中国科学家5月参与发表多篇Nature文章

　　5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，其中包括一种GβL泛素依赖性信号开关、一种独特的，由硝酸盐启动的钙离子信号，以及Anti-CRISPR 蛋白AcrIIA4抑制SpyCas9活性的分子机制。

　　

生物通报道：5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，其中包括一种GβL泛素依赖性信号开关、一种独特的，由硝酸盐启动的钙离子信号，以及Anti-CRISPR 蛋白AcrIIA4抑制SpyCas9活性的分子机制。

首先，来自第三军医大学的研究人员揭示了一种GβL泛素依赖性信号开关，这一开关能在生理和病理条件下微调mTORC2激酶的动态组织和激活。

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)是一种丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶，在整合多种生理刺激用以调控多种细胞生长和代谢途径中扮演关键角色，因此mTOR信号传导紊乱与代谢紊乱和癌症等多种人类疾病密切相关。细胞内存在两类mTOR蛋白复合体，即mTORC1和mTORC2，二者生理功能差异极大：mTORC1对雷帕霉素(Rapamycin)敏感，响应营养物质、生长因子、能量应激等刺激，调控细胞内多种合成代谢途径；mTORC2则主要响应细胞外生长因子信号通路，调控细胞存活。虽然mTORC1和mTORC2的分子组成结构相似，但调控生理条件下的二者动态组装和功能活性的机制尚不清楚。

研究团队研究发现mTORC1和mTORC2的共有组成亚基，即GβL（或mLST8）的K63型多泛素化修饰状态决定了不同mTOR蛋白复合体的形成和激活。研究者进一步发现，E3泛素连接酶TRAF2能促进GβL的K63型多聚泛素化修饰，干扰其与mTORC2的独特组分SIN1的相互作用，从而促进mTORC1的形成。在生长因子刺激时，去泛素酶OTUD7B则去除GβL的K63型多聚泛素化，促进GβL与SIN1结合，导致mTORC2形成，激活下游AKT促癌信号通路。更重要的是，研究者采用基因敲除技术证明，敲除小鼠OTUD7B基因可下调AKT信号活性，显著延缓Kras驱动的自发性肺癌发生。因此，这些结果揭示了一种新的GβL K63型多泛素化修饰依赖的分子开关，响应生理和病理因素刺激，调控mTOR蛋白激酶的动态组装和激活，对于靶向治疗mTORC2/AKT信号异常激活的恶性肿瘤等人类疾病具有潜在转化价值。

福建农林大学基础林学与蛋白质组学研究中心，哈佛医学院等处的研究人员报道了一种独特的，由硝酸盐启动的钙离子信号，将钙离子信号传递的生物学功能扩展到对所有生命形式至关重要的营养反应，并且也为未来的研究提供了一个新的分子框架。

为了确定硝酸盐信号传导的主要机制，在这篇文章中，研究人员研发了一种整合种子和以细胞为基础的分析方法，以及通用的单细胞分析系统，由此报道了一种独特的，由硝酸盐启动的钙离子信号。研究证明了这种硝酸盐引导的钙离子信号在不同组织和器官的多种细胞类型中扮演了重要角色。

这项研究通过多方面验证，揭示了一种在植物营养生长调控网络中处于关键位置的硝酸盐偶联钙离子信号传导机制，采用的方法包含有超敏感的钙离子生物传感器，致敏和靶向功能基因组筛选，条件高阶拟南芥cpk突变体的化学转换，以及整合细胞，生化，遗传和系统的分析。

研究结果将新的Ca2+ -CPK-NLP信号级联，与系统性硝酸盐反应结合在一起，并指出了钙离子传感器CPK能作为硝酸盐激活信号中一个主要调控因子，由于CPK和NLP是从藻类进化到植物的保守性元件，因此硝酸盐-CPK-NLP信号转导可能在植物界普遍存在。福建农林大学最新发表Nature文章

还有来自哈尔滨工业大学生命科学与技术学院的研究人员揭示了Anti-CRISPR 蛋白AcrIIA4抑制SpyCas9活性的分子机制。

研究人员首先建立体外生物化学研究系统，研究发现Anti-CRISPR蛋白AcrIIA2或AcrIIA4直接结合SpyCas9-sgRNA复合物，有趣的是AcrIIA2或AcrIIA4只和结合有sgRNA的SpyCas9有相互作用，而和单独SpyCas9并没有相互作用；进一步实验发现AcrIIA2或AcrIIA4能够直接抑制SpyCas9介导的目的DNA的剪切。

研究组通过进一步结构比较、分析发现，单独SpyCas9上并不存在AcrIIA4的结合位点，SpyCas9-sgRNA复合物的形成，使得SpyCas9构象发生显著变化，组装形成AcrIIA4结合位点，从而很好地解释了本项目初始生化研究结果显示的AcrIIA4只结合SpyCas9-sgRNA复合物，而不结合单独SpyCas9。研究结果也和细菌细胞内单独SpyCas9是瞬时存在的，而SpyCas9-sgRNA复合物是主要存在形式相一致。SpyCas9-sgRNA复合物形成时，也是噬菌体被细菌CRISPR免疫系统“发现”并将被“干扰”之时，因此，这个阶段（SpyCas9-sgRNA复合物期）是噬菌体抑制细菌的适应性免疫系统（CRISPR-Cas9）的最合适时期。

这一研究揭示的Anti-CRISPR 蛋白AcrIIA4抑制SpyCas9活性的分子机制，不仅对揭示细菌免疫系统（CRISPR-Cas9）与噬菌体防御系统（Anti-CRISPR）“军备竞赛”的共进化分子机制具有重要的科学意义，而且为设计时间、空间特异性地，或条件性地精确控制SpyCas9基因编辑活性的工具提供了结构基础。哈工大最新发表Nature文章 再次解析CRISPR作用机制

（生物通）