敬钊缨毛蛛(Chilobrachys jingzhao)制成的药物具有消肿、解毒、镇痛和抗炎等功效，但其染色体核型与基因组数据的匮乏，制约了其遗传背景解析及毒素分子机制的研究。为了明确敬钊缨毛蛛染色体核型特征和基因组基本信息，本研究采用染色体制片技术分析敬钊缨毛蛛的染色体核型，结合流式细胞术和K-mer分析估算基因组大小，并通过二代和三代单分子实时测序技术进行基因组测序和初步组装。结果表明，敬钊缨毛蛛的染色体数目为2n=68，核型公式为2n=46m+18sm+4st，染色体组式为2n=10L+18M2+38M1+2S。采用流式细胞仪，以番茄(Solanum lycopersicum)和棒络新妇(Trichonephila clavata)为内参，估测敬钊缨毛蛛基因组大小分别为7,775.49 Mb和7,680.26 Mb。19-mer分析结果显示，其基因组大小为7,626.00 Mb，与流式细胞术的测量结果相近。敬钊缨毛蛛基因组具有较高的杂合度(8.45%)和重复序列比例(67.10%)，属于超高杂合高重复基因组。初步组装的敬钊缨毛蛛基因组大小为8,804.93 Mb，contig N50达到55.55 Mb，BUSCO完整性评分为95.9%，组装质量较高。本研究首次揭示了敬钊缨毛蛛的染色体核型特征及其基因组信息，为未来深入研究其毒素分子机制、遗传学背景、起源、进化和分类学提供了重要的数据支持。

RNA编辑是表观遗传学领域重要的研究方向之一。随着研究的深入，科学家们发现CRISPR/Cas系统不仅可以靶向DNA，也可以靶向RNA，从而实现转录水平的基因精准编辑；同时，使用CRISPR/Cas系统进行RNA编辑也可以避免对基因组的破坏。目前，基于靶向RNA的CRISPR系统已开发出多种衍生技术，如RNA敲低和编辑、核酸检测和成像、RNA示踪等。这些衍生技术的出现，为生物遗传机制解析和疾病治疗提供了有利工具。本文归纳总结了靶向RNA的CRISPR/Cas系统的结构、功能、机制以及开发的衍生技术，以期丰富人们对CRISPR/Cas系统编辑RNA的认知。

细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)是由细胞释放到细胞外微环境的膜包被的颗粒。在神经系统中，EVs是介导生物分子运输和细胞间通讯的关键载体，它们深度参与调控生理稳态与病理级联反应，同时在疾病诊断与治疗领域展现出重要应用价值。本文系统综述了神经元与胶质细胞源性EVs的功能异质性及研究进展，以期为阐明EVs在神经系统的多样化角色提供理论依据。

复发性流产指连续3次及以上的自然流产，病因复杂，涉及遗传、免疫及内分泌等因素。近年来，脂质代谢异常作为复发性流产的潜在病因备受关注。脂质代谢异常可损害子宫内膜容受性并导致胚胎着床失败，其具体机制尚未被阐明。本文综述了脂质代谢异常与胚胎发育及子宫内膜容受性建立的病理机制及其研究进展，重点探讨了胆固醇和脂肪酸代谢对复发性流产的潜在影响，阐述了脂质代谢与激素合成和调控，以及脂质异常介导子宫内膜局部炎症反应的病理变化，最后展望了血脂监测、饮食调控及脂质代谢相关药物在早期诊断和治疗中的应用，以期为深入揭示脂质代谢异常在复发性流产中的机制和个体化治疗提供参考和借鉴。

G-四链体(G-quadruplex，G4)作为基因组中典型的非B型核酸二级结构，通过其独特的四链折叠构象广泛参与端粒稳态维持、DNA复制调控、基因转录及翻译调控等关键生物学过程。在哺乳动物基因组中，G4在功能调控区域的显著富集特征揭示了其在转录调控中具有关键作用。本文聚焦基因组内源G4的动态形成机制与转录调控功能，系统阐述了其通过三重分子路径调控基因表达：(1)介导转录激活复合物的空间组装；(2)动态调控组蛋白修饰和DNA甲基化等表观遗传事件；(3)重构三维染色质构象以建立转录活性微环境。通过整合G4拓扑表征技术及动态平衡网络的最新进展，本文明确了G4作为关键顺式调控元件的功能定位，并为靶向G4的治疗策略开发指明了方向。

谷胱甘肽过氧化物酶8 (glutathione peroxidase 8，GPX8)是谷胱甘肽过氧化物酶家族的重要成员。全基因组关联分析(genome-wide association analysis，GWAS)表明，GPX8与猪生长发育及胴体性状高度相关。本研究以猪骨骼肌卫星细胞为研究对象，分别干扰和过表达GPX8，利用免疫荧光染色、qRT-PCR和Western blotting等方法探究GPX8对成肌分化和肌纤维类型转化的影响。结果显示，干扰GPX8显著提高成肌分化指数(P<0.01)，促进分化标志基因MyHC、MyoG mRNA和蛋白的表达(P<0.05)，过表达GPX8得到相反的结果。干扰GPX8显著降低MYH7 mRNA(P<0.01)和慢肌纤维蛋白(slow-twitch MyHC，slow-MyHC)的表达(P<0.05)，抑制线粒体生物发生，过表达GPX8得到相反的结果。整合GWAS等多组学数据筛选出调控GPX8表达的顺式eQTLs (expression quantitative trait locus)，并通过双荧光素酶报告分析检测候选SNPs对GPX8启动子活性的影响，鉴定出GPX8启动子区5个候选SNPs (rs335618489、rs325233940、rs32989756、rs322106839和rs701033890)，其中rs335618489-T、rs325233940-G、rs32989756-T和rs322106839-G通过改变启动子活性显著上调GPX8表达水平(P<0.01)，进而影响猪产肉性状。总之，本研究表明GPX8抑制猪骨骼肌卫星细胞成肌分化并促进快肌纤维向慢肌纤维类型转化，GPX8启动子区功能性SNPs通过调控GPX8表达影响猪肌肉发育，为进一步提高猪肉产量提供了育种靶点。

