一站式搜索 高级搜索
您当前位置:主页 > 博客国际 > 正文
前沿 近期博客国际科研功效扫描
2019-03-15 22:37 来源:未知作者:admin 浏览次数:

  细胞必要钙离子维系一般的生命勾当而钙失调(如钙超载等)则会导致多种疾病。细胞膜上的电压门控钙离子(如CaV1.3)通道切确调控钙离子内流及当时空动态,对付心脑等器官的心理性能至关主要,也与心律变态及帕金森症等严重疾病亲近有关。因而,抑止CaV 1.3等钙通道的机制及方式成为根本钻研及使用开辟的主要方针。临床上,钙通道抑止剂(也称为拮抗剂)是常用的抗心律变态药;别的,针对阿尔茨海默症的药物迄今尚未霸占,而钙通道拮抗剂是以后研发中的主要先导药物之一。CaV 1.3通道开放后可以或许被流入的钙离子以负反馈情势敏捷减弱(即钙依赖性失活),多项钻研证明这一历程由主要钙连系卵白—钙调素(calmodulin)所介导;同时,通道卵白的碳结尾可以或许通过与钙调素合作影响通道功效,成为另一类主要的反馈型调控。然而,对付碳结尾调控的根基效应仍具有严重争议:一方面碳结尾调控可以或许抑止钙依赖失活,拥有上调钙内流的倾向;另一方面有证据表白碳结尾减弱通道的开放威力(即电压依赖性激活),进而抑止钙内流。两种对立效应同时产生,那么碳结尾对钙内流的影响事实是如何的?这是范畴内悬而未决的应战性问题。

  王新泉传授和向烨钻研员均为北京布局生物学高精尖立异核心及清华大学医学院流行症钻研核心成员,持久处置病毒侵染及免疫逃逸有关的布局生物学钻研。2013、2014和2015年,王新泉传授和张林琦传授团队在《细胞钻研》(Cell Research)、《科学-转化医学》(Science Translational Medicine)和《科学演讲》(Scientific Reports)上别离报道了中东呼吸体系分析征冠状病毒概况刺突卵白的受体连系区受体连系区与人受体二肽基肽酶4(DPP4)复合物的晶体布局,靶向受体连系区的中东呼吸体系分析征冠状病毒人源中和性抗体MERS-4和MERS-27的筛选与判定,以及MERS-27阐扬中和感化的分子机制。2016年2月,向烨钻研员团队与竞争者在《科学》(Science)期刊上报道了埃博拉病毒概况糖卵白GP与高效中和抗体的冷冻电镜布局和中和机制;6月,向烨钻研员团队又独立在《天然》(Nature)期刊上报道了噬菌体冲破细菌细胞膜的新机制。这次,两钻研组配合协作,解析了SARS冠状病毒刺突卵白的冷冻电镜布局,并捕获到了病毒侵染历程中环节的两头形态,极大地推进了钻研界对病毒侵染机制的理解。

  刘晓冬尝试室努力于“合成电心理学”钻研,通过在分子和细胞程度上功效重建主要离子通道及其跨膜信号,钻研与通道有关的病心理机制及干涉方式。刘晓冬及其课题组在钙离子通道范畴的钻研重点在于将自反馈调控与干涉因子亲近相连系,本钻研是此标的目的上继前期事情(《天然》(Nature)2010; 《细胞报导》(Cell Reports)2015; 《通道》(Channels)2016)的最新进展。该项钻研获得了国度天然科学基金委、北京市天然科学基金委、清华大学麦戈文脑科学钻研所以及生命科学结合核心(CLS)等方面的支撑。

  清华大学生物医学工程系博士生刘楠、杨亚雄及葛琳为论文的配合第一作者,刘晓冬博士为本文的通信作者,参与部门事情的作者还包罗清华大学博士后刘敏博士以及美国哥伦比亚大学医学院传授亨利·科尔克拉夫特(Henry Colecraft)博士。

  1月6日,清华大学医学院生物医学工程系刘晓冬钻研组在《e生命》(eLife)期刊在线颁发了题为“基于碳结尾的多域协同急性抑止L型钙通道”(Cooperative and acute inhibition by multiple C-terminal motifs of L-typeCa2+channels)的钻研长文(article)。论文事情分析操纵电心理、定量(FRET )荧光能量共振转移荧光成像、化学诱发异源多肽聚合、以及计较机模子仿真等手段,初次揭示了一种抑止L型电压门控钙离子通道的新型体例——“碳结尾介导抑止”(CMI)。

