Nat. Genet.：利兹大学等发现新的肌肉修复基因

来自利兹、伦敦和柏林的一个国际研究团队近日发现了肌肉干细胞的更多相关功能，这得益于下一代DNA测序技术。此项研究成果具有重要意义。

这项工作,由利兹大学医学院和柏林夏丽特医学院合作完成,该研究的成果刊登在11月20日的《自然-遗传学》（Nature Genetics）杂志上。

研究人员调查了多个孩子患有渐进性肌肉疾病的家庭。孩子们全身的肌肉尤其是呼吸肌的损伤使他们依赖轮椅和持续机械通气。因为食管无法正常工作，孩子们也不得不进行食管喂食。

是用下一代DNA测序技术，科学家发现一个英国大家庭的MEGF10基因缺陷，进一步研究发现，欧亚家庭也有类似的情况。

他们的研究工作意味着为这种恶化情况进行精确基因检测与诊断将成为可能。

正常情况下，MEGF10基因在肌肉干细胞中发挥重要的功能。这些也称为“卫星细胞”，因为它们附着在肌纤维的外表面，在那里他们通常地保持着不活动。如果肌纤维受到损伤，卫星细胞成为活化状态，开始分开，然后与肌纤维融合。MEGF10在这个融合过程中发挥重要作用，因为它为卫星细胞的附着提供了粘性表面。

既然机体肌肉约占人体体重的40%，也是人体最大的器官，在日常生活中必须保养肌肉。MEGF10 在再生过程也发挥作用，衰竭导致的渐进性肌无力不但存在于躯体与四肢肌肉中，也存在于肌肉细胞中，在内部器官也被发现有。

来自Charité神经儿科与神经治疗临床研究中心的Markus Schuelke教授，与来自利兹大学分子医学学院的Colin A. Johnson教授，是该项目常的联合主任，他们都强调基因组分析新方法的关联性。他们指出：“这些方法使我们能在相同时间内以可以支付的价格对成百上千的基因进行测序。这使临床医生和研究人员能对单个病人寻找遗传缺陷。对于患有不能治疗的罕见遗传疾病的家庭，这是个好消息。许多患者和其父母亲，也就是背负着漫长疾病诊断历程的人们，现在可以期望在不久的将来能够找出病因。(生物谷 Bioon.com)

本文来自生物谷论坛生命科学论坛【谷友译站】谷友”lindamo100001″的翻译，转载请注明来自生物谷。

Mutations in MEGF10, a regulator of satellite cell myogenesis, cause early onset myopathy, areflexia, respiratory distress and dysphagia (EMARDD)

Clare V Logan,Barbara Lucke,Caroline Pottinger,Zakia A Abdelhamed,David A Parry, Katarzyna Szymanska, Christine P Diggle, Anne van Riesen, Joanne E Morgan, Grace Markham, Ian Ellis, Adnan Y Manzur,Alexander F Markham, Mike Shires, Tim Helliwell,Mariacristina Scoto,Christoph Hübner, David T Bonthron, Graham R Taylor, Eamonn Sheridan, Francesco Muntoni,Ian M Carr, Markus Schuelke,& Colin A Johnson,

Infantile myopathies with diaphragmatic paralysis are genetically heterogeneous, and clinical symptoms do not assist in differentiating between them. We used phased haplotype analysis with subsequent targeted exome sequencing to identify MEGF10 mutations in a previously unidentified type of infantile myopathy with diaphragmatic weakness, areflexia, respiratory distress and dysphagia. MEGF10 is highly expressed in activated satellite cells and regulates their proliferation as well as their differentiation and fusion into multinucleated myofibers, which are greatly reduced in muscle from individuals with early onset myopathy, areflexia, respiratory distress and dysphagia.