水稻(Oryza sativa L.)是我国重要的粮食作物，其生长发育过程经常受到稻瘟病的威胁，严重时导致巨大的经济损失。挖掘和利用水稻稻瘟病抗性基因，培育具有广谱抗性的优良品种是目前防治稻瘟病最经济有效的方法。稻瘟病抗性基因一般为编码含有核苷酸结合结构域(nucleotide-binding，NB)和富含亮氨酸重复结构域(leucine-rich repeat，LRR)的基因家族，也被叫做NLR基因，在水稻抗稻瘟病方面发挥至关重要的作用。因此，对NLR基因的挖掘以及阐明其与对应效应因子之间的识别和激活机制，对于培育抗病品种具有重要意义。本文对水稻中NLR基因的挖掘概况、NLR蛋白与稻瘟病菌效应因子之间的识别方式，以及成对NLR蛋白作用机制进行了总结和展望，旨在为水稻抗病育种提供参考。

核糖核酸(RNA)是一类关键的生物分子，负责遗传信息的传递、蛋白质的合成及其调控，以及众多生化过程的调节。它们也是许多病毒的关键组成部分。经过化学修饰的合成RNA或寡核糖核苷酸正越来越被广泛地用作治疗药物和疫苗。对于检测、测序、识别和量化RNA及其修饰的技术需求，远远超过了对DNA相关技术的需求。目前，质谱分析法已成为用于识别、测序和量化RNA及其修饰的主要技术方法。本文主要综述了质谱分析法在RNA及其修饰研究中的最新进展，并探讨了该技术方法的优劣势，旨在为读者提供从技术基础到应用前景的全面视角，推动质谱在RNA研究中的更广泛应用，并为领域内方法开发者和生物学研究者提供重要参考。

miRNA (microRNA)是一类由内源基因编码的、长度在20~24个核苷酸的小分子非编码RNA。miRNA主要在转录后水平调控基因表达，进而影响动植物生殖、发育和环境应答等各种生物学过程。miRNA在不同组织和细胞内的分布、稳态维持和动态调节受到多个层次调控，包括转录、加工生成、稳定性调节以及靶向降解等。关于miRNA生物合成(包括转录和加工)的生化途径已经建立，对其调控的分子机制也有了较为深入的认识。本文系统综述了植物miRNA生成后稳定性调节、周转和靶向降解的相关研究进展，并结合动物中的机制进行比较和讨论，旨在为深入阐明控制细胞内miRNA丰度的分子机制提供理论框架。

水稻中胚轴伸长是影响旱直播水稻出苗和早期幼苗活力的重要因素，对直播研究具有重要的理论和实践意义。中胚轴伸长是一个复杂的过程，涉及遗传因素、植物激素和其他信号分子，以及环境因素等的调控。这些因素相互作用，共同决定了中胚轴的伸长。本文系统总结了近年来国内外已发掘的长中胚轴水稻种质资源、已定位和克隆的中胚轴伸长基因/QTL，以及水稻中胚轴生长的遗传机理及影响因素等最新研究进展，最后，还对水稻长中胚轴种质的应用及其面对的挑战进行了分析和展望，以期为水稻遗传育种和生产应用提供依据。

抵抗失巢凋亡(anoikis)进而促进癌细胞存活是许多癌症发生、发展的关键特征。肝细胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是一种复发率高、转移性强的恶性肿瘤，但其失巢凋亡相关研究仍然较少。因此，基于失巢凋亡相关基因(anoikis-related gene，ARG)预测HCC的预后及免疫微环境变化，可为基于失巢凋亡的治疗策略提供新的理论依据。本文基于癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas，TCGA)HCC转录组数据，鉴定出74个在肝癌中显著差异表达的ARG。通过LASSO-Cox回归模型建立了包含其中9个特征基因的HCC预后风险评分模型。多因素Cox比例风险回归分析表明，该模型能准确预测患者总体生存率，是HCC新的独立预后指标。基于ARG建立的不同风险组在通路活性、免疫细胞浸润和HCC患者生存状态等多方面存在显著差异。与低风险组相比，高风险组中细胞增殖相关通路显著活化，免疫抑制性细胞的浸润比例显著增加，且与肝癌患者对PD-L1单抗治疗耐药相关。上述结果表明，本研究建立的ARG风险评分模型作为一种新的指标可以预测HCC患者的预后，并初步揭示了ARG在肝癌进展中的重要作用。

原始造血是生物体内至关重要的发育过程，其产生的血液细胞不仅在早期胚胎时期负责氧气和营养物质的运输，同时也为免疫系统发育奠定了基础。在原始造血过程中，造血相关转录因子及其辅因子相互作用形成复杂的调控网络，共同调控原始造血的发生与成熟。其中，bHLH转录因子家族中的SCL和LYL1在胚胎造血中起着核心作用。SCL参与原始造血的启动，而LYL1则被认为是SCL的旁系同源，能够在成年后SCL缺失时弥补其对造血的影响。然而，目前LYL1在原始造血中的具体作用尚不明确。本研究通过分析斑马鱼血液细胞单细胞RNA测序(scRNA-seq)数据，发现CABZ01066694.1在造血干/祖细胞中高表达。序列比对显示，CABZ01066694.1是lyl1基因的一种短型转录本。本研究通过 5′端快速扩增的cDNA末端测序(5′RACE)验证了斑马鱼和人类的lyl1基因均存在长型转录本(lyl1f)和短型转录本(lyl1s)。进一步通过分析公共数据库中的scRNA-seq和RNA-seq数据，发现在斑马鱼原始造血细胞中，lyl1主要转录lyl1s。最后，本研究通过Morpholino技术分别敲低lyl1f和lyl1s，发现lyl1s的敲低显著抑制了原始髓系祖细胞和原始粒系细胞的产生，而lyl1f的敲低则促进了原始巨噬细胞的生成。综上所述，本研究揭示了斑马鱼源lyl1和人源LYL1均存在长、短型转录本，并且这两种转录本在调控原始髓系的发生过程中具有不同作用，为理解原始造血的分子调控提供了新的线索。