  清华大学情况学院硕士生惠霂霖(2016年7月结业)、博士后钻研员吴清茹为本文配合第一作者,王书肖传授与美国密歇根大学梁赛博士为配合通信作者。本项钻研遭到国度重点根本钻研成长打算(973)项目、国度天然科学基金、中国博士后基金、中国国度哲学社会科学基金严重项目、区域情况品质协同立异核心等部分的支撑。

  该项钻研操纵构成性及急性诱发的域间聚合,阐了然通道卵白碳结尾的三个环节域之间的协同法例,论证了碳结尾介导抑止(CMI)对通道门控和钙内流的抑止感化,阐发了碳结尾介导抑止(CMI)机制与钙通道焦点门控特征的联系关系。同时,论文基于帕金森症中主要神经元的仿真计较成果,开端切磋了碳结尾介导抑止(CMI)潜在的病心理意思。

  该事情通过冷冻电镜单颗粒重构的方式初次解析了全长排泄素GspD复合物约3埃分辩率的分子布局,包罗大肠杆菌(Escherichia coli)和霍乱弧菌(Vibrio cholerae)来历的两种复合物。这不只是T2SS外膜复合物第一个全长的原子分辩率布局,也是排泄素家族的第一个全长的原子分辩率布局。该事情初次揭示了GspD复合物拥有十五重对称性(C15),分歧于之前报道的十二重对称(C12)布局模子。该分子布局清楚地展现了卵白N端布局域构成的环形通道布局,澄清了之前通过晶体布局猜测出来的不精确布局模子。该事情还初次察看到了一个由C端布局域构成的新鲜的双层β桶机关,此中每层至多有60根反平行的β股(β-strand)形成,是目前布局已知的最大β桶机关的通道。这一庞大的桶形布局由外概况上连系的S布局手把手环绕起来,阐扬不变双层β桶的感化。通过在核心通道的边沿区域点突变的方式将很是守旧的甘氨酸突酿成丙氨酸,使封闭的排泄素通道改变成到一个半开放的形态,通过进一步的布局和功效阐发,本领情论述了底物通过度泌素GspD通道的排泄机理。

  图1:典范云水情景(左图)与北京重灰霾情景(右图)下硫酸盐分歧天生机制的相对主要性比拟。蓝色、灰色暗影别离代不怜悯景下的典范pH值范畴。

  这些钻研成果表白,将来汞污染节制应从物质流的角度成立分析节制计谋,从而削减汞的跨介质和跨部分污染,而不只仅是针对单一情况介质或某一行业开展减排节制。别的,钻研发觉中国67%的汞排放/开释次要受本国消费的驱动,残剩排放次要受美国、日本等其他区域消费的驱动。此中,美国事中国汞排放/开释的最大外部驱动力。这些钻研功效将为中国汞污染节制和履行汞条约供给根本数据支持,也将为汞条约的进一步完美和将来缔约国的义务分派供给主要科学根据。

  1月9日,清华大学生命科学学院李雪明课题组在《天然布局和分子生物学》(Nature Structural & Molecular Biology)杂志在线颁发题为《细菌II型排泄体系的排泄素布局及其事情机制》(Structural Insights into Secretin Translocation Channel in Type II Secretion System)的钻研论文,该事情通过冷冻电镜的钻研手段初次揭示了细菌II型排泄体系外膜复合物GspD排泄素通道的原子分辩率布局以及通道的半开放形态布局,连系响应的生化尝试,论述了底物通过II型排泄体系排泄素的排泄机理。

  清华大学医学院向烨钻研组结合培育博士生桂淼和生命学院2014级博士生宋文飞为本论文的配合第一作者,王新泉传授和向烨钻研员为本论文的配合通信作者。

  冠状病毒刺突卵白(spike)为同源三聚体,位于病毒囊膜概况,是已知最大的病毒概况卵白。刺突卵白在病毒与宿主细胞接触,与宿主细胞受体连系以及病毒-宿主细胞膜融合历程中起着环节感化,同时也是中和抗体连系及疫苗研发的主要靶点。