生物谷原文链接

英国科学家发现青蛙皮肤提取物可治疗癌症

英国贝尔法斯特女王大学的药剂师们近日在青蛙和蟾蜍皮肤中发现可遏制肿瘤扩散、最终可能导致肿瘤被扼杀的蛋白质。

小学时候老师就告诉我们青蛙是益虫，是庄稼的保护神，让大家都来保护人类的朋友。近日，英国科学家又在这些可爱的小东西身上发现了另一大益处——其粘滑皮肤中的两种蛋白质可以阻止癌细胞的生长，这为癌症患者带来了新的希望。

据英国《每日电讯报》网站11月16日报道，这是英国贝尔法斯特女王大学的药剂师们在对青蛙和蟾蜍的皮肤进行研究后发现的。在从青蛙和蟾蜍的皮肤中提取的蛋白质中，他们发现有两种蛋白质可以切断癌细胞生长和扩散所需要的血液，同时可以阻止肿瘤内血管的生长。“大部分恶性肿瘤生长到一定大小、通常是3毫米之后，就需要有血管向肿瘤内生长，以提供必需的氧气和营养，所以遏制血管的生长也就阻止了肿瘤的扩散，最终导致肿瘤被扼杀，”该科研小组的组长、贝尔法斯特女王大学的教授克里斯·肖在接受印度媒体采访时说。

研发人员表示，他们已经在老鼠身上进行了试验，结果证明定时向老鼠体内注射取自青蛙皮肤的蛋白质可以减缓肿瘤中血管的生长速度。“因为这种治疗方法目标明确，只采用纯天然的蛋白质，所以几乎是无毒的，而且副作用少，”克里斯教授介绍道。他们因这一研究成果获得了一笔可观的奖金，可以推动他们将研发继续下去。同时英国和印度政府也对该研究给予了支持，可能会加速基于该研究成果而制造的新药的研发。

研发团队与印度国立免疫学研究所（India’s National Institute of Immunology）在印度首都新德里展开合作，为人体临床试验阶段做好准备。

印度国立免疫学研究所的阿瓦希沙·苏洛利亚（Avadhesha Surolia）教授在接受媒体采访时表示，他已经从世界各地的青蛙体内提取了大量的这种多肽蛋白质，预计在4到6个月内将其用于人体试验。其中一部分用于治疗卵巢癌的试验，另一部分已经被确定用于治疗宫颈癌。“我们希望治疗性疫苗在未来4年能够问世，”苏洛利亚说。

