基于序列的功能宏基因组学揭示了环境微生物组中功能性COPA基因的新自然多样性 环境微生物组中的功能基因/蛋白质的自然多样性是进化和生物工程研究的重要组成部分。为了深入了解全球微生物中铜（Cu）抗性基因COPA的多样性，本研究采用了一种基于序列的功能宏基因组学方法。这项研究不仅将宏基因组组装技术、局部BLAST、进化迹分析（ETA）、化学合成和传统功能基因组学结合起来，还成功地高效挖掘了环境DNA（eDNA）中的COPA基因多样性。 研究背景 微生物进化过程中产生了多样的功能基因/蛋白质，这些基因/蛋白质在领域如微生物系统发育学和蛋白质工程中有着广泛的应用。例如，DNA指导的RNA聚合酶亚基Beta（RPB）和氮化酶铁蛋白（NIFH）等基因广泛用于识别和描述不可培养的‘黑暗物质’。现有已知功能...
解码人类生物学和疾病的单细胞组学技术 背景介绍 细胞是生命的基本单位，一个单独的受精卵可以发育成整个复杂的人体，由大约37万亿个细胞组成，这些细胞组织成各种不同的组织、器官和系统。传统的细胞分类方法主要依据细胞形态、位置或少数几种蛋白的表达水平，这种方法忽略了细胞间在其他分子层面的差异。细胞的高度异质性决定了人类生物学的功能多样性。不仅仅是细胞本身的状态、大小或祖源，细胞周围的特殊环境以及与相邻或远处细胞的交互也影响细胞特性。传统的大样本测序技术如RNA测序，隐藏了细胞的多样性，因为它对实验样本内所有细胞的基因表达进行了平均测量。因此，以单细胞分辨率理解人类生物学和疾病非常重要。 论文来源 本文由来自北京大学生命科学学院（Biomedical Pioneering Innovation Ce...
Time-Dependent Multi-Omics Integration in Sepsis-Associated Liver Dysfunction 引言 败血症，特别是严重病例，因全身感染引起多器官功能障碍，全球每年有多达500万人死于败血症。传统上，败血症相关的肝功能障碍（Sepsis-Associated Liver Dysfunction, SALD）被认为是伴随黄疸和高胆红素血症的病症。随着研究的深入，发现肝功能障碍在败血症过程的早期就会发生，但目前没有针对该病的特效治疗。 近年来，多组学技术（Multi-Omics Technologies）迅速发展，如基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学，显著推动了个性化医学的发展。然而，单一组学分析往往只能提供生物复杂性中的一个层次...
蛋白质结构预测：挑战、进展及研究范式的变化 蛋白质结构预测是一个吸引了生物化学、医学、物理学、数学和计算机科学等多个领域研究者的重要跨学科研究课题。研究者们采取了多种研究范式去解决同一个结构预测问题：生物化学家和物理学家试图揭示蛋白质折叠的原理；数学家，尤其是统计学家，通常从假设给定目标序列的蛋白质结构概率分布开始，然后找到最可能的结构；而计算机科学家将蛋白质结构预测视为一个优化问题——寻找具有最低能量的结构构象或最小化预测结构与天然结构之间的差异。最近，深度学习在蛋白质结构预测中也取得了巨大成功。在这篇综述中，本文呈现了一项对蛋白质结构预测努力的调查。我们比较了不同领域研究者采用的研究范式，重点是深度学习时代研究范式的转变。 作者简介及论文出处 本文由Bin Huang, Lupeng K...
同源重组修复缺陷（HRD）在肿瘤患者评估和治疗规划中的应用 背景介绍 同源重组（Homologous Recombination, HR）是修复DNA双链断裂（Double-Strand Breaks, DSBs）的一种重要机制。然而，当HR修复途径中的关键基因发生突变或表观遗传失活时，会导致细胞无法有效修复DSBs，从而引发同源重组修复缺陷（Homologous Recombination Repair Deficiency, HRD）。HRD在多种恶性肿瘤（如卵巢癌、乳腺癌、胰腺导管癌和前列腺癌）中被发现，且在临床上具有重要意义。HRD可以通过基因组分析识别，因为它会在基因组中引发特定且可量化的改变。进一步的研究还发现，HRD会增加肿瘤对多种药物的敏感性（如聚腺苷二磷酸核糖聚合酶抑制剂[...
