解读2024年3月22日全球科学期刊的最新研究成果:前沿科技热点探讨与重要进展解读

2024-04-01 生活常识 关注公众号
本文讲述了进化引领下的非核糖体肽合成酶工程——尤其是与Trans-acyltransferase polyketide synthases的进化方向。生物学家通过生物学的研究发现,AABCB19在Brassinosteroid export这一植物激素输送过程中发挥关键作用,其结构与功能特点揭示了HMG-box基因在真核生物性别选择中的重要作用。这项研究表明,进化不仅普遍存在于真核生物的染色质相关蛋白质和转录因子中,还包括人类性别决定因子SRY和真菌的交配型决定因子,并且可以利用同一个遗传“工具”重复利用基因组信息实现相似的功能优化。此外,生物工程师们通过对转酰基转移酶聚酮合酶(PKS)这一具有广泛用途的关键分子的研究,成功地创造出多种拥有强大药用价值的天然产物,但在合成过程中仍面临巨大挑战。这一成果表明,微生物系统的演化和信号传递机制可以提供丰富的化学资源和技术创新手段来推动药物研发进程。

审校 小勺 小象 小冰

制版 阿金

生物学

Biology

Evolution-inspired engineering of nonribosomal peptide synthetases

演化启发的非核糖体肽合成酶工程

Structure and function of the Arabidopsis ABC transporter ABCB19 in brassinosteroid export

拟南芥 ABC 转运蛋白 ABCB19 在油菜素类固醇输出中的结构和功能

Repeated co-option of HMG-box genes for sex determination in brown algae and animals

褐藻和动物性别决定中 HMG-box 基因的重复选择

(导读 阿金)HMG-box 普遍存在于真核生物的染色质相关蛋白和转录因子中,包括人类的性别决定因子 SRY 和真菌的交配型决定因子。本研究表明 HMG-box 基因是褐藻内雄性决定因子,反映出 HMG-box 基因在动物性选择中的作用。经过数十亿年的演化时间线,这些谱系独立但共同选择出了 HMG box 作为雄性决定因子,说明演化能够重复使用相同的遗传“工具”以完成相似的任务。[论文详细信息]

Evolution-guided engineering of trans-acyltransferase polyketide synthases

演化引导工程化转酰基转移酶聚酮合酶

(导读 阿金)细菌多聚酮合酶(PKS)可生成大量拥有重要治疗作用的天然产物,但合成挑战不小。本研究分析了氨基酸的共演化过程,识别出一个通用模块位点,可生成功能性PKS。研究人员使用该位点插入并消除了不同PKS部分,创建出22种来自不同通路以及两种细菌内的反酰基转移酶PKS。该工程化方法的高成功率强调了适用于更广泛应用范围的复杂设计聚酮合酶。[论文详细信息]

Volatile communication in plants relies on a KAI2-mediated signaling pathway

植物中的不稳定交流依赖于 KAI2 介导的信号通路

(导读 领研网)挥发性有机化合物在植物间的交流中扮演重要角色。本研究通过矮牵牛花雌蕊中 Karrikin 敏感受体 KAI2 确定了挥发性化合物 (−)-germacrene D 的感知机制,阐明了 KAI2 依赖的信号通路在挥发性通信中的作用,表明挥发性物质的感知是特定化合物的,并且影响植物的适应性。[论文详细信息]

Efficient formation of single-copy human artificial chromosomes

单拷贝人类人工染色体的高效形成

(导读 领研网)人类人工染色体 HAC 从头合成一直受限于着丝粒复杂结构的构建难题。本研究开发了一种高效形成单拷贝 HACs 的方法,使用约 750 千碱基的大型构建体,足以容纳着丝粒处的多域染色质,从而避免了多聚化的需求。该结果为哺乳动物和其他真核生物的染色体工程铺平了道路。[论文详细信息]

Adaptive introgression of a visual preference gene

视觉偏好基因的适应性渗入

(导读 菜菜)视觉偏好是交配选择和性选择的重要驱动因素。本研究以蛱蝶属蝴蝶(Heliconius butterflies)鲜艳的翅斑警告图案为对象,这些图案也用于交配选择过程中,通过行为、群体基因组和表达分析,法相两种蛱蝶同时演化出对红色翼翅斑的偏好,其中 regucalcin1 基因的神经表达与视觉偏好相关。该结果表明视觉引导行为对适应和物种形成的作用编码入基因组中。[论文详细信息]

Determination of single-molecule loading rate during mechanotransduction in cell adhesion

细胞粘附力转导过程中单分子负载率的测定

(导读 阿金)细胞通过表面受体与环境联通起来,使用受体-配体键的物理张力处理各种细胞过程。本研究研发出一套过度拉伸张力传感器(OTS),有助于更精准地测量生理条件中的力,达到单分子检测灵敏度。研究人员使用串联的 OTS,发现整合素负载率范围从每秒 0.5 皮牛顿至 4 皮牛顿,白细胞中的整合负载率要比上皮细胞中的高三倍。[论文详细信息]

化学

Chemistry

Spin-mediated promotion of Co catalysts for ammonia synthesis

自旋介导促进氨合成钴催化剂

(导读 菜菜)自旋介导促进机制通过引入与催化剂表面活性位点结合的杂金属原子来激活传统上非反应性的磁性材料进行氨合成。本研究在镧(La)/Co 系统上验证了这种自旋介导促进机制,通过对环境压力下 Co 单晶和质量选择的 Co 纳米颗粒进行模型催化剂研究,确定了氨合成的活性位点为与 La 吸附的 Co 步骤的 B5 位点。[论文详细信息]

Alcohol-alcohol cross-coupling enabled by SH2 radical sorting

SH2自由基排序实现醇-醇交叉偶联

(导读 菜菜)醇是一种富含 C(sp

3) 的天然官能团,在天然和商业来源中普遍存在。本研究利用过渡金属在空间基础上稳定和区分烷基自由基的能力,同时通过双分子均裂取代(S

H2)介导 C(sp

3)-C(sp

3) 键的形成。自由基分选和 S

H2 的结合可以成功介导两个瞬时烷基自由基之间的交叉选择性 C(sp

3)-C(sp

3) 偶联。[论文详细信息]

Overcoming limitations in propanedehydrogenation by codesigning catalyst-membrane systems

通过协同设计催化剂-膜系统克服丙烷脱氢的局限性

(导读 菜菜)通过丙烷脱氢(PDH)生成丙烯是吸热反应,所需要的高温条件导致传统催化剂表现出低选择性和严重的碳诱导失活。本研究报告一套催化-膜系统,可移除氢副产物,实现超过平衡极限的丙烷转化率,实现的丙烷转化率超过 140% 的标称平衡转化率,在没有系统成分失活的情况下丙烯选择性超过 98%。该结果有助于进一步设计理想的热中性系统运行。[论文详细信息]

物理学

Physics

Stable quantum-correlated many-body states through engineered dissipation

通过工程耗散实现稳定的量子相关多体态

Chiral ground states of ferroelectric liquid crystals

铁电液晶的手性基态

其他

【Agriculture-农学】Spillover effects of organic agriculture on pesticide use on nearby fields

有机农业对附近农田农药使用的溢出效应

【Materials-材料】The propensity for covalent organic frameworks to template polymer entanglement

共价有机框架模板聚合物缠结的倾向


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