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英国《每日电讯报》网站相关报道（英文）

科学网原文链接

50USA生物学排名

Rank	College name		Score
#1	Stanford University	Stanford, CA	4.9
#2	Harvard University	Boston, MA	4.8
#2	Massachusetts Institute of Technology	Cambridge, MA	4.8
#2	University of California–Berkeley	Berkeley, CA	4.8
#5	California Institute of Technology	Pasadena, CA	4.7
#5	Johns Hopkins University	Baltimore, MD	4.7
#7	Princeton University	Princeton, NJ	4.5
#7	Scripps Research Institute	La Jolla, CA	4.5
#7	University of California–San Francisco	San Francisco, CA	4.5
#7	Yale University	New Haven, CT	4.5
#11	Cornell University	Ithaca, NY	4.4
#11	Washington University in St. Louis	St. Louis, MO	4.4
#13	Duke University	Durham, NC	4.3
#13	University of Chicago	Chicago, IL	4.3
#15	Columbia University	New York, NY	4.2
#15	Rockefeller University	New York, NY	4.2
#15	University of California–San Diego	La Jolla, CA	4.2
#15	University of Washington	Seattle, WA	4.2
#15	University of Wisconsin–Madison	Madison, WI	4.2
#20	University of California–Davis	Davis, CA	4.1
#20	University of Michigan–Ann Arbor	Ann Arbor, MI	4.1
#20	University of Pennsylvania	Philadelphia, PA	4.1
#20	University of Texas Southwestern Medical Center–Dallas	Dallas, TX	4.1
#24	University of California–Los Angeles	Los Angeles, CA	4.0
#24	University of North Carolina–Chapel Hill	Chapel Hill, NC	4.0
#26	Baylor College of Medicine	Houston, TX	3.9
#26	Cornell University (Weill)	New York, NY	3.9
#26	Northwestern University	Evanston, IL	3.9
#26	University of Texas–Austin	Austin, TX	3.9
#30	University of Colorado–Boulder	Boulder, CO	3.8
#30	University of Illinois–Urbana-Champaign	Urbana, IL	3.8
#32	University of Minnesota–Twin Cities	St. Paul, MN	3.7
#32	Vanderbilt University	Nashville, TN	3.7
#34	Brown University	Providence, RI	3.6
#34	Case Western Reserve University	Cleveland, OH	3.6
#34	Dartmouth College	Hanover, NH	3.6
#34	Emory University	Atlanta, GA	3.6
#34	Indiana University–Bloomington	Bloomington, IN	3.6
#34	University of Alabama–Birmingham	Birmingham, AL	3.6
#34	University of Arizona	Tucson, AZ	3.6
#34	University of California–Irvine	Irvine, CA	3.6
#42	Mayo Medical School	Rochester, MN	3.5
#42	Mount Sinai School of Medicine	New York, NY	3.5
#42	Pennsylvania State University–University Park	University Park , PA	3.5
#42	Rice University	Houston, TX	3.5
#46	Carnegie Mellon University	Pittsburgh, PA	3.4
#46	Michigan State University	East Lansing, MI	3.4
#46	Ohio State University	Columbus, OH	3.4
#46	University of California–Santa Barbara	Santa Barbara, CA	3.4
#46	University of Florida	Gainesville, FL	3.4
#46	University of Georgia	Athens, GA	3.4
#46	University of Massachusetts Medical Center–Worcester	Worcester, MA	3.4
#46	University of Pittsburgh	Pittsburgh, PA	3.4
#46	University of Southern California	Los Angeles, CA	3.4
#46	University of Virginia	Charlottesville, VA	3.4