  近日,清华大学情况学院王书肖团队竞争成立中国汞流向并揭示汞排放环球驱动力,生命学院李雪明钻研组竞争发文揭示细菌II型排泄体系外膜复合物的排泄机制,医学院董忠军课题组报道一种人类免疫缺陷病的致病机制,医学院刘晓冬钻研组发文揭示抑止钙离子通道的新体例,情况学院竞争发文揭示重霾时期硫酸盐天生机制,生命学院王新泉、向烨钻研组发文揭示冠状病毒入侵宿主细胞环节步调。

  清华大学情况学院博士生郑光洁(2016年7月结业)与马普所的程雅芳传授为本文的配合第一作者,情况学院的贺克斌院士、马普所的程雅芳传授和尤里希·波舍尔(Ulrich Poschl)传授、苏杭传授作为配合通信作者,清华地学体系科学系的张强传授为主要作者。

  图2:基于观测数据计较所得的NO2非均相反映机制速度(赤色圆点)与基于模子模仿估算的重灰霾时期缺失的硫酸盐天生速度(菱形)比拟。

  淋巴细胞活化信号分子连系卵白 (SAP)依赖和非依赖淋巴细胞活化信号分子 (SLAM)家族受体信号的免疫调理感化。

  本钻研分析使用了外场观测、模子模仿及理论计较等手段,成果表白:重霾污染时期硫酸盐的敏捷天生次要是由二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)这两种气态前体物溶于颗粒物连系水(AW)后,在我国北方地域特有的偏中性情况下敏捷反映天生的。颗粒物连系水是指PM2.5 在高相对湿度下潮解所吸附的水分。该结论与硫酸盐天生机制的典范理论有较大分歧。

  本钻研通过冷冻电镜单颗粒三维重构的方式解析了SARS冠状病毒刺突卵白四种构象的布局。此中构象一为三重对称的布局,分辩率达4.3 埃,在此构象下刺突卵白的三个受体连系区(RBD)都处于“向下”位置,因为空间位阻,SARS冠状病毒细胞受体血管严重素转化酶2(ACE2)无奈连系刺突卵白,因而该构象为受体连系的非激活形态。其余三种构象刺突卵白的对称性被粉碎,一个受体连系区抬起处于“向上”位置,在该构象下细胞受体能成功连系抬起的受体连系区而没有空间位阻,因而这三种构象为受体连系的激活形态。受体连系区从“向下”位置到“向上”位置的转换也是中和性抗体与spike的连系所必须,而且可推广到中东呼吸体系分析征冠状病毒等其他雷同的冠状病毒,这对理解冠状病毒侵染宿主细胞的分子机制,以及特同性药物和疫苗的开辟供给了主要指点。

  王新泉传授尝试室博士生周海霞,向烨钻研员尝试室博士生许靖蔚和陈思炼参与了本项事情。该事情的冷冻电镜数据收罗在国度卵白质科学设备(北京)的清华大学冷冻电镜平台完成,数据处置在国度卵白质科学设备(北京)清华大学高机能计较平台完成。本领情得到国度天然科学基金委、科技部重点研发打算和北京市布局生物学高精尖立异核心等的经费支撑。

  本钻研采用物质流阐发的方式和多区域投入产出模子进行分析钻研。成果表白,中国2010年汞输入量到达2643吨。此中,原生汞矿开采的汞输入量为926吨;因为利用燃煤、有色金属精矿等原料输入的汞量为1714吨;其余来自生物质燃烧。输入的汞次要排放到大气(633 吨)、开释到水体(84 吨)、开释到地盘(651 吨)、暂具有固体废料和产物(795 吨)、固化不变化(420 吨)、随产物出口到其他国度(129 吨)。分歧出产勾当间的废料和副产物的流动和利用可以或许削减汞向地盘的开释量,可是由此带来102吨大气汞的二次排放。

