生命科学研究的又一个里程碑——记2003年度诺贝尔化学奖

瑞典皇家科学院宣布 ,美国的两位科学家Agre和MacKinnon ,因他们在细胞膜物质转运通道蛋白质研究方面的重要发现分享 2 0 0 3年度诺贝尔化学奖 .Agre发现了水通道 (waterchannel) ,并且解释了水通道对水分子的选择性通透等重要特性 ;MacKinnon确立了K+ 离子通道的高分辨率的三维结构 ,并且详细地阐明了其离子选择性等功能机制 .两位科学家把他们对科学研究前沿领域的高度敏感性与科学的方法论紧密结合在一起 .他们从化学基础研究出发 。

短暂的糖氧剥夺导致小鼠黑质核团的即时性损伤

为研究运动控制关键核团黑质在代谢负荷下发生的即时性损伤,研制了多通道组织灌流槽,改进了以MTT、甲酚紫染色考察脑组织损伤的方法,获得了20 min的短时程糖氧剥夺所引起的小鼠黑质区即时性功能和形态损伤的组织化学依据。1)MTT检测显示,糖氧剥夺使黑质区域MTT与线粒体琥珀酸脱氢酶的反应产物甲臜晶体密度减少,并且这种减少在黑质的中部到吻侧的背部区域最为明显(约42.5%);2)甲酚紫染色结果表明,糖氧剥夺不影响脑片黑质区面积和着色斑块的数密度,而使斑块的平均面积减低(6.9%)。上述研究结果提示短时程糖氧剥夺可导致黑质区空间依存性的线粒体功能损伤,并且具有与凋亡相似的形态学特征。

秀丽隐杆线虫RNA结合蛋白复合物AMG-1/SLRP-1通过线粒体稳态维持实现调控生殖腺发育和精子发生

RNA结合蛋白(mtRBP)介导的mRNA转录后调节对精子发生必不可少但却鲜有报道.在本文中,我们鉴定到一个在生殖腺中特异性表达的线粒体RNA结合蛋白AMG-1,它是秀丽隐杆线虫精子发生过程中必需的蛋白,同时与哺乳动物LRPPRC蛋白同源.amg-1突变会阻碍生殖腺的发育,最终导致生殖细胞的线粒体形态和结构异常以及线粒体功能障碍.通过测序鉴定RNA结合蛋白的靶点发现,AMG-1更倾向于与mtDNA编码的参与线粒体核糖体组装的12S和16S核糖体RNA(rRNA)结合,12S rRNA对于维持生殖细胞线粒体蛋白稳态至关重要,而12S rRNA的表达却受AMG-1蛋白调节.此外,哺乳动物SLIRP在秀丽线虫中的同源蛋白SLRP-1蛋白与AMG-1在遗传上存在互作关系,它们可共同调节秀丽线虫的精子发生和育性.综上所述,这些发现揭示了mtRBP蛋白AMG-1在线粒体调控中的新机制,这可能为由线粒体功能障碍引发的男性不育治疗提供新的理论基础.

生长素诱导的蛋白降解技术在线虫精子发生中的应用

SAC-1/h SAC1(suppressor of actin mutations 1-like protein,SAC1)是一种广泛表达于多种组织的PI4P磷酸酶,也是一种对线虫发育的各个阶段都至关重要的PI(phosphoinositide)信号调控因子.为了研究其在秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)精子发生过程中的具体功能,采用生长素诱导蛋白降解(auxin-induced protein degradation,AID)的方法,在精子发育过程中对SAC-1进行时间-空间降解.本研究首先利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,在SAC-1 N端融合Degron-GFP标签,使用生殖腺特异性表达启动子sun-1驱动植物特有的F-box蛋白TIR1表达,构建SAC-1蛋白在生殖腺组织特异性降解的AID虫系.然后通过精子体外激活以及Mito Tracker标记的精子体内运动实验,检测精子的运动能力,分析精子激活时胞内膜细胞器(membranous organelles,MOs)与质膜的融合情况以及线虫的生育能力.结果表明,SAC-1在生殖腺细胞的特异性降解影响精子激活的运动能力,具体表现为激活精子的伪足变短,融合的MOs数量降低,线虫育性明显下降.综上,本研究成功构建了生长素诱导的SAC-1组织特异性降解虫系,并表明SAC-1在生殖腺细胞的缺失影响精子细胞的激活及运动,为进一步研究包括SAC-1在内的广泛性表达的多功能蛋白在精子发生过程中的调控功能提供了新的思路和技术.