历史上的移民活动促进了人群和文化的交流与传播，并导致了一些地区文化的变化。以往的研究多依赖于历史文献和考古资料，较少结合遗传学证据进行综合分析。位于重庆市璧山区的生基嘴墓群展示了联排式石室墓的格局，并出土了大量随葬品和人类遗骨。本研究对生基嘴墓群出土的部分随葬品与同地区及同时代墓葬中的随葬品进行了比较分析，确定该墓群的年代为明代中晚期，并揭示了生基嘴人群的谷仓罐文化受到湖广地区影响的事实。进一步通过对人骨样本的单亲遗传标记分析，结果表明该墓地很可能是一个以父系遗传谱系D1ala1a1b-Z31611为主的氏族墓地，但其母系构成更接近我国东南方的汉族人群。结合考古类型学比较和历史文献记载，上述研究结果表明，生基嘴人群曾受到明代移民活动的影响，为西南地方史和移民史的研究提供了遗传学方面的证据。

义乌小鲵(Hynobius yiwuensis)是中国特有的易危小鲵科动物，仅分布于浙江省的部分丘陵山地。本研究采用体式显微镜观察了义乌小鲵断肢再生的过程，并利用转录组测序技术，分析再生过程差异表达基因。结果表明：义乌小鲵肢体具有较强的再生能力，再生过程可分为创伤愈合、组织溶解与去分化、再生芽基形成、形态发生及再分化4个阶段。转录组测序分析表明，肢体再生过程中存在大量差异表达的基因，且其表达模式随肢体切除后的时间推移发生动态变化。通过筛选肢体再生过程中的差异表达基因，发现IL10参与细胞免疫及炎症反应，TGFβ3促进早期肌肉组织再生，而MMPs家族相关基因在组织重塑过程中发挥重要作用。对10个差异基因进行qRT-PCR验证，结果证明转录组测序结果可靠。本研究初步推测义乌小鲵可能通过Wnt/β-catenin、TGFβ、BMP等信号通路调控肢体再生过程，并促进无瘢痕组织修复。

万古霉素是一种糖肽类抗生素，是临床治疗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、肠球菌和艰难梭菌等细菌感染的最后一道防线，但目前全球多个国家和地区已发现了多种万古霉素耐药菌。基于“One health”理念，本文统计了近15年国内外40个地区的人源、动物源、环境来源及食品来源的万古霉素耐药菌流行率。统计结果显示，万古霉素耐药菌主要集中于医院及周围环境。南非部分医院废水中的检出率高达96.77%；其次是巴基斯坦和中国台湾医院患者，检出率分别是56.5%和29.02%；国内人源细菌万古霉素平均耐药率(1.41%)要高于国外人源(0.47%)；各地区儿童患者中耐药菌的检出率较低(<1%)。值得注意的是尽管万古霉素禁止在畜禽养殖中使用，但是其耐药菌在畜禽、畜禽产品以及相关环境中都有一定的检出率，对人类健康造成一定威胁。基于统计分析结果，本文对万古霉素耐药菌的耐药及传播机制进行了综述，明确了耐药菌在“人-动物-食品-环境”流行率差异，以期解析万古霉素耐药菌在全球不同宿主中的分布和传播风险，为耐药菌的防控提供参考。

链霉菌(Streptomyces)作为天然药物合成的重要模式菌，具有合成多种生物活性物质的潜力，有超过2/3的抗生素由链霉菌产生。然而，许多链霉菌的原始生产菌株存在着不易培养、生长缓慢、遗传操作困难等问题，这使得通过遗传改造的方式来提高目标化合物产量的策略受到了限制，同时本底产生的代谢物也会对目标天然产物的分离和提取产生一定的干扰。因此，开发生长快速、代谢背景清晰、遗传操作简单的链霉菌底盘细胞作为宿主，能解决天然药物产量低、生产成本高等问题。本文结合前期的研究工作，对链霉菌较小基因组的设计、构建及其在天然产物发掘和生产中的应用进行了综述，以期为利用链霉菌合成天然产物提供参考和借鉴。

阿里地区位于青藏高原西部高海拔地区，自然环境恶劣，但因毗邻尼泊尔、印度和拉达克地区，作为连接中国西藏、中国新疆、中亚、南亚的十字路口，在早期人类的迁移和文化交流中可能扮演着重要的角色。近年来的考古学研究认为早在公元7世纪吐蕃王朝建立之前，阿里地区与克什米尔、尼泊尔、中国新疆等地存在大量文化交流。此外，阿里地区的生业经济也表现出与南亚等地的联系。最新的古DNA研究则从遗传学角度呈现出阿里地区古人群的动态演化历史及与其他地区人群的遗传交流。研究发现高原西部阿里地区古人群的遗传成分主要来自高原南部地区，且高原南部存在多次向西部的人群扩张。同时，阿里地区至少在距今2,300年就开始与邻近的中亚及南亚地区的古人群存在复杂的遗传互动，表明阿里地区与中亚和南亚地区不仅有文化上的互动，而且人群之间亦有着遗传上的交流。本文综合阿里地区古遗传学、考古学及动植物考古等相关研究，系统阐释了高原西部地区古人群的遗传来源、其人群内部的遗传结构，及其与高原其他地区和高原以外地区之间的文化交流和遗传互动等科学问题，为理解青藏高原西部地区古人群迁徙互动历史及其与区域考古文化、生业经济变化模式的复杂关系提供了重要参考。