  鉴于淋巴细胞活化信号分子(SLAM)家族受体冗余性以及偶联卵白家族卵白的功效庞大性,偶联卵白缺陷惹起的天然杀伤T细胞(NKT)发育和辅助性滤泡T(TFH)细胞分解缺陷的分子机制依然不清。最新钻研显示SLAM家族受体缺陷导致天然杀伤T细胞(NKT)发育严峻受阻,而辅助性滤泡T(TFH)细胞分解一般,可是淋巴细胞活化信号分子(SLAM)家族受体缺失能够彻底规复淋巴细胞活化信号分子连系卵白(SAP)缺失所导致的辅助性滤泡T(TFH)细胞分解阻滞,而对天然杀伤T细胞(NKT)发育的规复感化甚微。因而,通过奇特的植物模子,他们片面解析出淋巴细胞活化信号分子连系卵白(SAP)依赖和非依赖的淋巴细胞活化信号分子(SLAM)家族受体信号对天然杀伤T细胞(NKT)发育和体液免疫的调控机制:淋巴细胞活化信号分子连系卵白(SAP)依赖的淋巴细胞活化信号分子(SLAM)家族受体活化信号在天然杀伤T细胞(NKT)阴性取舍历程中阐扬至关主要的感化;淋巴细胞活化信号分子连系卵白(SAP)不具有时,淋巴细胞活化信号分子(SLAM)家族受体介导淋巴细胞活化信号分子连系卵白(SAP)非依赖的抑止信号阻遏辅助性滤泡T(TFH)的分解(图)。该钻研将推进领会X连锁淋巴组织增生分析征病人T细胞缺陷的分子机制,为该疾病的医治供给理论根据。

  A图为碳结尾介导抑止(CMI)三元素间的协同组合法例(左)。在此中任何两元素空间距离足够靠近的环境下,第三个元素作为调控多肽通过碳结尾介导抑止(CMI)体例抑止L型钙通道。通过瞬时性施加小分子(雷帕霉素)毗连两个多肽(PCRD和DCRD)后,岑岭值、强钙依赖性失活(CDI)的钙电流(右图中粉色)峰值大幅低落(减少约65%)同时钙依赖性失活根基消弭(青色)。初次揭示了碳结尾介导抑止(CMI)的主要特性:无论碳结尾介导抑止(CMI)效力(potency)若何,终态钙依赖性失活的电流幅值维持稳定,确保碳结尾介导抑止(CMI)可以或许减少钙内流并定量决定了其极限效力(maximum potency),同时提醒碳结尾介导抑止(CMI)机制可能与钙依赖性失活等典范历程雷同地参与通道的焦点门控。B图SNc(黑质纹状体)神经元模子中,钙依赖性失活可以或许减弱CaV1.3钙电流和自觉节律性振荡,进而缓解帕金森症(PD)中的钙超载(粉色),提醒可操纵钙依赖性失活开辟新型的疾病干涉手段。

  刘晓冬钻研组从碳结尾三个环节域的布局-功效阐发出发,发觉并成立了三元素协同组合法例:任何两元素若是在空间距离上足够“亲密“,三者将最终构成复合体、将钙调素从通道上驱除、进而转变通道门控特征。基于此法例,操纵化学小分子诱导多肽间聚合构成 “亲密”组合,敏捷抑止了钙电流瞬态峰值,但并不影响其稳态电流程度,二者配合表示为钙依赖失活的强度低落。连系其它证据,揭示出钙内流可以或许确保被减弱下调,从而澄清了前述的”抵牾效应”,所根据的根基现实是:碳结尾抑止的本色是将钙电流峰值向其稳态值程度压低,其极限抑止效力对应于钙依赖失活的最大强度。这一发觉同时提醒,碳结尾抑止与钙依赖失活同为钙通道的负反馈调控,尽管由分歧的事务激发:别离为钙离子与钙调素连系或者是多肽与钙调素合作,但二者的终态共享不异的焦点门控模式,即通道的”抑止“态:超低程度的激活但同时根基不再失活。以上道理及机制预期可以或许推广至“钙依赖易化”以及“碳结尾易化“等上调通道功效的“冲动剂”效应,而碳结尾调控的高精度布局-功效阐发等机制细节,以及其病心理感化,均为后续跟进钻研的主要标的目的。本项钻研同时也供给了开辟钙通道抑止剂的新范式,神经元模子仿真计较的成果预示:碳结尾抑止无望成为帕金森症等疾病的新型干涉手段。

