中國學者10月參與發表多篇Nature文章

　　進入十月份，中國學者參與的多項研究在Nature雜志及其重要子刊上發表，其中主要包括的是水稻全基因組遺傳變異精細圖譜，利用基因修飾的單倍體胚胎干細胞獲得健康成活的轉基因哺乳動物，以及人的葡萄糖轉運蛋白GLUT1-4在大腸桿菌中的同源蛋白XylE的晶體結構等。

　　首先，中科院上海生科院植物生理生態研究所國家基因研究中心韓斌課題組構建了水稻全基因組遺傳變異精細圖譜，并進行基因比較。結果發現，水稻馴化從中國南方地區的普通野生稻開始，經過漫長的人工選擇形成了粳稻。對馴化位點的鑒定和進一步分析發現，分布于中國廣西的普通野生稻與栽培稻的親緣關系最近，表明廣西很可能是最初的馴化地點。

　　水稻馴化發生在遠古時代，當時人類活動范圍還十分局限，野生水稻的居群也存在地方適應性，不會發生大規模“遷移”。根據栽培稻和各地野生稻的基因比較結果，大致可以推斷，人類祖先最初使用了何地的稻種開始進行馴化，而那個區域也極可能就是人類馴化水稻的發源地。

　　他們同時還發現，水稻中的兩大分支――粳稻和秈稻，并非同時馴化出現。黃學輝介紹，通過基因分析，可以大致推斷出栽培水稻的擴散路徑：人類祖先首先在廣西的珠江流域，利用當地的野生稻種，經過漫長的人工選擇，馴化出了粳稻，隨后往北逐漸擴散。而往南擴散中的一支進入了東南亞，在當地與野生稻種雜交，經歷了第二次馴化，產生了秈稻。

　　其次中國科學院動物研究所周琪研究組和趙小陽研究組合作進行研究，首次實現了利用基因修飾的單倍體胚胎干細胞獲得健康成活的轉基因哺乳動物。

　　這項研究為靈長類等大動物的基因功能研究及疾病模型的建立開辟了一條新的道路。目前，哺乳動物中除了大鼠與小鼠的胚胎干細胞能夠作為遺傳修飾的載體外，其他物種包括靈長類動物的胚胎干細胞無法進行生殖系傳遞，從而嚴重限制了利用這些物種建立疾病模型的工作。周琪等利用單倍體干細胞既能維持單倍性、又具有無限擴增能力的特性，建立了利用單倍體干細胞進行基因修飾并遺傳的技術體系。這一方法有望克服目前難以獲得能夠穩定遺傳的非嚙齒類基因修飾動物的難題，對藥物開發、疾病發生機制等研究工作將產生積極的促進作用。

　　同時也為研究生殖與發育的調控機制提供了模型，并提示類似技術可能對于人類致病基因的篩查和通過輔助生殖技術進行基因修正提供新的途徑。

　　還有來自清華大學的顏寧研究組報道了人的葡萄糖轉運蛋白GLUT1-4在大腸桿菌中的同源蛋白XylE的晶體結構，并且運用生化手段對其工作機理進行了研究。

　　顏寧教授領導的研究組一直將人體葡萄糖轉運蛋白及其在各物種中同源蛋白的結構與功能研究作為主要方向。經過多年努力，她們首先獲得了GLUT1-4 在大腸桿菌中的同源蛋白，XylE，的結構。XylE在腸桿菌中負責將D-木糖以質子依賴的方式同向轉運進入細胞。它與人的GLUT1-4蛋白有著高達 50%的序列相似性，進化上高度保守。XylE蛋白的三維晶體結構呈現出典型的MFS家族折疊方式――由12個跨膜螺旋組成N端和C端兩個以假兩次軸對稱的結構域。

　　與已知結構的MFS超家族其它成員不同，XylE呈現出一種向細胞外側開放、部分封閉的全新構象，并且具有一個獨特的由4個α螺旋組成的胞內結構域。她們獲得了XylE與底物D-木糖，抑制劑D-葡萄糖，以及一種葡萄糖衍生物的三個復合物的結構，找到了與底物結合的重要氨基酸殘基，并通過生化實驗分析，驗證了這些殘基在底物識別與轉運過程中起到的作用。

　　尤為重要的是，序列比對顯示這些殘基在GLUT1-4中完全保守，從而第一次揭示出GLUT1-4識別底物的分子基礎。利用計算機軟件同源建模，研究組搭建了人的GLUT1蛋白的三維結構。這一結構模型由于是以具有高度同源的XylE蛋白的晶體結構為基礎，比以往研究報道的結果(如寫入第5版 Lehninger Principles of Biochemistry教科書的GLUT1跨膜模型)更為準確。根據這個結構模型，研究組進一步研究了GLUT1-4與相關人類疾病相關的突變殘基的功能與致病機理。