基因组测序(genome sequencing，GS)是一种全面且系统地检测个体核基因组和线粒体基因组DNA序列的技术，旨在识别遗传变异并研究这些变异在人类健康和疾病发生发展中的作用。作为一种应用越来越广泛的检测技术，GS凭借高通量、高准确性和全面性的优势，为临床诊断提供了重要支持。然而，其复杂的数据分析与解读对专业知识和经验提出了较高要求，也带来了诸多挑战。运用GS技术进行遗传病分子诊断会涉及临床应用的伦理与技术问题，包括知情同意、诊断性数据解读、报告范围和内容等。本专家共识总结了临床基因组测序(clinical GS，cGS)的核心流程，明确了检测范围与技术局限性，提供了数据质控、分析、注释及变异解读的关键步骤，并对报告内容和知情同意的争议性问题展开讨论。本共识旨在帮助相关从业人员正确理解和规范使用临床基因组测序技术，提升遗传病诊断的准确性，优化技术的临床效用，推动医学科学研究的进步。

Nature | 靶向ACLY抑制重塑免疫微环境为肝癌治疗带来新突破

抑制性肿瘤免疫微环境常见于代谢功能障碍相关的脂肪性肝炎诱发的肝癌(MASH-HCC)组织中，然而肿瘤代谢如何影响肿瘤免疫尚不清楚。2025年7月30日，加拿大麦克马斯特大学Gregory R. Steinberg 团队在Nature在线发表了题为“ACLY inhibition promotes tumour immunity and suppresses liver cancer”的研究论文(doi: 10.1038/s41586-025-09297-0)。该研究揭示，抑制ATP柠檬酸裂解酶(ACLY)能够通过增强B细胞在肿瘤组织的浸润，从而抑制肿瘤发展。研究人员发现，在小鼠中敲除Acly基因显著减少MASH相关肝癌的形成。通过进一步筛选，研究人员获得了ACLY的小分子抑制剂EVT0185；该化合物口服即具有显著的抗癌效果。其作用机制在于，EVT0185经SLC27A2催化生成EVT0185-CoA后，能特异性抑制ACLY的CoA结合活性。多组学(整体、单细胞及空间)转录组分析结果表明，ACLY抑制引发的代谢重塑可激活趋化因子CXCL13的表达，增强B细胞浸润，促进三级淋巴结构形成，进而发挥抗肿瘤效应。该研究为开发基于代谢-免疫协同调控的肝癌精准治疗策略提供了重要的理论依据和转化方向。■推荐人：毛显娇，韦永龙

Nature | 构建复合污染降解菌株VCOD-15

工业废水排放、海洋石油泄漏等污染事件造成了大量多种有毒有机物共存的复合污染场地。用微生物的代谢能力降解污染物具有成本低、环境友好的优点，但现有的微生物菌株大多仅能降解一种或一类结构类似的污染物，难以处理复合有机污染。近日，上海交通大学生命科学技术学院、微生物代谢全国重点实验室唐鸿志团队与中国科学院深圳先进技术研究院/中国农业科学院深圳农业基因组研究所(岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心)戴俊彪团队合作，设计构建了能同时降解5种污染物的需钠弧菌(Vibrio natriegens)工程菌株VCOD-15(2025年5月7日发表，doi: 10.1038/d41586-025-01371-x)。装配全局调控因子VchtfoX使得需钠弧菌的自然转化效率提升了5~10倍。来自天然菌株的污染物降解代谢基因经过冗余片段删除、调控元件重置、密码子替换等优化设计并化学合成组装成簇后，通过迭代基因组编辑技术INTIMATE被插入至需钠弧菌染色体上，从而构建了工程菌株VCOD-15。利用生物反应器阵列等装置进行的中试规模实验发现VCOD-15能在来自石油炼化厂废水、氯碱化工厂废水中同时降解甲苯、苯酚、萘、联苯、二苯并呋喃5种污染物，以及降解在高盐土壤中同时存在的多种有机污染物。该研究为多基因簇工程菌株的构建提供了通用技术平台和研究范式，同时为石化、氯碱等高盐废水处理、海上石油泄漏、微塑料污染等全球性挑战提供了生物解决方案。■推荐人：张雷

Science | 肠道共生丝状真菌调控代谢疾病研究获突破

肠道真菌作为与细菌存在显著进化及功能差异的“肠道暗物质”，其独特的系统发育特征使共生真菌分离培养及肠道适应性评估成为拓展功能认知的关键挑战。2025年5月2日，北京大学姜长涛教授、乔杰院士联合团队在Science发表重要成果，首次揭示肠道共生丝状真菌——嗅镰刀菌(Fusarium foetens)通过代谢产物改善代谢相关脂肪性肝炎(MASH)的分子机制(doi: 10.1126/science.adp5540)。研究团队创新开发了基于真菌分离芯片的FOCUS-G系统，成功实现肠道真菌原位培养及共生性评价，突破传统测序技术难以区分环境真菌与肠道共生菌的瓶颈。通过该系统，科学家在结肠厌氧环境中发现可稳定定植的嗅镰刀菌，其分泌的聚酮类代谢产物FF-C1能特异性抑制肠道神经酰胺合成酶CerS6活性，显著降低肠源及循环神经酰胺水平，从而逆转小鼠MAFL-MASH疾病进程。该发现不仅证实丝状真菌在宿主代谢调控中的关键作用，更为靶向CerS6治疗免疫代谢性疾病提供了新策略。此项研究首次构建系统性研究肠道真菌功能的技术体系，突破传统以酵母菌为主的认知局限，揭示真菌-神经酰胺代谢轴在代谢疾病中的核心地位，为开发新型微生物疗法奠定理论基础。该成果由北京大学、北医三院及温州医科大学等多机构合作完成，是继团队发现肠道真菌与多囊卵巢综合征关联后的又一重大突破。■推荐人：张俊霞，张岩

