查看原文
其他

栾升,赵智胜,赵德鹏及宋洪军等团队1天6篇Nature

枫叶 iNature 2023-01-10

iNature

花粉管和胚珠中的助细胞之间的精确信号传导启动开花植物的受精。花粉管与胚珠的接触会触发协同细胞中的钙信号,从而导致花粉管破裂和精子释放。这个过程称为花粉管接收,需要拟南芥中三种协同剂表达蛋白的作用:FERONIA (FER),一种受体样激酶;LORELEI (LRE),一种糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白;NORTIA (NTA),一种功能未知的跨膜蛋白。遗传分析已将这三种蛋白质置于同一途径中。然而,尚不清楚它们如何协同工作以实现花粉管的交流。2022年7月6日,美国加州大学伯克利分校栾升团队在Nature 杂志发表了题为“A receptor-channel trio conducts Ca2+ signaling for pollen tube reception”的研究论文,该研究确定了属于快速碱化因子 (RALF) 家族的两种花粉管衍生的小肽作为 FER-LRE 共受体的配体,这反过来又将 NTA 募集到质膜。NTA 起钙调蛋白门控钙通道的作用,这是协同细胞中钙浓度上升所需的。该研究还重构了 FER-LRE 感知花粉管衍生肽以激活 NTA 钙通道并启动钙浓度上升(花粉管接收的第二信使)的生化途径。因此,FER-LRE-NTA 三重奏在雌性细胞中形成了一种以前未曾预料到的受体-通道复合物,以识别雄性信号并触发受精过程。另外,2022年7月6日,燕山大学,南开大学,芝加哥大学,中原工学院多单位合作(燕山大学为第一单位),赵智胜作为通讯作者在Nature在线发表题为“Coherent interfaces govern direct transformation from graphite to diamond”的研究论文,该研究报告了使用高角度环形暗场扫描透射电子显微镜在从静态压缩中恢复的部分转化石墨样品中识别出由四个基本结构图案组成的相干石墨-金刚石界面。这些观察结果提供了对转变可能途径的深入了解。理论计算证实,与通过之前提出的其他路径的转换相比,通过这些相干界面的转换在能量上更受青睐。石墨到金刚石的转变受纳米级相干界面(金刚石成核)的形成控制,在静态压缩下,该界面会前进以消耗剩余的石墨(金刚石生长)。这些结果也可以揭示其他碳材料和氮化硼在不同合成条件下的转化机制。
2022年7月6日,中山大学赵德鹏及格罗宁根大学/华南师范大学Ben L. Feringa共同通讯在Nature 在线发表题为“Intrinsically unidirectional chemically fuelled rotary molecular motors”的研究论文,该研究展示了具有三种不同立体化学元素的纯手性联芳基 Motor-3 是一种旋转电机,它可以使两个芳基围绕由化学燃料驱动的单键轴进行重复和单向 360° 旋转。它经历了顺序的酯环化、螺旋反转和开环,并在自主旋转循环中实现了高达 99% 的单向性。分子旋转马达可以以两种模式运行:i) 与化学燃料脉冲和酸碱振荡同步运动;ii) 在弱碱性水性条件下,在化学燃料存在下的自主运动。这种旋转电机设计具有对旋转方向的内在控制、用于自主运动的简单化学燃料和近乎完美的单向性,说明了未来几代多组件机器执行机械功能的潜力。2022年7月6日,宾夕法尼亚大学宋洪军及明国莉共同通讯在Nature 在线发表题为“Molecular landscapes of human hippocampal immature neurons across lifespan”的研究论文,该研究在经过验证的基于机器学习的分析方法的帮助下进行了单核 RNA 测序,以识别 imGC 并量化它们在人类海马生命周期不同阶段的丰度。该研究确定了人类 imGC 在整个生命周期中的共同分子标志,并观察到人类 imGC 中与年龄相关的转录动力学,这表明细胞功能、生态位相互作用和疾病相关性的变化与小鼠不同。该研究还发现阿尔茨海默病中基因表达改变的 imGC 数量减少。最后,该研究证明了成人海马神经发生的能力。总之,该研究结果表明成人海马体中存在大量 imGCs 通过低频从头生成和长期成熟,该研究揭示了它们在整个生命周期和阿尔茨海默病中的分子特性。2022年7月6日,哈佛大学陈曾熙公共卫生学院Flaminia Catteruccia团队(Peng Duo为第一作者)在Nature 在线发表题为“A male steroid controls female sexual behaviour in the malaria mosquito”的研究论文,该研究确定了一种雄性特异性氧化蜕皮激素 3-dehydro-20E (3D20E),它通过在性转移和去磷酸化激活后关闭雌性性接受能力来保护亲子关系。值得注意的是,3D20E 转移还诱导生殖基因的表达,该基因在疟原虫感染期间保持卵子发育,确保受感染雌性的健康。雌性衍生的 20E 不会引发性反应,而是在 20E 抑制激酶被抑制后允许交配个体产卵。鉴定这种雄性特异性昆虫类固醇激素及其在调节雌性性接受能力、生育能力和与疟原虫相互作用方面的作用,表明有可能降低传播疟疾的蚊子的繁殖成功率。2022年7月6日,马普化学生态研究所Sarah E. O’Connor团队(Hong Benke为第一作者)在Nature 在线发表题为“Biosynthesis of strychnine”的研究论文,该研究报告了士的宁(Strychnine)的生物合成途径,以及相关的分子马钱子碱(brucine)和魔芋碱(diaboline)。此外,该研究从上游中间体成功地概括了本氏烟草中士的宁、马钱子碱和魔芋碱的生物合成,从而证明现在可以通过代谢工程方法来利用这种复杂的、具有药理活性的化合物。

