時(shí)間通(tōng)常不會超過14天，而原腸胚形成發生在受精後17至21天之間。此外，目前模拟原腸胚形成的(de)幹細胞模型還(hái)不能包括産生卵黃(huáng)囊和(hé)胎盤所需的(de)胚胎外組織。在一項新的(de)研究中，來(lái)自美(měi)國德克薩斯大(dà)學西南(nán)醫學中心的(de)研究人(rén)員(yuán)報告了(le)一種開發“外周類原腸胚（peri-gastruloids）”的(de)新方法。外周類原腸胚是一種類似胚胎的(de)結構，包括支持組織之一的(de)卵黃(huáng)囊，而卵黃(huáng)囊是以前的(de)模型所缺少的(de)。相關研究結果于2023年7月(yuè)20日在線發表在Cell期刊上，論文标題爲“Modeling post-implantation stages of human development into early organogenesis with stem-cell-derived peri-gastruloids”。
論文通(tōng)訊作者、德克薩斯大(dà)學西南(nán)醫學中心幹細胞生物(wù)學家Jun Wu說，“雖然人(rén)類原腸胚形成和(hé)早期器官形成的(de)非整合模型是由始發态（primed）的(de)人(rén)類多(duō)能幹細胞開發的(de)，但這(zhè)些模型缺乏在胚胎發育模式（embryo patterning）和(hé)形态發生中發揮重要作用(yòng)的(de)胚胎外細胞。胚胎組織和(hé)胚外組織的(de)存在使得(de)科學家們能夠研究原腸胚形成期間外胚層（epiblast）、羊膜和(hé)卵黃(huáng)囊之間的(de)相互作用(yòng)---這(zhè)在人(rén)類以前是無法實現的(de)。”這(zhè)些作者開發的(de)方法使用(yòng)了(le)擴展型多(duō)能幹細胞（expanded pluripotent stem cell, EPSC），而不是更常用(yòng)的(de)始發态多(duō)能幹細胞。EPSC先前已被證實能在小鼠體内分(fēn)化(huà)成胚胎組織和(hé)胚外組織。通(tōng)過向人(rén)類EPSC添加适當的(de)生長(cháng)因子，它們分(fēn)化(huà)成了(le)這(zhè)兩種類型的(de)組織。然後，這(zhè)些細胞自我組裝成類似人(rén)類胚胎的(de)結構，這(zhè)些作者将之稱爲 “外周類原腸胚”。胚胎外組織釋放指導胚胎發育的(de)化(huà)學信号，這(zhè)使得(de)這(zhè)種外周類原腸胚能夠模拟幾個(gè)重要的(de)過程，這(zhè)些過程被認爲是人(rén)類胚胎發育所處的(de)黑(hēi)匣子階段的(de)一部分(fēn)。外周類原腸胚發育爲胚胎生長(cháng)的(de)羊膜腔和(hé)爲胚胎提供血液供應的(de)卵黃(huáng)囊腔。此外，外周類原腸胚顯示器官發生的(de)早期迹象，如神經胚形成（neurulation），而神經胚形成标志著(zhe)中樞神經系統發育的(de)開始。
這(zhè)些作者報告說，他(tā)們的(de)方法是高(gāo)效和(hé)可(kě)重複的(de)。在他(tā)們認爲是小規模的(de)試驗中，他(tā)們能夠生成數百個(gè)外周類原腸胚。Wu說，“這(zhè)一模型的(de)強大(dà)之處在于，它能夠利用(yòng)人(rén)體EPSC非凡的(de)自我組裝能力，将外來(lái)幹預降到最低。”這(zhè)些作者指出，由于不包括産生胎盤的(de)滋養層細胞（trophoblast），外周類原腸胚是不能存活的(de)，這(zhè)有助于緩解這(zhè)項研究的(de)倫理(lǐ)問題。該項目遵循了(le)國際幹細胞研究指南(nán)，并獲得(de)了(le)德克薩斯大(dà)學西南(nán)醫學中心幹細胞監督委員(yuán)會的(de)批準。