Science | 发现T_reg细胞在感染环境下维持免疫耐受的新机制

在感染期间，免疫系统的核心挑战在于精准区分“自我”与“非自我”，既要清除病原体，又要避免攻击自身组织。调节性T(T_reg)细胞在此过程中发挥了关键作用，但其选择性抑制自身反应性T(T_conv)细胞的机制尚不明确。2025年3月21日，芝加哥大学Peter A. Savage团队在Science上发表了题为“Regulatory T cells constrain T cells of shared specificity to enforce tolerance during infection”研究论文(doi: 10.1126/science.adk3248)。该研究聚焦于前列腺特异性抗原C4/I-Aᵇ复合物，构建了多种基因修饰小鼠模型，系统解析了以T_reg细胞为中心的自我-非自我识别方式。研究发现，在稳态下，多克隆T_reg细胞足以抑制自身反应性T_conv细胞。然而，当感染引发自身抗原异常暴露(如病原体表位模拟或组织损伤导致自身肽释放增加)时，T_reg细胞对具有相同特异性的T_conv细胞的调控成为防止自身免疫的关键：T_reg细胞通过局部空间富集、竞争性消耗局部微环境中的IL-2及抑制T_conv细胞受体(TCR)信号，精准抑制同源T_conv细胞的增殖与分化，但对T_conv细胞所针对的病原体衍生的非自身肽的反应没有影响。此外，该研究还揭示了缺失特异性的T_reg细胞将导致T_conv细胞向炎性效应态和干细胞样记忆态异常分化，最终引发前列腺自身免疫损伤。该研究首次证实T_reg细胞通过空间竞争和信号剥夺实现选择性抑制，而非完全阻断T_conv细胞的激活，在抗炎与防止自身免疫间实现了更优平衡，这为靶向T_reg细胞的疗法设计提供了新思路。■推荐人：高霞霞，孙永华

Science | 激活线粒体DNA转录，为治疗衰老相关的认知衰退提供新的策略

随着年龄的增长，大脑的认知功能逐渐下降，这与神经元和线粒体功能的衰退密切相关。线粒体作为细胞的能量中心，其DNA(mtDNA)的表达对于维持神经元和突触功能至关重要。然而，神经元中的mtDNA水平随年龄增长而下降，导致能量危机，进而影响认知功能。浙江大学脑科学与脑医学学院马欢实验室揭示了一种新的机制，即神经活动驱动的线粒体DNA转录(excitation dependent mitochondrial gene transcription coupling，E-TC_mito)，并展示了通过增强这一过程来改善老年小鼠认知功能的可能性(2024年12月20日在线发表，doi: 10.1126/science.adp6547)。研究人员发现神经元和突触活动可以增强兴奋性神经元中的mtDNA表达，这一过程依赖线粒体钙调蛋白依赖性蛋白激酶II(CaMKIImito)磷酸化线粒体钙单向转运体(MCU)，从而前馈调节线粒体Ca²⁺，进而磷酸化转录因子(Ca²⁺/cAMP反应元件结合蛋白，CREB_mito)，控制mtDNA转录和表达。进一步研究发现，老年小鼠表现出活动依赖型线粒体钙信号和mtDNA表达的减少，提示 E-TC_mito 存在与年龄相关的衰退。通过在老年小鼠中表达一种组成性活性形式的CREB_mito，可以恢复活动依赖的mtDNA表达，增加神经元能量储备，并增强记忆表现。与传统的认知干预方法不同，E-TC_mito途径只影响活动依赖的mtDNA表达，展示了E-TC_mito作为改善认知衰退和治疗年龄相关认知障碍新靶点的良好前景。■推荐人：宋质银

核酸类药物能够在基因水平发挥作用，具有合成简单、易于修饰、特异性高等优势。然而，相对于传统小分子药物，核酸类药物分子量较大、亲水性高且呈负电性，使其在体内组织递送和靶细胞摄入等方面存在障碍。脂质纳米粒(lipid nanoparticles, LNP)能够通过静电相互作用包载siRNA或mRNA，截至2025年4月已有5种相关药物上市，但由于不可避免的免疫原性及肝脾毒性，相关药物多数终止在临床试验初期。核苷(酸)脂材是一类由碱基或核苷(酸)头部、连接基团和脂质尾链组成的两亲性分子，其头部能够通过氢键、π-π堆积作用与核酸碱基结合并自组装形成纳米颗粒或胶束，具有广阔的应用前景。本文总结了基于其联合肽类阳离子脂材的核酸纳米制剂体系研究进展，并从结构表征、分子动力学模拟、体内分布、体内外药效与安全性等方面对相关制剂进行了分析讨论，为改善药物的体内器官及组织有效递送提供新思路。

秀丽线虫(C. elegans)是生物学研究的重要模式生物之一，在自然环境中选择细菌食物来源时表现出明显的偏好，然而食物选择这一与进化优势息息相关的生理现象背后的机制并不完全清楚。乙酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus，Ac)是一种广泛分布于潮湿环境中的革兰氏阴性杆菌。本研究通过比较秀丽线虫在两种细菌食源下的食物偏好性、咽泵频率、体脂含量、寿命长短以及基因表达差异，揭示了秀丽线虫摄食Ac引起脂质代谢变化以及摄食偏好行为，并利用转录组学方法分析了秀丽线虫摄食大肠杆菌OP50和Ac后的基因表达差异，为理解秀丽线虫与微生物互作机制提供了新的视角。