帮我买个单

         ——中国最佳故事
    （作者只写了一页纸,己将中国社会的整个”结构”写了出来）
    同学聚会，自从毕业后，好多同学都混得有模有样，我却默默无闻，在一家工厂当制图员，每月和丈夫一起靠着不多的收入共同撑着这个家。我本不打算去，可禁不起同学们的一片盛情，只好答应。丈夫正在帮儿子复习功课，儿子就要上初中了，为了上一所好中学，这段时间丈夫没少操心，东奔西走，至今还没着落呢。
     看了儿子一眼，我走出了家门。天安酒店是高级酒店，我走进包房的时候，同学们都已到齐。还没坐稳，一张张名片就飞了过来，一看一个个不是总经理就是带长的，就连以前成绩总是甩尾的阿军也当上了派出所所长。望着服务小姐端上眼花缭乱的菜肴，我真感叹自己孤陋寡闻，光这一桌就足以抵我三个月的收入了。阿军像宴席的主人一样不停地招呼大家吃，不时地为这个斟酒、为那个夹菜，嘴里还说：”只管吃，算我的。”大伙也没任何拘束，一 轮接一轮地交杯把盏、海阔天空地闲聊。酒足饭饱之后，天色已不早，此次聚会该结束了。可究竟谁埋单，我看大伙好像都没有要慷慨解囊的意思。这时候阿军掏出手机，按了一串号码，然后说：”小李，今晚所里扫黄抓到人没有？哦！刚抓到———好！好！ 随便送一个到天安酒店来给我埋单。”说完，他得意地把手机放进了口袋，一旁的同学跟着哄笑起来。
      十五分钟不到，一个中年人就进来了，他看了账单，不禁皱了皱眉头，看来他身上的现钞也不足。他随即也拿出手机，拨了一串号码，说：”廖工吗？我是马校长呀！你儿子要转学读我们学校的事，我今天就给你拍板定下来了……不过我今晚请朋友吃饭，你过来埋单好吗？在天安酒店2０３包厢……”二十分钟后，有人敲了敲包厢的门，门被打开了。当我见到戴着副高度近眼镜的丈夫站在门口时，我晕倒了……
戴着高度近视眼镜的廖工到了天安酒店203包厢准备买单，服务小姐递过记菜单说：“先生您好！一共是玖仟拐佰拐拾拐元，如要刷卡请随我到楼下服务台。”廖先生一听额头直冒汗，“天呐！哪有吃饭这么多钱的啊！我又没卡，又没带这么多现金，怎办呀？！”心里急着，脚步也不知不觉的随着服务小姐的牵引来到了服务台旁边。突然肩膀被人拍了一下，廖先生转身一看，原来是衣着华贵、满身名牌的李女士。李女士一见廖先生显得特别的兴奋：“哎呀！亲爱的，你到这里吃饭也不通知我一声，真是讨厌。”廖先生和李女士是一年前一个偶然的机会在网聊上认识，李女士有的是钱，只是缺少廖先生这么腼腆、好玩的红颜知己，于是李女士就霸王硬上弓干脆把廖先生占为已有。她说：“你这么呆头呆脑的站在这里想干何事呀？”廖先生说：“请朋友吃饭，没带足钱焦急。”“多少？”“要9888元呀。”“就这么个小事就把你急的，真是的！”李女士拿起手机也拨了一串号码嗲声嗲气说：“老公呀，在哪呀？我现在跟老同学吃饭忘了带钱，怎么办呢？就天安酒店203，你马上过来！不多，就两万块。什么呀？你不过来我等下就上办公室找你！你看着办吧。”政法委书记、公安局长老吴挂了小三李女士电话，无奈的走出会议室给派出所长阿军打了电话：“这样吧，我现在正主持《忠诚如山、感恩奉献》的主题大会，没办法走开，我有客人在天安酒店吃饭，你马上赶过去，203 包厢，先把单埋了，不得有误！”

人体有望再生的五个器官：在实验室里培育肺脏

据《大众机械》杂志报道，海星、火蜥蜴和涡虫类扁虫有一个神奇的共性：它们身体失去的部分可以再长出来。虽然人类或许永远不能拥有同样的能力，但是，科学家正在想方设法利用干细胞或开启细胞再生和成长的技术创造各种替换组织。可能不久的将来“人类备用组织”就会变成现实。

1.受损心脏补丁

早期用胚胎干细胞培育心脏修复补丁的努力一直不成功，因为氧气和营养物质只能穿透补片的 外层，补片中心的细胞会死掉。华盛顿大学的研究人员试验了一项新技术，他们把脉管细胞的干细胞和来自干细胞的心肌细胞混合一起。其结果是这种心脏组织补片 形成血管网，保持它们活着和获得营养。给老鼠植入组织补片后，新的血管网与现有的血管成功连接，这一试验为这种补片将来为人类受损心脏提供长期修补解决方 法带来希望。

2.在实验室里培育肺脏

从理论上讲，胚胎干细胞可转变成数百种不同的组织，但实际上，让它们成为一种组织并非易 事。不过，布鲁塞尔自由大学的研究人员还是设法把人类干细胞转变成了肺上皮组织。他们的秘诀何在？他们在一个模拟人类气管的气液界面培养皿中培养了干细 胞，让细胞分化成适合这种环境的组织。如果实验室培育的肺能顺利通过临床研究，那么囊肿性纤维患者和其他肺病患者将不必做肺移植手术。

3.脊髓再生

脊髓损伤被认为是永久性的，因为一旦受损后神经系统就会生成厚厚的疤痕组织，这会阻止新 神经再生。佐治亚理工学院和埃默里大学的研究人员分离出一种能慢慢消除疤痕组织的稳定的酶，这种酶能让身体自然修复机制起作用。生物医学工程师拉维·贝拉 姆科达说：“修复脊髓损伤将采取综合治疗，控制损伤后发炎，克服疤痕的抑制并刺激神经。这项研究使得脊髓损伤的修复迈进了一大步。”