细胞命运决定机制的组学观点 背景介绍 在哺乳动物早期胚胎发育过程中，一个全能的合子（zygote）经过数次细胞分裂和两轮细胞命运决定（cell fate determination），最终形成成熟的囊胚（blastocyst）。在此过程中，随着胚胎的压缩，顶-基细胞极性（apicobasal cell polarity）的确立破坏了胚胎的对称性并指导了后续的细胞命运选择。内细胞团（inner cell mass，ICM）和滋养外胚层（trophectoderm, TE）的谱系分离是细胞分化的第一个标志，但一些分子已被证明在更早的阶段（如2-细胞和4-细胞阶段）通过细胞间的变异（inter-cellular variations）偏向早期细胞命运。 揭示早期细胞命运决定的机制已成为一个重要的研...
T2T-YAO：汉族全长双倍体参考基因组的组装实现 科学背景 人类基因组计划（Human Genome Project, HGP）自发起三十年以来，生物医学研究领域设定了一个长期目标，即构建完整而精确的人类参考基因组。然而，受限于测序技术的局限性，长期以来难以达到这个目标所需的全面性和精确度。近年来，随着测序技术的突破，T2T（Telomere-to-Telomere，端粒到端粒）项目公布了第一个全长单倍体人类基因组，即T2T-CHM13v1.1。这一成果填补了8%先前未知的高重复区域，使基因组质量达到了Q73.94，即每24.8兆碱基一次错误。 然而，即使这一成就令人振奋，T2T-CHM13基因组并不是真实人类个体的代表，而是源于一个缺失Y染色体的完全葡萄胎（CHM）细胞系的单倍体基因组。...
衰老引起的 trnaGlu-衍生片段通过靶向线粒体翻译依赖的嵴组织破坏谷氨酸生物合成 学术背景介绍 线粒体嵴是线粒体内膜向内突出的结构，这些结构在衰老过程中会发生明显的形态变化。然而，导致这些变化的分子机制及其对脑衰老的贡献仍不清楚。维持线粒体嵴的超微结构对于存在于嵴中的呼吸酶正常功能至关重要，如果嵴结构受到破坏，内膜上的酶活性将会显著降低。谷氨酶（GLS）是位于嵴中的一种重要酶，负责催化谷氨酸的生成，维持神经元内环境的谷氨酸水平。谷氨酸作为最丰富的神经活性氨基酸及主要兴奋性神经递质，其水平在脑衰老过程中逐渐下降，并常伴随记忆衰退。 转运RNA衍生小RNA（tsRNAs）由成熟tRNA在各种压力下产生，并参与多种生理和病理过程。然而，tsRNAs在器官特异性中的功能和分子机制迄今尚未完全明确...
背景介绍 代谢功能紊乱相关脂肪性肝病（MAFLD），是一种全球范围内高发的慢性肝病，其患病率约为25%。尤其在肥胖和2型糖尿病人群中，MAFLD的发病率更高。MAFLD是一种复杂的系统性疾病，病程可从代谢功能相关单纯性脂肪肝（MAFL）进展到代谢功能相关脂肪性肝炎（MASH），并进一步发展为肝纤维化和肝细胞癌等严重病理状态。虽然一些药物如过氧化物酶体增殖激活受体（PPAR）激动剂、法尼醇X受体（FXR）激动剂、胰岛素增敏剂和胰高血糖素样肽1（GLP-1）类似物已进入临床试验阶段，但MAFLD目前仍无有效的被批准的治疗手段，因此，迫切需要寻找新的治疗途径。 本研究旨在探究胰岛素是否通过调节肝脏转酮糖酶（TKT）的表达来影响MAFLD的进展，并寻找潜在的治疗策略。TKT是戊糖磷酸途径中的关键酶，...
背景介绍 在现代社会中，代谢功能失调相关脂肪肝病（MASLD，previously NAFLD）是一种常见且严重的慢性肝脏疾病。然而，现有对其病理机制的了解还不完全，包括其进展至代谢功能失调相关脂肪性肝炎（MASH）、肝纤维化及其实质病态生理过程。肝纤维化是MASH患者死亡及肝脏不良事件的主要预测因素，而其发生主要由于肝星状细胞（HSC）的激活。抑制HSC的激活对阻止和减少MASH的纤维化至关重要。 Hippo信号通路和TEAD1（transcriptional enhanced associate DNA-binding domain transcription factor 1）是现存研究发现与多种疾病如炎症、纤维化和癌症密切相关的因子。然而，TEAD1如何在肝星状细胞中扮演角色尚未有深...