作为无处不在的第二信使,Ca2+ 调节动植物生理和发育的许多方面,包括繁殖。在动物中,Ca2+ 信号驱动精子的运动并预测受精成功。在开花植物中,精子是不动的,需要一种称为花粉管的特殊输送结构,它在雌性组织中导航并在释放精子之前找到胚珠。
从花粉萌发到花粉管引导和花粉管接收,每一步都需要复杂的 Ca2+ 信号传导。然而,植物繁殖中 Ca2+ 信号传导的分子机制仍然很大程度上未知。在花粉管接收过程中,胚珠中花粉管和助细胞之间的相互作用激活了双方的 Ca2+ 振荡,这导致花粉管破裂和助细胞死亡并开始受精。
文章模式图(图源自Nature
在雌性方面,FER、LRE 和 NTA 是来自同一途径的三个成分,它们是协同细胞 Ca2+ 响应花粉管到达时的峰值,但关于它们如何协同作用以介导 Ca2+ 进入的知之甚少。
该研究在这里展示了花粉管 RALF 与 FER-LRE 共受体结合,后者募集钙通道 NTA 以形成受体-通道组件。这种三分子复合物受 Ca2+/钙调蛋白 (CaM) 依赖性反馈抑制的调节,以驱动协同细胞中的 Ca2+ 振荡。
加州大学伯克利分校植物和微生物系博士后高起飞为论文第一作者,同一实验室的王超、席亚升、邵巧琳以及首都师范大学李乐攻教授参与了这一项目,栾升教授为该论文通讯作者。

参考消息:
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04863-2
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04912-w
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04908-6
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04950-4
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05033-0
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04923-7

END内容为【iNature】公众号原创,转载请写明来源于【iNature】


微信加群


iNature汇集了4万名生命科学的研究人员及医生。我们组建了80个综合群(16个PI群及64个博士群),同时更具专业专门组建了相关专业群(植物,免疫,细胞,微生物,基因编辑,神经,化学,物理,心血管,肿瘤等群)。温馨提示:进群请备注一下(格式如学校+专业+姓名,如果是PI/教授,请注明是PI/教授,否则就直接默认为在读博士,谢谢)。可以先加小编微信号(iNature5),或者是长按二维码,添加小编,之后再进相关的群,非诚勿扰。



投稿、合作、转载授权事宜

请联系微信ID:18217322697 或邮箱:921253546@qq.com



觉得本文好看,请点这里!

您可能也对以下帖子感兴趣

文章有问题?点此查看未经处理的缓存