我國科學家成功開發出針對(duì)α-突觸核蛋白的(de)PET示蹤劑
腦(nǎo)成像掃描是診斷帕金森病（PD）和(hé)排除其他(tā)運動障礙的(de)有力工具。PD患者大(dà)腦(nǎo)---特别是大(dà)腦(nǎo)中的(de)黑(hēi)質（substantia nigra）---的(de)路易體（Lewy body）和(hé)路易神經突（Lewy neurites）中存在的(de)α-突觸核蛋白（α-synuclein,α-Syn）可(kě)将這(zhè)種疾病與其他(tā)類帕金森病（parkinsonism）區(qū)分(fēn)開來(lái)。遺憾的(de)是，目前還(hái)沒有有效的(de)α-Syn PET示蹤劑。
如今，在一項新的(de)研究中，中國科學院深圳先進技術研究院（SIAT）研究員(yuán)葉克強（Ye Keqiang）教授領導的(de)一個(gè)研究團隊發現了(le)一種名爲F0502B的(de)化(huà)合物(wù)，有望用(yòng)于α-Syn的(de)成像和(hé)突觸核蛋白病（synucleinopathy）的(de)診斷。相關研究結果于2023年7月(yuè)7日在線發表在Cell期刊上，論文标題爲“Development of an α-synuclein positron emission tomography tracer for imaging synucleinopathies”。這(zhè)些作者發現，在PD猴子模型中，[18F]标記的(de)F0502B以高(gāo)親和(hé)力與α-Syn原纖維特異性結合，将它們與Aβ和(hé)Tau原纖維區(qū)分(fēn)開來(lái)。對(duì)PD猴子模型的(de)PET成像顯示，[18F]-F0502B可(kě)特異性檢測到α-Syn聚集物(wù)。聚集的(de)α-Syn水(shuǐ)平可(kě)能随著(zhe)時(shí)間的(de)推移而增加，從而導緻PET特異性結合信号升高(gāo)。
F0502B可(kě)作爲神經成像放射性示蹤劑，這(zhè)是因爲它具有某些化(huà)學和(hé)藥理(lǐ)特性，包括通(tōng)過血腦(nǎo)屏障的(de)高(gāo)滲透性、從正常腦(nǎo)組織和(hé)血液中的(de)快(kuài)速清除性以及對(duì)靶标的(de)高(gāo)親和(hé)力結合和(hé)選擇性。葉教授說，“我們的(de)研究結果表明(míng)F0502B可(kě)選擇性地與聚集的(de)α-Syn結合，從而成爲一種特異性PET示蹤劑。這(zhè)可(kě)以增強我們對(duì)疾病進展的(de)了(le)解，并有可(kě)能便于在臨床試驗中對(duì)療效進行監測。”
細胞外細胞色素納米線似乎在原核生物(wù)中普遍存在
從俄克拉荷馬州一條受污染的(de)溝渠中分(fēn)離出來(lái)的(de)一種地杆菌（Geobacter）有一種不尋常的(de)附屬物(wù)---一條長(cháng)的(de)細胞外納米線，可(kě)以導電。這(zhè)種納米線中的(de)電子傳遞鏈将電子從細菌中帶到一種不溶性的(de)外部電子受體，以幫助這(zhè)種細菌制造能量。這(zhè)種微米級的(de)長(cháng)程電子傳遞被認爲在早期地球的(de)微生物(wù)代謝中發揮了(le)重要作用(yòng)。如今，在一項新的(de)研究中，來(lái)自美(měi)國阿拉巴馬大(dà)學伯明(míng)翰分(fēn)校、弗吉尼亞大(dà)學醫學院和(hé)法國巴斯德研究所的(de)研究人(rén)員(yuán)利用(yòng)生物(wù)信息學和(hé)低溫電鏡，發現這(zhè)類由細胞色素（cytochrome）蛋白長(cháng)鏈組成的(de)納米線似乎在原核微生物(wù)中無處不在---在細菌和(hé)古生菌中都是如此。相關研究結果發表在2023年6月(yuè)22日的(de)Cell期刊上，論文标題爲“Extracellular cytochrome nanowires appear to be ubiquitous in prokaryotes”。