单细胞转录组测序(single-cell transcriptome sequencing, scRNA-seq)通过高通量获取单细胞转录丰度数据，能够深入揭示细胞类型、亚型组成、特异性基因标记及功能差异，广泛应用于动植物发育生物学和重要性状解析等领域。然而，scRNA-seq数据常伴随高噪声、高维度和批次效应等问题，导致大量低表达基因和变异的出现，严重影响数据分析的准确性和可靠性。这不仅增加了数据处理的复杂性，还制约了特征选择和下游分析的效果。尽管已有多种统计推断和机器学习方法用于应对这些挑战，但在细胞类型识别、特征选择以及批次效应校正等方面，现有方法仍存在着局限性，难以满足复杂生物学研究的需求。因此本研究提出了一种创新的单细胞分类方法scIC (single-cell image classification)，将scRNA-seq数据转换为图像形式，并结合深度学习技术进行细胞分类。通过这种图像转换的方式能够更有效地捕捉数据中的复杂模式，进而利用卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)和残差网络(residual network, ResNet)构建高效的分类模型。在测试4种细胞类型(小鼠皮肤基底细胞、小鼠淋巴细胞、人类神经元细胞和小鼠脊髓细胞)的scRNA-seq数据后，分类模型的准确率均超过94%，其中小鼠皮肤基底细胞数据集使用ResNet50模型时的分类准确率高达99.8%。这些结果表明，将scRNA-seq数据进行图像转换并与深度学习技术结合，能够显著提高分类准确性，为解决单细胞数据分析中的关键挑战提供了新思路和有效工具。本研究代码已公开于：https://github.com/Bingxi-Gao/ SCImageClassify。

N⁶-甲基腺嘌呤(m⁶A)修饰是真核生物mRNA中最丰富的修饰形式，对mRNA的剪接、加工、降解和翻译的调控具有关键作用。本文介绍了计算方法在m⁶A修饰研究中的应用，主要有数据驱动的方法预测m⁶A位点以及基于分子动力学方法探究m⁶A相关生物机制。文章首先回顾了m⁶A检测技术的发展历程，阐述了相应的数据处理方法，并整理了现有公开数据集，为计算模型的构建奠定数据基础。接着重点讨论机器学习与深度学习模型在m⁶A位点预测中的研究进展。最后描述了分子动力学模拟在解析m⁶A相关分子机制的贡献，展示了计算方法如何促进对这一复杂的表观遗传调控过程的理解。通过系统梳理相关内容，本文深入探讨了计算方法在m⁶A修饰领域的最新研究进展及其应用价值，为m⁶A相关的深入研究提供新的思路与启示。

灰尘中的微生物信息与地理位置密切相关，能为侦查破案提供线索，在法庭科学领域具有重要应用价值。然而，利用宏基因组数据集中微生物群落特征推断地理位置的可行性尚未得到充分探索。本研究从中国北部、东部、西南部和西北部四个具有明显地理和气候差异的城市中采集了170份城市住宅小区的环境灰尘样本，并对所有样本进行宏基因组鸟枪测序，以揭示微生物组成的差异。共注释获得41,029个物种，其中细菌占93.39%，真核生物占6.37%，并发现少量的病毒(0.21%)和古菌(0.03%)。结果表明，四个城市之间的微生物群落组成存在显著差异，这些差异可以实现四个城市环境样本的有效区分(R²=0.870，P<0.001)。通过过滤所有样本中检出率低于10%的物种，进一步提高了城市间的区分效果(R²=0.948，P<0.001)，并筛选出127个具有城市代表性的差异物种。每个城市都拥有独特的微生物群落，包括特有物种和相对丰度较高的分类单元，这些特征共同构成了城市特有的微生物图谱。所有样本按7∶3的比例随机分为训练集和测试集。通过SourceTracker、FEAST、LightGBM、随机森林(random forest)和支持向量机(support vector machine, SVM)五种机器学习模型对51个随机测试集来模拟预测未知来源的环境样本地理分区，平均准确率分别达到了88.89%、92.16%、98.04%、99.35%、69.28%。这些结果构成了中国四个城市的微生物遗传图谱，突出了不同城市微生物分类特征的显著差异，并为城市尺度的灰尘样本溯源提供了一种方法。

遗传转化技术是现代生物学和农业生物技术的核心工具。近年来，发育调节因子(developmental regulatory factors，DRs)在提升作物遗传转化效率方面显示出巨大潜力。本文系统回顾了主要的作物遗传转化方法，包括农杆菌介导的转化和基因枪法，探讨了当前遗传转化过程中存在的瓶颈，如转化效率低、基因型依赖性强和再生能力不足等。随后，详细论述了几类重要的发育调节因子及其在提高遗传转化效率、克服基因型依赖性、增强再生能力等方面的最新应用进展；同时，对发育调节因子的未来应用前景进行了展望，强调了其在精准基因编辑、功能基因组学、合成生物学以及作物遗传改良等领域的重要应用潜力。通过对发育调节因子的深入研究，作物遗传转化的瓶颈有望得到有效突破，从而推动作物科学和农业生物技术的进一步发展。