4.培育备用手和腿

斑马鱼可以再生受损的鳍和身体的其他部分，但是，很多年来无人知道赋予斑马鱼这种能力的 是什么。现在，萨克生物研究学院的研究人员揭开了这种再生的秘密。斯科特·斯图尔特和他的研究人员发现斑马鱼的鳍被切除后，叫做demethylases 的酶就会帮助打开能解码失去鳍的发育的基因，促进该区域的细胞再生鳍。如果人类肢体发生类似过程的话，科学家就向再生被截肢的手臂和腿的胜利迈进了一步。

5.植入天然乳房组织

今天的乳房和软组织植入技术仍有缺陷：盐水乳房假体会爆炸，身体有时会排斥或再吸收外来 组织植入物。哥伦比亚大学组织工程师杰里米·马奥找到了一种可替代硅胶假体和盐水假体的方法，使用自体脂肪干细胞培育植入物。马奥把干细胞放在水凝胶物的 通道中，加入血管生长因子，这样能确保成长中的软组织获得足够的血液循环以保持活着状态。 

《科学》：科学家完成玉米全基因组测序

这一成果有望用于培育更高产的玉米品种

美国研究人员11月19日宣布，他们已经完成了玉米的全基因组测序工作，这一成果有望用于培育更高产的玉米品种。

来自美国圣路易斯华盛顿大学、亚利桑那大学等机构的150名研究人员历时4年多完成了这一项目。他们以代号为B73的玉米品种为研究对象进行测序。结果显示，玉米共有10对染色体，约3.2万个基因，23亿个碱基，是目前已测序的植物中基因数量最多的品种。

测序还发现，玉米基因组中85%的碱基序列是重复的，在玉米的27个自交系中出现了数百万个基因变异。

项目负责人、圣路易斯华盛顿大学基因组测序中心主任理查德·威尔逊说，完成玉米全基因组测序将使培育更高产、耐热、耐旱的玉米新品种变得更加容易。相关数据公布在互联网上后，种子企业和玉米基因专家可以利用这些数据寻找其中意的基因。

这项研究成果将刊登在20日出版的新一期美国《科学》杂志上。

玉米全基因组测序项目始于2005年，美国国家科学基金会、农业部、能源部为这个项目提供了2950万美元的经费。

玉米是世界主要农作物之一，在很多国家被广为种植。美国是世界上玉米产量最大的国家，每年约出产2亿吨玉米，占世界总产量的40%以上。

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《科学》发表论文摘要（英文）

Sci. Signal.：蛋白激酶G对脂肪调节起重要作用

今年早些时候，美国等国研究人员相继发现，不仅新生儿体内有可燃烧脂肪并产生热量的棕色脂肪细胞，成人体内也有这种细胞，只不过不太活跃。德国研究人员日 前又报告说，他们发现一种蛋白激酶，对棕色脂肪细胞的产生和功能有重要调节作用。通过激活这种蛋白激酶信号通路，或许有助于找到减肥新法。
棕色脂肪细胞和白色脂肪细胞扮演着不同的角色。白色脂肪细胞的主要功能是储存脂肪，而棕色脂肪细胞则将脂肪转化为热量。以往人们认为新生儿有许多棕色脂肪 以帮助他们保暖，但棕色脂肪会随着人的成长而迅速消失。今年，研究人员发现成人颈部也有棕色脂肪细胞储存，但体重过重的人这些棕色脂肪细胞很不活跃，甚至 完全缺失。
德国波恩大学日前发表公报说，该大学和德国其他一些研究机构合作研究发现，由蛋白激酶G（PKG）调控的一个信号通路可调节脂肪组织干细胞分化为棕色脂肪细胞。此外，蛋白激酶G还可使棕色脂肪细胞对胰岛素敏感，由此蛋白激酶G可对燃烧的脂肪量起调节作用。
研究人员估计，成人棕色脂肪组织失调会导致体重过重。如果人体这种“天然加热器”能被重新激活，则可以找到一种理想的“以肥治肥”的减肥法。按研究人员估算，50克活跃的棕色脂肪组织就可以将人体静态能量消耗值提高20％。 

