摘要：

Cell | 光激活的phyB结构解析

光敏色素(phytochrome)是一类植物光受体蛋白，通过与四吡咯发色团结合感知红光/远红光。一直以来的研究发现，光敏色素在植物体内存在两种构象形式：红光吸收型构象(Pr)以及远红光吸收型构象 (Pfr)。光敏色素在黑暗条件下主要以Pr形式存在，红光照射后向Pfr形式转变，而远红光照射能使其构象逆转为Pr形式。Pfr构象的光敏色素作为活性形式能够进入细胞核并介导光信号转递过程，因此光敏色素不同构象的结构解析对于理解植物光照响应过程具备重要的意义。近期，北京大学现代农业研究院王继纵实验室解析了光敏色素B (phyB)的活性结构(2024年9月23日在线发表，doi: 10.1016/j.cell.2024.09.005)。该研究通过解析phyB-Pfr-PIF6复合体以及phyB^Y276H-908-PIF6 (phyB^Y276H为组成型激活形式的phyB)复合体结构，发现光能够诱导phyB的结构重塑，从而打破其N端与C端的相互作用，使得phyB感光模块形成“头对头”的二聚体形态。此外，PIF6通过APB结构域与phyB-Pfr构象结合并稳定其NTE结构域，而phyB-Pfr二聚体因其不对称性使得其仅有一侧能够结合PIF蛋白。综上，该研究揭示了红光/远红光受体phyB受光激活的二聚体结构以及该激活结构与PIF蛋白的识别机制，为光遗传学工具开发提供了新的思路，并为作物光高效利用改良提供了重要的理论指导。■推荐人：李洪，孔凡江

Cell | 小核仁RNA在核糖体生物发生和衰老中的非经典作用

细胞衰老是一种由异常癌基因激活、端粒缩短和DNA损伤等各种应激诱导的不可逆的细胞周期停滞状态。先前的研究已经确定了许多导致衰老程序的蛋白质编码基因，但非编码RNA在细胞衰老中的作用仍然知之甚少。近日，美国德克萨斯大学西南医学中心哈蒙再生科学与医学中心Joshua T. Mendell团队以“A non-canonical role for a small nucleolar RNA in ribosome biogenesis and senescence”为题发表了他们在这方面的研究成果(2024年8月22日在线发表，doi: 10.1016/j.cell.2024.06.019)。该研究团队通过全基因组筛选技术，从大量候选基因中筛选出可能参与细胞衰老的小核仁RNA (snoRNA)，并成功验证筛选出了SNORA13在细胞衰老过程中的具体作用。研究指出，SNORA13不仅参与核糖体RNA的假尿苷化修饰，还在细胞衰老过程中扮演关键角色。并且SNORA13可负调节核糖体的生物发生。具体来说，它通过减少核糖体蛋白RPL23掺入成熟的60S亚基，从而增加游离核糖体蛋白的数量，进而触发p53的激活和细胞衰老。这一发现揭示了核糖体生物发生与细胞衰老之间的紧密联系，为衰老相关疾病的研究提供了新的靶点。此外，研究还强调了snoRNA在细胞信号传导中的非经典功能。SNORA13在细胞衰老中的这种非经典作用，为人们理解snoRNA的复杂作用机制提供了新的思路。综上所述，该研究在揭示SNORA13在核糖体生物发生与细胞衰老中的新角色方面取得了重要进展。这一发现不仅加深了人们对细胞衰老分子机制的理解，也为相关疾病的治疗提供了新的潜在策略。未来研究可进一步探索SNORA13在不同疾病模型中的具体作用机制，以推动相关疾病治疗的发展。■推荐人：李宇航，陈政

Nature | 2型免疫增强肿瘤免疫疗法

2012年，患有急性淋巴细胞白血病的Emily White接受了嵌合抗原受体(CAR-T)细胞疗法，至今，已经超过12年没有复发。Emily是幸运的，因为在接受CAR-T疗法的患者中约有50%会在一年内复发，因此找到那些持续缓解患者以及复发者CAR-T的差异将有望帮助更多患者摆脱复发的阴影。由美国耶鲁大学樊荣团队、瑞士洛桑联邦理工学院唐力团队在Nature以背靠背的形式发表了两篇论文，揭示了2型免疫能增强肿瘤免疫疗法(2024年9月25日在线发表，doi: 10.1038/s41586-024-07762-w和doi: 10.1038/s41586-024-07962-4)。在第一项研究中，研究者对来自82名急性淋巴细胞性白血病患者约100万回输前的CAR-T细胞进行了单细胞测序，结果发现长期完全缓解患者的CAR-T细胞显示出更强的2型免疫特征(高表达IL-4、IL-5、IL-9、IL-13和IL-21)，这提示增强CAR-T细胞的2型免疫特征可以提高CAR-T细胞的抗肿瘤活性。在第二项研究中，研究者使用了一种半衰期更长的Fc-IL-4(典型的2型免疫因子)来增强CAR-T以及免疫检查点疗法的效果。结果显示，Fc-IL-4能在肿瘤内富集终末耗竭型CD8 T细胞，增强其杀伤功能，从而有效抑制肿瘤的生长；其中的分子机制为Fc-IL-4通过增强终末耗竭CD8 T细胞的糖酵解从而改善其生存及其杀伤功能。总的来说，这两篇论文证明了2型细胞因子的抗肿瘤作用，揭示了其中的分子机制，有望推动开发下一代癌症免疫疗法。■推荐人：曾之扬，李大力