水稻的单株产量主要由分蘖数、穗粒数和粒重等三要素决定，并且这3个因素相互联系、相互制约和相互补偿，尤其是穗数和每穗粒数有较大的负相关，只有在各因素协调发展的情况下，才能获得高产。由于调控途径和通路之间的复杂性，水稻穗发育的调控机制仍未得到全面解释，需要进一步研究。本研究对东北优异粳稻品种空育131的EMS诱变体库进行筛选，鉴定出2个株高和每穗粒数均显著增加、分蘖减少的突变体，将其命名为hry1-1 (height, reduced tiller, yield 1-1)和hry1-2。与野生型相比，hry1-1和hry1-2突变体的株高、单株产量、穗长、每穗粒数、粒长、粒宽和粒厚等性状均显著增加，而分蘖数显著下降。遗传分析结果显示，hry1-1和hry1-2为等位变异突变体，其表型是由单个核基因隐性突变造成的。基于重测序的MutMap分析和图位克隆，本研究将HRY1基因定位在水稻第1号染色体上M33~M28标记之间576 kb物理区间内。细胞学分析结果表明，hry1突变体幼穗分化过程中具有更高的细胞分裂频次。此外，hry1突变体中细胞周期蛋白相关基因CycAs、CycBs、CycDs和CDKs等表达量显著高于野生型，表明HRY1可能通过调控细胞分裂影响水稻的穗发育和产量。综上所述，HRY1基因在水稻穗分化和发育调控过程中具有的重要作用，将为水稻高产稳产的分子设计育种提供新基因和思路。

染色质相关RNA(chromatin-associated RNAs，caRNAs)是一类与染色质结构及功能密切相关的RNA，通过顺式、反式或顺-反式联合的方式与染色质互作，从而调控基因表达，保证细胞过程的有序进行。N⁶-甲基腺苷(N⁶-methyladenosine，m⁶A)是真核生物RNA中普遍存在且动态可逆的一种表观遗传修饰，在多种生物学过程中发挥重要的调控作用。caRNAs的m⁶A修饰能在转录水平调控染色质可及性与基因表达，维持机体的正常生命功能。本文对m⁶A修饰的caRNAs与染色质的互作机制及其对基因表达的作用进行了总结，以期为解析基因转录调控的分子机理提供科学依据与思路。

植物小RNA (small RNA, sRNA)是植物基因表达调控及基因组稳定性的关键调控因子。根据产生途径及作用方式的不同，其主要分为微小RNA (microRNA，miRNA)和小干扰RNA (small interfering RNA, siRNA)两大类。这些不同类型的sRNA依赖多种加工蛋白产生，也依赖不同效应蛋白帮助其发挥功能，并以不同的方式广泛地参与植物各类发育调控与环境响应的过程。近年来，多物种中的高通量测序数据鉴定到了越来越多新型植物sRNA，sRNA在拟南芥(Arabidopsis thaliana)及各类作物中的研究进展也促进了对其产生方式、调控模式及其生物学功能的深入理解。本文系统综述了不同类型植物sRNA的研究进展，主要包括其生物合成途径、作用机制与生物学功能，并结合现有技术讨论了植物sRNA在农业中的应用方式及其作为新型RNA农药的应用前景，旨在为植物sRNA的深入研究及农业应用提供理论基础。

不同灵长类物种中存在体型上的显著差异，为探究影响灵长类体型演化的相关基因，选取6种体型差异显著的灵长类物种，通过比较基因组、分子进化和转录组学的分析手段筛选到Bcl-2基因对灵长类体型有显著的影响。结果显示，Bcl-2基因表达量与体型大小呈正相关，并且其在不同体型物种中经历了差异化的自然选择。群体遗传分析发现，Bcl-2特定SNP位点与体型进化相关，细胞实验证实该基因通过调控Wnt/β-catenin和BMP等通路影响成骨细胞增殖。多组学综合分析还表明，Bcl-2表达水平随体型增大而升高，在体型差异大的物种间表现出显著的选择信号和理化性质差异。基因功能研究表明，Bcl-2通过调控骨骼发育相关通路在体型演化中发挥关键作用。本研究揭示了Bcl-2作为关键调控因子，通过影响细胞凋亡、骨骼发育和代谢等过程参与灵长类体型适应性进化。本研究从进化遗传学角度揭示了导致灵长类体型差异的分子机制，为理解灵长类体型演化提供了新见解。

作为表观遗传的重要研究内容，小非编码RNA (small non-coding RNAs，sncRNAs)在雄性生殖正常发育和代际遗传中发挥着重要的调控作用。研究表明，哺乳动物雄性生殖细胞中高度表达的小非编码RNA包括miRNA、piRNA和tsRNA等，在维持雄性生殖细胞发育和精子发生等过程中发挥重要作用。sncRNAs通过调控基因表达、影响蛋白翻译、改变精子表观遗传修饰等方式参与维持不同阶段的雄性生殖发育过程，其表达异常与雄性不育密切相关。此外，越来越多的证据表明，环境暴露影响精子的表观遗传修饰，这种表观遗传修饰的变化常导致后代表型发生改变。本文系统总结了雄性生殖细胞中sncRNAs的种类及其发挥的功能，介绍了各种因素环境暴露引起的代际遗传中sncRNAs的作用，以期为雄性生殖健康的研究提供新的视角和理论依据，为预防和治疗雄性不育及相关生殖疾病提供潜在的靶点和策略。

籽粒大小是水稻产量的关键决定因素之一，挖掘调控水稻籽粒大小的基因并解析其分子机制，对水稻精准育种具有重要意义。本研究通过EMS诱变粳稻品种ZH11，获得一个籽粒变窄变长的突变体nlg1(narrow and long grain 1)。扫描电镜观察发现nlg1成熟颖壳外表皮纵向细胞数目增加，横向细胞数目减少且细胞宽度变窄，表明NLG1基因可能通过调控颖壳细胞的增殖和扩展影响籽粒大小。结合基因组重测序和MutMap分析，将候选基因定位为LOC_Os09g27590(即已报道的GS9)，该基因编码一个结构域功能未知的蛋白。在nlg1突变体中，GS9基因第一个外显子插入一个碱基C，导致移码突变和蛋白翻译提前终止。遗传互补实验证实NLG1基因能够恢复nlg1突变体的表型。因此，本研究鉴定了一个新的GS9等位突变，为深入解析GS9调控籽粒大小的分子机制提供了新线索，同时为水稻分子设计育种提供了重要的基因资源和理论依据。