  淋巴细胞活化信号分子连系卵白(SAP)基因突变导致人类X连锁淋巴组织增生分析征(XLP),表示为多种严峻免疫缺陷,如天然杀伤细胞(NK)功效低下、天然杀伤T细胞(NKT)发育受损和无丙种球卵白血症等。董忠军课题组持久努力于X连锁淋巴组织增生分析征免疫缺陷机理钻研,曾发觉淋巴细胞活化信号分子连系卵白(SAP)缺失的天然杀伤细胞方向性不克不及杀伤血液细胞《天然免疫学》(Nature Immunology,2009),发觉淋巴细胞活化信号分子连系卵白(SAP)调理天然杀伤细胞活化的双重机制《免疫》(Immunity,2012)。通过制备淋巴细胞活化信号分子(SLAM)家族受体家族全敲除小鼠,该课题组客岁曾发觉淋巴细胞活化信号分子(SLAM)家族受体缺陷导致天然杀伤细胞功效加强,并初次证实淋巴细胞活化信号分子(SLAM)家族受体作为本身特同性活化型受体参与天然杀伤细胞NK细胞功效得到 (Immunity, 2016)。

  淋巴细胞活化信号分子(SLAM)家族受体拥有传送淋巴细胞活化信号分子连系卵白(SAP)依赖和非依赖信号的威力,淋巴细胞活化信号分子(SLAM)家族受体传送淋巴细胞活化信号分子连系卵白(SAP)依赖信号对天然杀伤T细胞(NKT)细胞发育至关主要,淋巴细胞活化信号分子(SLAM)家族受体或者淋巴细胞活化信号分子连系卵白(SAP)缺失均导致天然杀伤T细胞(NKT)细胞发育受阻(左);淋巴细胞活化信号分子连系卵白(SAP)依赖的淋巴细胞活化信号分子(SLAM)家族受体信号对辅助性滤泡T(TFH)细胞发育无关紧要,但对付X连锁淋巴组织增生分析征(XLP)病人,淋巴细胞活化信号分子(SLAM)家族受体改变成抑止性受体,导致辅助性滤泡T(TFH)细胞发育受损,体液免疫缺陷(右)。

  高致病性冠状病毒传染是环球大众卫生的严重要挟。2002-2003年严峻急性呼吸道分析征冠状病毒(SARS-CoV)的迸发导致环球8000多人传染,800多人灭亡;2012年中东呼吸体系分析征冠状病毒(MERS-CoV)从中东地域起头风行,已导致1800多人传染,600多人灭亡。2015年世界卫生组织列出了8种可能惹起严峻迸发性风行的伤害病原体,SARS冠状病毒和中东呼吸体系分析征冠状病毒名列此中。迄今为止,还没有针对这两种冠状病毒的特同性药物和疫苗。

  清华大学生命学院李雪明钻研员和浙江大学的朱永群传授为本领情的配合通信作者。清华大学生命学院2014级直博生严照峰和北京大学、清华大学和北京生命科学钻研所结合培育博士钻研生项目(PTN项目)2014级博士生尹孟为本文配合第一作者。浙江大学博士生徐丹丹也参与了这项钻研事情。该事情的冷冻电镜数据收罗在国度卵白质科学设备(北京)的清华大学冷冻电镜平台完成,数据处置在国度卵白质科学设备(北京)清华大学高机能计较平台完成。该事情得到了生命科学结合核心、北京市布局生物学高精尖立异核心、国度天然科学基金委面上项目和科技部重点研发打算的经费支撑。

  典范理论以为,与云水中的液相反映比拟,颗粒物连系水中的反映能够纰漏;且在液相反映路径中,NO2氧化SO2天生硫酸盐这一起径的孝敬能够纰漏。前一认知次要是基于颗粒物连系水中的液态水含量要远低于云水含量(正常低至千分之一到十万分之一)这一现实;后一认知则是基于对分歧反映路径在典范云中情况(典范气态前体物浓度程度、典范云水pH等)下的理论计较得出的。而重霾污染时的情景与典范情景有很大分歧(图1)。一方面,因为颗粒物浓度的大幅上升及静稳景象形象前提下的高相对湿度等,颗粒物连系水含量远高于典范情景;这使得颗粒物连系水中的反映总量大大提拔。另一方面,重霾污染时期NO2浓度为典范云水情景下的50倍以上,这间接转变了NO2氧化路径的相对主要性。最初,因为氨、矿物尘等碱性物质在北京及华北地域的大量具有,使得北京的颗粒物连系水的pH远高于美国等地域,出现出特有的偏中性情况;而NO2氧化机制的反映速度跟着pH值的上升有大幅提拔。别的,该机制的反映速度能够无效注释基于典范理论的氛围品质模子在重霾污染时期的模仿误差;这也进一步验证了该钻研结论的准确性(图2)。