Sci. Signal., 1 December 2009 DOI: 10.1126/scisignal.2000511
Protein Kinase G Controls Brown Fat Cell Differentiation and Mitochondrial Biogenesis
Bodo Haas1, Peter Mayer2*, Katja Jennissen1*, Daniela Scholz1, Mauricio Berriel Diaz3, Wilhelm Bloch4, Stephan Herzig3, Reinhard F?ssler5, and Alexander Pfeifer1,6
1 Institute for Pharmacology and Toxicology, Biomedical Center, University of Bonn, 53105 Bonn, Germany.
2 Federal Institute for Drugs and Medical Devices, 53175 Bonn, Germany.
3 Molecular Metabolic Control, DKFZ-ZMBH Alliance, German Cancer Research Center (DKFZ) Heidelberg, 69120 Heidelberg, Germany.
4 Department of Molecular and Cellular Sport Medicine, German Sport University, 50933 Cologne, Germany.
5 Department of Molecular Medicine, Max Planck Institute of Biochemistry, 82152 Martinsried, Germany.
6 Pharma-Center, University of Bonn, 53105 Bonn, Germany.
Abstract: Brown adipose tissue (BAT) is a primary site of energy expenditure through thermogenesis, which is mediated by the uncoupling protein–1 (UCP-1) in mitochondria. Here, we show that protein kinase G (PKG) is essential for brown fat cell differentiation. Induction of adipogenic markers and fat storage was impaired in the absence of PKGI. Furthermore, PKGI mediated the ability of nitric oxide (NO) and guanosine 3′,5′-monophosphate (cGMP) to induce mitochondrial biogenesis and increase the abundance of UCP-1. Mechanistically, we found that PKGI controlled insulin signaling in BAT by inhibiting the activity of RhoA and Rho-associated kinase (ROCK), thereby relieving the inhibitory effects of ROCK on insulin receptor substrate–1 and activating the downstream phosphoinositide 3-kinase–Akt cascade. Thus, PKGI links NO and cGMP signaling with the RhoA-ROCK and the insulin pathways, thereby controlling induction of adipogenic and thermogenic programs during brown fat cell differentiation.

FASEB Journal：找到控制雄性产生精子关键基因

《美国实验生物学会联合会杂志》（FASEB Journal）12月刊上刊登了一篇研究报告称，科学家已经发现**中的雄性激素控制精子生成和男性生育的机理，男性可能采用和女性类似的方式避孕。这 个发现同时也给那些精子数量少和无生育能力的男性带来了希望。虽然上述结果只在小鼠上进行了验证，在其它哺乳动物例如人类身上也可能得到类似结果。
米歇尔·威尔士（Michelle Welsh）博士是论文的合著者，他来自英国爱丁堡的女王医学研究院生殖生育学中心，他说：“这项研究给我们提供了一个新的机会，让我们可以了解雄性激素是如何控制精子产生的，这机理可以为男性不育治疗提供新的思路，同时，为研制出新型男性避孕药提供新的启示。”
威尔士和同事用两组老鼠来进行了研究。第一组老鼠是正常鼠群。第二组老鼠**管周肌样细胞中缺少一个基因，这个基因是用来为男性荷尔蒙受体编码的，相比拥有正常基因组的老鼠来说，缺少基因组老鼠精子产生量将大幅减少，并导致不育。
医学博士杰拉德·韦斯曼（Gerald Weissmann）是《美国实验生物学会联合会杂志》的主编 ，他说：“尽管女性避孕药在60年代以来就已经开始使用，而类似的男性避孕药却一直没有研究出来。这个新研究结果不仅是针对雄性激素和它们的细胞而得到的新型男性避孕药，它同时有望发现新的方法来促进精子生成。” 