古生菌是除細菌之外的(de)第二個(gè)原核生命領域，而且古生菌被認爲是細菌與動物(wù)和(hé)植物(wù)等生命體中發現的(de)更先進的(de)真核細胞之間的(de)一個(gè)古老的(de)中間群體。除了(le)強烈表明(míng)這(zhè)些細胞外細胞色素納米線（extracellular cytochrome nanowire, ECN）在許多(duō)依靠長(cháng)距離電子傳遞進行代謝的(de)原核生物(wù)中無處不在，論文共同通(tōng)訊作者、阿拉巴馬大(dà)學伯明(míng)翰分(fēn)校的(de)Fengbin "Jerry" Wang博士；論文共同通(tōng)訊作者、巴斯德研究所的(de)Mart Krupovic博士；論文共同通(tōng)訊作者、弗吉尼亞大(dà)學醫學院的(de)Edward H. Egelman博士說，他(tā)們的(de)研究結果還(hái)證實，在硫還(hái)原地杆菌（Geobacter sulfurreducens）中發現的(de)ECN并非獨一無二。硫還(hái)原地杆菌有三種ECN，每種都是由三種不同的(de)c型細胞色素（c-type cytochrome）中的(de)一種組成的(de)長(cháng)鏈。每個(gè)c型細胞色素分(fēn)子包含多(duō)個(gè)血紅素（heme），即附著(zhe)在這(zhè)個(gè)細胞色素上的(de)含鐵卟啉，并在電子轉移中發揮作用(yòng)。血紅素更多(duō)地被稱爲紅細胞血紅蛋白中的(de)氧載體。這(zhè)些作者查看了(le)預測攜帶具有多(duō)個(gè)血紅素的(de)c型細胞色素的(de)古生菌物(wù)種的(de)基因數據集，他(tā)們使用(yòng)多(duō)種過濾器來(lái)識别可(kě)能形成ECN的(de)細胞色素。這(zhè)樣的(de)細胞色素蛋白必須：1）具有一個(gè)“信号肽序列”，有助于将蛋白運送到微生物(wù)的(de)膜上；2）缺乏必須插入細胞膜的(de)跨膜區(qū)域；3）與同一菌株中的(de)其他(tā)攜帶具有多(duō)個(gè)血紅素的(de)c型細胞色素一起編碼；以及4）缺乏與現有已知蛋白褶皺的(de)序列同源性，這(zhè)意味著(zhe)這(zhè)些細胞色素被預測爲具有尚未見過的(de)三維二級結構。根據這(zhè)些标準，他(tā)們測試了(le)三種候選的(de)極度嗜熱(rè)菌ECN，他(tā)們能夠從其中兩種屬于不同門類的(de)古生菌物(wù)種中培育出ECN---通(tōng)過低溫電鏡鑒定。他(tā)們還(hái)使用(yòng)低溫電鏡确定了(le)這(zhè)兩種ECN的(de)分(fēn)子結構，分(fēn)辨率分(fēn)别爲3.8和(hé)4.1埃米。第一種ECN來(lái)自超嗜熱(rè)古生菌Pyrobaculum calidifontis，它是從菲律賓的(de)一個(gè)陸地溫泉中分(fēn)離出來(lái)的(de)。另一種ECN來(lái)自Archaeoglobus veneficus，它是從大(dà)西洋中脊11500英尺深的(de)蛇坑深海熱(rè)液噴口處分(fēn)離出來(lái)的(de)。在實驗室裏，Archaeoglobus veneficus是在167°F下(xià)生長(cháng)的(de)。這(zhè)些作者能夠從這(zhè)兩種古生菌的(de)基因組中的(de)一些不同的(de)c型細胞色素中确定哪種特定的(de)c型細胞色素被用(yòng)來(lái)生長(cháng)它的(de)ECN。這(zhè)些納米線分(fēn)别被命名爲PcECN，即P. calidifontis ECN，和(hé)AvECN，即A. veneficus ECN。PcECN T和(hé)AvECN與硫還(hái)原地杆菌中的(de)兩種ECN有三個(gè)驚人(rén)的(de)相似之處。