Nature | 双因子认证系统确保piRNA通路的精确性

在雄性小鼠生殖细胞系发育过程中，PIWI相互作用RNA (piRNA)与PIWI家族蛋白MIWI2结合通过SPOCD1指导年轻活跃转座子的DNA甲基化。然而，SPOCD1介导的piRNA指引的转座子甲基化精确性的调控机制目前仍不清楚。2024年9月18日，英国爱丁堡大学Donal O’Carroll研究组在Nature发表了题为“Two-factor authentication underpins the precision of the piRNA pathway”研究论文(doi: 10.1038/s41586-024-07963-3)。首先，作者通过免疫共沉淀质谱(IP-MS)实验及AlphaFold2预测等发现，SPOCD1可以与组蛋白H3K4me3-K9me3双修饰识别的阅读器——SPIN1蛋白直接互作，且这种互作从两栖动物到哺乳动物保守。此外，作者发现相较于反式(trans-)H3K4me3-H3K9me3双修饰(K4me3与K9me3在不同H3尾巴上)或H3K4me3单修饰，SPOCD1-SPIN1复合物优先识别顺式(cis-)H3K4me3- K9me3双修饰(K4me3与K9me3在同一H3尾巴上)。进一步，作者证明大多数SPIN1都结合于逆转座元件LINE1s，且SPIN1向LINE1的募集和SPOCD1- SPIN1相互作用发生在MIWI2核定位和从头DNA 甲基化之前。最后，作者通过SPOCD1突变小鼠实验发现，SPOCD1与SPIN1的互作对于精子发生和年轻LINE1元件的piRNA指引的 DNA 甲基化是必需的。目前的观点普遍认为，所有 piRNA 指引的DNA甲基化所需的分子事件都发生在 piRNA- MIWI2核酸蛋白复合物与新生转录本结合之后。该研究表明，piRNA指引的LINE1 DNA甲基化需要一个发育时序的双因子认证过程。第一次认证是将SPIN1-SPOCD1招募到年轻LINE1启动子上，通过表观遗传重塑引发新生转录本产生；第二次认证是MIWI2与新生转录本的结合。2020年，该课题组在Nature发文首次鉴定得到新型MIWI2互作因子SPOCD1，并发现该因子对于piRNA指引的转座元件甲基化过程非常关键(doi: 10.1038/s41586-020-2557-5)。本次工作进一步发现LINE1 piRNA指引的 DNA甲基化需要招募表观遗传阅读器SPIN1实现双因子认证，以确保piRNA 通路的精确性，提示表观遗传重塑在细胞生命过程中的预置启动作用。■推荐人：刘伟，李海涛

Nature Plants | 草类植物耐旱性的趋同演化

作为一种适应极端环境的重要特征，耐旱性在植物演化过程中经历了多次独立起源。植物利用相似的生物物理和细胞机制在无水条件下生存，但在基因和调控层面是否存在趋同特征仍需进一步研究。美国密歇根州立大学 Robert VanBuren实验室通过比较基因组和转录组学方法，揭示了草类植物耐旱性趋同进化的分子基础和进化机制(2024年6月21日在线发表，doi: 10.1038/s41477-024-01729-5)。研究团队对3种来自南撒哈拉非洲的复生草本植物——Oropetium capense (二倍体)、Tripogon minimus (二倍体)和Microchloa caffra (六倍体)的基因组和转录组数据进行深入分析，观察到与干旱相关的基因重复和表达模式存在显著的趋同现象。特别是早期光诱导蛋白(ELIPs)家族的基因在耐旱性草类植物中呈现出大规模的扩张。共线性同源基因在不同物种中被激活，表现出平行进化的特征。不同物种通过不同的基因集诱导了相似的代谢途径，包括抗氧化机制、细胞壁重塑以及渗透调节物质的积累，指向了表型趋同。尽管这些草类植物存在共享的耐旱核心机制，但物种特异性机制在补充这些共有机制中也发挥了作用，强调了植物对干旱的进化适应的复杂性和多样性。与传统的耐旱性研究相比，该研究从更高的系统发育角度，通过大规模的基因组和转录组数据为耐旱性进化机制的理解做出了重要贡献，并突出了平行和趋同进化在应对环境挑战中的作用。■推荐人：胡雅琴，鲁非