高度精准调控的蛋白质合成是维持生命体稳态和功能的重要保障，丙氨酰tRNA合成酶(alanyl-tRNA synthase, AARS1/2)在这一过程中发挥着至关重要的作用。AARS1/2是一类在细胞中合成丙氨酰tRNA的酶，参与基因编码蛋白质的合成，同时也催化蛋白质的赖氨酸丙酰化，从而调节蛋白质功能。本文综述了AARS1/2在蛋白质错误翻译引发疾病进程及其在代谢-免疫交互网络调控中的研究进展，以期更好地理解AARS1/2的病理生理学机制，并为开发潜在治疗药物提供参考。

培育多年生水稻新品种，实现“一种(年)多收”的节本增效种植模式是保障国家粮食安全最经济实惠的策略之一。本文对多年生水稻进行了分子图谱构建与分析，以期阐明多年生水稻微卫星位点的遗传规律。以2份多年生水稻构建2个半同胞(“黄糯2号/协青早B”和“长白7号/协青早B”) F₂群体为研究材料，绘制了两张分子图谱，分别包含108个和109个SSR标记，覆盖基因组全长2,036.10 cM和1,878.23 cM，标记间平均图距分别为18.85 cM和17.23 cM。卡方测验发现(P<0.05)，两群体基因型χ²值分别为134.85和291.02，极显著偏向父本“协青早B”。两图谱各连锁群基因型χ²值介于2.23~175.67和4.53~191.52，其中“黄糯2号”图谱第1、2、3、4、6、8、9、10和12连锁群基因型偏离孟德尔比，“长白7号”图谱第1、2、3、5、6、7、9、11和12连锁群基因型偏离孟德尔分离比。“黄糯2号”群体有38个单株基因型显著或极显著偏离孟德尔分离比，“长白7号”群体有47个单株基因型显著或极显著偏离孟德尔分离比。“黄糯2号”图谱有32个标记显著或极显著偏离孟德尔分离比，成簇分布在第3、4和6连锁群；“长白7号”有44个标记偏离孟德尔分离，成簇分布在第3、5、6、7、9和12连锁群。本研究为多年生水稻有利基因挖掘与种质资源创新利用奠定了基础。

在法庭科学领域，犯罪现场的混合DNA证据常包含多个个体遗传信息，其准确解析是案件侦破和司法裁决的关键。随着法医遗传学技术的发展，虽检测能力有所提升，但多供者分型解析仍存在瓶颈，传统方法难以同时精准推断嫌疑人基因型及贡献比例，无法满足复杂混合样本解析的高要求。针对上述问题，本文提出基于概率残差优化的伽马分布连续模型算法，通过构建两步概率评估架构，先基于等位基因排列组合生成候选基因型组合并计算初步贡献比例，再引入伽马分布假设构建概率密度函数，动态优化形状参数α和尺度参数β以计算残差概率权重，经迭代式极大似然估计同步优化基因型组合与贡献度参数，结合群体基因频率数据库输出最大似然值解析结果。该算法可为司法鉴定提供可量化评估的可靠工具，显著提升复杂混合样本解析准确性，增强混合DNA辅助侦查效能，对推动法庭科学技术进步、保障司法公正意义重大。

RNA干扰(RNA interference，RNAi)是一种由双链RNA (double-stranded RNA，dsRNA)产生的小RNA介导的基因沉默机制，能够引发特定基因的沉默。当病毒入侵后，病毒复制产生的dsRNA会被宿主细胞内的Dicer蛋白切割，产生病毒来源的小干扰RNA (virus-derived small interference RNAs，vsiRNA)，并通过RNAi对病毒RNA进行切割清除，产生抗病毒作用。因此，RNAi在病毒感染过程中也被认为是一种高效的抗病毒免疫途径。然而，病毒在长期的进化过程中也产生了多种拮抗RNAi的途径，如通过编码特定的RNAi抑制蛋白(viral suppressor of RNAi，VSR)靶向拮抗该过程中的关键分子。研究表明，利用特异性靶向VSR来设计药物，可以在宿主细胞内“解锁”RNAi抗病毒功能，表现出极具潜力且相对广谱的抗病毒作用。此外，病毒感染也会受到一些宿主或病毒来源的微小RNA (miRNA)的调控，miRNA在病毒感染中的作用也为抗病毒治疗提供了新的靶点。本文综述了RNAi在抗病毒免疫中的作用机制、研究进展及其在抗病毒治疗中的应用前景，以期为抗病毒免疫研究和治疗提供理论支持。

核型分析作为产前诊断常规项目应用于遗传学诊断和遗传咨询。染色体多态性在核型分析中很常见，但因缺乏以图示为参照的多态性判断标准，使各实验室对同一染色体变异是否应判断为多态性以及用什么符号表达多态性存在差异，从而影响核型分析报告的互认及多态性的临床解读。本共识通过采集已确诊的各种多态性核型图，研究其在不同显带技术中的形态特征，比较各种多态性的G带、C带和N带的特征异同，确认多态性G带特征，并参照《人类细胞基因组学国际命名体系(ISCN 2024)》(An International System for Human Cytogenomic Nomenclature，ISCN 2024)进行多态性归类，提出判断标准、鉴别流程、知情告知和临床解读模式，以规范多态性判别，促进核型分析报告互认，确保遗传咨询结果一致，解决本行业长期困扰的多态性判断标准缺乏和同一多态性被不同解读的遗传咨询问题。