首先，這(zhè)四種ECN都有絕緣的(de)血紅素，這(zhè)意味著(zhe)蛋白像銅線上的(de)絕緣層一樣包圍著(zhe)内部的(de)血紅素，因此血紅素受到保護，不受溶劑的(de)影(yǐng)響。其次，這(zhè)四種ECN中的(de)每個(gè)細胞色素單元有四個(gè)血紅素位點。第三，盡管不同ECN中的(de)結構不相關的(de)細胞色素在蛋白褶皺中沒有顯示出相似性，但這(zhè)四種ECN中的(de)三維血紅素堆積模式都非常相似。這(zhè)表明(míng)，有一種優化(huà)的(de)血紅素堆積模式适用(yòng)于溶劑無法接觸的(de)ECN。當這(zhè)些作者搜索蛋白數據庫（Protein Data Bank）時(shí)，他(tā)們驚訝地發現這(zhè)種血紅素堆積也(yě)存在于那些在較短距離内傳遞電子的(de)酶中，盡管它們之間存在功能上的(de)分(fēn)歧，而且沒有可(kě)識别的(de)蛋白褶皺相似性。這(zhè)些蛋白包括亞硝酸鹽還(hái)原酶、亞硫酸鹽還(hái)原酶、NrfB、光(guāng)合細胞色素c552、羟胺氧化(huà)還(hái)原酶、Mtr複合物(wù)和(hé)三種類型的(de)氧化(huà)還(hái)原酶。因此，四血紅素陣列模式在自然界中普遍存在，這(zhè)表明(míng)這(zhè)是一種進化(huà)優化(huà)的(de)血紅素取向，用(yòng)于高(gāo)效的(de)電子轉移。這(zhè)些作者發現，ECN細胞色素的(de)同源物(wù)---具有共同進化(huà)起源的(de)其他(tā)蛋白---在古生菌中廣泛存在。具體來(lái)說，PcECN的(de)同源物(wù)在古生菌目Desulfurococcales中被檢測到，而AvECN的(de)同源物(wù)分(fēn)布更廣。AvECN的(de)同源物(wù)在Archaeoglobales目其他(tā)嗜熱(rè)成員(yuán)中被發現，也(yě)在Syntrophoarchaeales目降解烷烴的(de)古生菌、Methanoperedenaceae科的(de)甲烷氧化(huà)菌和(hé)多(duō)個(gè)被稱爲Borgs的(de)超大(dà)質粒中發現。Borgs與甲烷氧化(huà)的(de)Methanoperedens古生菌有關。Wang及其同事們展示了(le)這(zhè)些同源物(wù)之間的(de)進化(huà)關系。他(tā)們還(hái)發現，參與血紅素附著(zhe)和(hé)協調的(de)氨基酸基序在Archaeoglobales、Syntrophoarchaeales和(hé)Methanoperedenaceae以及Borgs中都很保守，這(zhè)表明(míng)這(zhè)些具有生态重要性的(de)古生菌可(kě)以形成結構相似的(de)ECN。其他(tā)生物(wù)信息學分(fēn)析表明(míng)，AvECN蛋白家族和(hé)一種來(lái)自紫硫光(guāng)合細菌的(de)c552家族細胞色素在進化(huà)中有著(zhe)共同的(de)祖先。
文章(zhāng)轉載自生物(wù)谷，系出于傳遞更多(duō)信息之目的(de)，轉載内容不代表本站立場(chǎng)。如有侵權請及時(shí)聯系，我們将立即進行删除處理(lǐ)。
返回列表
Pycard 基因敲除小鼠
京公網安備 11011402010692号