The FASEB Journal. 2009;23:4218-4230.doi: 10.1096/fj.09-138347.
Androgen action via testicular peritubular myoid cells is essential for male fertility
Michelle Welsh*, Philippa T. K. Saunders*, Nina Atanassova, Richard M. Sharpe* and Lee B. Smith*,1
* Medical Research Council Human Reproductive Sciences Unit, Centre for Reproductive Biology, The Queen’s Medical Research Institute, Edinburgh, UK; and the
Institute of Experimental Morphology and Anthropology with Museum, Bulgarian Academy of Sciences, Sofia, Bulgaria
Androgens are essential for normal spermatogenesis and male fertility, but how androgens exert this effect remains uncertain. Androgen receptors (ARs) are expressed in several testicular cell types, but continuing uncertainty exists over which cell type mediates androgen control of spermatogenesis. Androgen signaling via Sertoli cells (SCs) is essential for complete spermatogenesis, but the role for androgen signaling via peritubular myoid (PTM) cells is contentious. To address this controversy, we generated PTM-specific AR-knockout (PTM-ARKO) mice in which gross reproductive development was normal, but all PTM-ARKO males were azoospermic and infertile. Testis weight was reduced beyond puberty, and in adulthood there was an 86% reduction in germ cells, compared with wild-type littermates. These changes were not explained by any deficits in testosterone, luteinizing hormone, or follicle-stimulating hormone concentrations. SC function was impaired in PTM-ARKO males, indicated by reduced seminiferous tubule fluid production and reduced expression of some androgen-dependent SC genes. Androgen action via PTM cells is therefore essential for normal testis function, spermatogenesis, and fertility in males. This study also provides the first direct evidence for the importance of androgen-driven stromal-epithelial interactions underpinning the regulation of spermatogenesis; PTM-ARKO mice will enable identification of the new molecular pathways involved.—Welsh, M., Saunders, P. T. K., Atanassova, N., Sharpe, R. M., Smith, L. B. Androgen action via testicular peritubular myoid cells is essential for male fertility.

miRNA调控植物抗冷

中科院植物研究所的专家学者在全基因组水平上分析了短尾草的sRNA，得到了一套保守的sRNA和大多数非保守miRNA能够使短尾草抵抗寒冷环境。
文章摘要及全文下载：
Deep sequencing of Brachypodium small RNAs at the global genome level identifies microRNAs involved in cold stress response
Abstract
Background: MicroRNAs (miRNAs) are endogenous small RNAs having large-scale regulatory effects on plant development and stress responses. Extensive studies of miRNAs have only been performed in a few model plants. Although miRNAs are proved to be involved in plant cold stress responses, little is known for winter-habit monocots. Brachypodium distachyon, with close evolutionary relationship to cool-season cereals, has recently emerged as a novel model plant. There are few reports of Brachypodium miRNAs.

Results: High-throughput sequencing and whole-genome-wide data mining led to the identification of 27 conserved miRNAs, as well as 129 predicted miRNAs in Brachypodium. For multiple-member conserved miRNA families, their sizes in Brachypodium were much smaller than those in rice and Populus. The genome organization of miR395 family in Brachypodium was quite different from that in rice. The expression of 3 conserved miRNAs and 25 predicted miRNAs showed significant changes in response to cold stress. Among these miRNAs, some were cold-induced and some were cold-suppressed, but all the conserved miRNAs were up-regulated under cold stress condition.

