中国科学家4月参与发表多篇Nature文章

　　4月中国学者参与的多项研究在Nature杂志及其重要子刊上发表，其中包括CRISPR-Cpf1识别crRNA新机制，表面液膜连续定向搬运机制，以及染色体大片段缺失驱动肿瘤发生的最新研究成果。

　　

生物通报道：4月中国学者参与的多项研究在Nature杂志及其重要子刊上发表，其中包括CRISPR-Cpf1识别crRNA新机制，表面液膜连续定向搬运机制，以及染色体大片段缺失驱动肿瘤发生的最新研究成果。

来自哈尔滨工业大学生命科学与技术学院的黄志伟教授课题组过结构生物学和生化研究手段揭示了CRISPR-Cpf1识别CRISPR RNA （crRNA）以及Cpf1剪切pre-crRNA成熟的分子机制，这对认识细菌如何通过CRISPR系统抵抗病毒入侵的分子机理具有十分重要的科学意义，而且为成功改造Cpf1系统，使之成为特异的、高效的全新基因编辑系统提供了结构基础。

课题组首先解析了结合了crRNA的Cpf1复合物的晶体结构。非常意外的是，Cpf1并不是之前人们推测的二聚体状态，该结构显示Cpf1本身是一个呈三角形的单体，位于该结构中间是一个带有正电荷的凹槽。crRNA通过发卡结构形成高度扭曲的构象紧密结合在Cpf1的核酸结合结构域，和底物DNA配对的crRNA 3'末端位于Cpf1凹槽的一端。和Cas9结合的sgRNA显著不同的是，Cpf1结合的crRNA的引导序列部分（guide sequence）并没有电子密度，这说明在没有底物结合的状态下这部分序列和Cpf1的结合比较松散。据黄志伟介绍，结构观察发现一个紧密结合crRNA的六水合镁离子对稳定crRNA构象激活Cpf1的催化活性非常关键。当然，也不能排除Mg离子也同时直接参与了对底物的催化反应。通过比较Cpf1和Cas9复合物的结构发现，LHD区域推测可能是双链DNA底物结合的PAM区域。

这一研究发现Cpf1在没有crRNA结合的状态下处于松散的构象，crRNA的结合引起Cpf1发生显著的构象变化。与Cas9结合sgRNA极为不同的是，仅仅crRNA的重复序列部分（repeat sequence）就能引起Cpf1构象的巨大变化，这反映了这类短小的crRNA与Cas9结合的长sgRNA的识别机制的巨大差别。该结构显示来自于H843、 K852以及K869催化残基侧链上的氮原子位于一个平面上，同时和RNA A(+20)的磷酸基团形成氢键，该结构证据表明Cpf1剪切pre-crRNA成为crRNA是一个碱催化的反应。 哈尔滨工业大学Nature发表CRISPR研究重要成果

还有北航机械工程及自动化学院陈华伟教授等人揭示了自然生物原型体表表面单方向液体搬运新现象，为仿生设计与生物制造打下了技术基础。可直接用于自润滑、新能源，以及医疗器械表面防粘、无人机表面防冰等。

研究团队以微创医疗器械表面超滑防粘为目标导向，深入表征了猪笼草口缘区微观结构特征，首次发现液膜单方向搬运的神奇现象；通过液体、气体在界面上微观流动的动态观测，揭示了单方向液膜搬运机理，提出了基于梯度楔形盲孔、梯度拱形边缘的单方向液膜搬运表面的仿生设计新方法；通过对比试验，进一步发展了传统泰勒毛细升理论，提出了梯度泰勒毛细升、闭口梯度泰勒毛细升理论计算模型；同时，基于生物复制成形方法实现了逼真形貌的转移制造，揭示了表面亲水、疏水特性对单方向液膜搬运能力的影响规律，为仿生设计与生物制造打下了技术基础。北京航空航天大学发布Nature新文章

此外，四川大学与美国斯隆凯特琳癌症中心合作。首次直接证明了染色体大片段缺失是肿瘤发生的驱动，并阐述了其机理为同一染色体片段上有多个协同作用的肿瘤抑制基因。这一研究构建了新型的染色体异常的肿瘤模型，为这类疾病的靶向治疗提供了基础，为解析更为广泛的染色体异常在人类重大疾病中的作用和相应的转化研究提供了蓝图。四川大学发表Nature文章

而来自中国上海生命科学研究院的研究人员利用遗传谱系追踪和组织特异性基因敲除技术进行研究发现，部分肝脏血管系统或许来源于正在发育的心脏，而在此过程中，心内膜的VEGF/VEGFR2信号在肝脏血管发生和器官发生过程中扮演着重要作用。

利用基因工程小鼠作为工具来标记心内膜，研究人员就开始进行谱系追踪试验，结果发现早期胚胎心脏中的心内膜细胞可以迁移并且围绕肝芽形成原始的血管网络；随着肝脏发育，在肝脏器官发生中扮演重要作用的血管网就会分化形成中央静脉、窦内皮细胞、门静脉和动脉，更有意思的是，这些心内膜衍生的内皮细胞同时还可以形成部分淋巴管内皮细胞，值得注意的是，心内膜衍生的肝脏血管可以对损伤产生反应并且在肝脏部分被切除后的肝脏再生过程中形成新的血管。 中科院团队Nature Genetics揭示重要发育机制

（生物通）