  董忠军钻研员为该文通信作者,生命科学结合核心博士生陈莎莎,硕士生蔡晨旭和PTN结合培育项目博士生李泽华为本文的配合第一作者,清华大学免疫学钻研所林欣团队参与竞争钻研。该钻研获得国度基金委、科技部和清华大学-北京大学生命结合核心经费支撑。

  革兰氏阳性菌通过一系列分歧类型的排泄体系向胞外或者其他细胞排泄各类底物,包罗离子,小分子(如抗生素),大分子物质(如毒性卵白,脱氧核糖核酸)等,这些排泄出的底物大多都与人类康健互相关注。此中的II型排泄体系(T2SS)排泄的底物次要是折叠好的成熟卵白质,凡是是与疾病间接有关的毒性因子或效应卵白,此中比力熟知的有霍乱毒素、肠毒素,以及外毒素A。T2SS的外膜复合物排泄素GspD是排泄底物通细致菌外膜的最初通道,先前只要N结尾几个布局域的晶体布局,以及低分辩冷冻电镜布局。悠久以来,缺乏高分辩率的布局消息来协助理解通道的全体机关及响应的底物排泄机理。

  图为排泄素GspD卵白的冷冻电镜布局和通道开关的分子机制。(a)GspD复合物的电子密度图和原子模子图。上半部门为大肠杆菌(Escherichia coli)来历的GspD,下半部门为霍乱弧菌(Vibrio cholerae)来历的GspD,右半部门为电子密度图和原子模子叠加在一路的顶视图。(b)半开放形态的布局与野生型的比拟剖面图。电子密度图低通滤波到7埃。(c)基于获得的布局和生化验证提出的通道开放分子模子图。玄色圆圈暗示两头门控起转机的环节甘氨酸。

  环球汞污染问题曾经惹起国际社会的普遍关心。2016年8月31日,我国当局正式向结合邦交存了《关于汞的水俣条约》的核准文书,成为第三十个批约国。依照条约要求,各缔约国应在汞的供应来历和商业、添汞产物、利用汞或汞化合物的出产工艺、大气汞的排放、水体和地盘汞开释、以及汞废料处置措置等多个范畴开展污染节制。然而,中国有关范畴的钻研目上次要集中在大气汞排放,对条约其他条目涉及的汞供应与利用、水体和地盘汞开释等缺乏钻研。别的,已有钻研往往对分歧源进行伶仃阐发,而纰漏了源之间因为废料和副产物流动和利用导致的排放和开释,同时缺乏对水体和地盘汞开释的环球驱动力钻研。

  近年来北京及华北地域灰霾污染频发,影响范畴达30余万平方公里,影响人数逾4亿。针对重灰霾时段的已有钻研表白,硫酸盐是重污染构成的次要驱植物种。在绝对孝敬上,重污染时期硫酸盐在大气细粒子PM2.5中的品质占比可达约20%,是占比最高的单体;在相对趋向上,跟着PM2.5 污染水平的上升,硫酸盐是PM2.5 中相比拟重上升最快的物种。然而,现有的基于泰西等洁净地域的大气化学理论系统无奈注释重霾时期硫酸盐的敏捷天生。因而,找到硫酸盐在重灰霾情景下的特有天生路径是注释重霾构成历程的环节地点。

  该钻研表了然我国的复合型污染的特殊性(图3)。高SO2次要来自燃煤电厂,高NO2次要来自电厂和灵活车等,而起到中和感化的碱性物质氨、矿物尘等则来自工业污染、扬尘等其它来历。这些分歧的污染源在我国同时以高强度排放,导致了硫酸盐以特有的化学天生路径敏捷天生;这也是重霾污染时期颗粒物浓度敏捷增加的次要缘由之一。

上一篇:博客国际昆仑国际师:金价懦弱 等候非农数据支撑
下一篇:博客国际首届新少年国际艺术教育节新会在北京举行