Conclusion: Our results suggest that Brachypodium miRNAs are composed of a set of conserved miRNAs and a large proportion of non-conserved miRNAs with low expression levels. Both kinds of miRNAs were involved in cold stress response, but all the conserved miRNAs were upregulated, implying an important role for cold-induced miRNAs. The different size and genome organization of miRNA families in Brachypodium and rice suggest that the frequency of duplication events or the selection pressure on duplicated miRNAs are different between these two closely related plant species.

定量PCR仪新应用

本帖引用网址：http://bbs.bbioo.com/thread-50919-1-1.html

定量PCR仪新应用：SNP和基因突变检测
定量PCR仪最主要的功能是测定样品中DNA或RNA的浓度，但是也不仅仅局限于此。如果定量PCR仪的硬件和软件设计精良，具备多色检测能力，运用的又是分子生物学中应用广泛的基本原理，如TaqMan探针，就为用户灵活运用、开拓新的研究和 应用留下了很大余地，可以开展单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism，SNP)研究、等位基因鉴定、基因突变检测、正/负检测等许多项目。因为TaqMan探针杂交本质上就是分子杂交，凡是用到分 子杂交的研究，都可以通过定量PCR来完成。
1  TaqMan探针技术原理
探针是与目标核酸序列专一性结合的核酸片段，用于探测、确认和定量样品中的目标序列。由于结合是特异的，检测出来的只能是目标序列，而不是其同源片段。当然这需要在设计探针时进行全基因组的同源性扫描(如BLAST)来保证。
如果希望检测基因中的点突变或SNP位点，要用到两条不同的探针：一条针对正常或主要的序列，一条针对突变或少数的序列。TaqMan探针杂交检测的原理 与Southern和Northern杂交一样。为了探测探针的存在，需要在探针上作一些标记，常用的如放射性核素、地高辛、生物素、荧光基团等。荧光标 记由于既安全又灵敏，是当前的标记主流。
为了区别，需要在不同的探针上标记不同颜色的荧光基团。为了只检测杂交成功的探针所产生的荧光信号，需要在探针上再加一个淬灭基团：探针完整时，报告基团 发射的能量被淬灭基团吸收，仪器检测不到信号；探针断裂后，两种基团相距遥远，无法淬灭，仪器才能检测到信号。这样的探针就是TaqMan探针。为了在探 针断裂与探针杂交之间建立联系，同时放大信号强度，需要利用PCR过程：一方面利用Taq酶的5’→3’链延伸活性，完成PCR，放大DNA；另一方面利 用其3’→5’核酸外切酶活性，在链延伸过程中同时切断探针，产生荧光信号。将探针置于两条引物之间，则Taq酶切断的探针都是与模板DNA杂交结合的； 而且，每生成一条PCR产物，切断一条探针，产生一个单位的荧光信号，所以信号强度与PCR产物数量同步增长。
SNP分析、基因突变检测、等位基因鉴定、正/负检测等应用虽然相去甚远，但共同点都是检测样品中的两种不同片段：不同的SNP多态、正常和突变的基因、 不同的等位基因等等，所以都可以应用TaqMan探针技术。作定量PCR，需要1对PCR引物和1条探针；作等位基因鉴定则需要1对引物和2条探针。定量 PCR是实时动态检测，确定CT值；等位基因鉴定只需要在PCR完成后检测总的荧光信号。这是它们之间的区别。
TaqMan探针的淬灭基团有两种：普通的TaqMan探针淬灭基团是TAMRA，它也发射荧光，构成本底的一部分；MGB探针则采用非荧光淬灭基团 (Non-Fluorescent Quencher，NFQ)，本身不发荧光，所以信噪比更高，探测更灵敏。MGB探针上另外还有一个MGB (Minor Groove Binder)基团, 它可以在不增加长度的情况下将探针的Tm值提高10°C左右，因此MGB探针可以设计得更短。这一方面降低了探针合成的成本，一方面也大大增加了探针设计 成功的机会。另外，实验证明，MGB探针对于富含A/T的模板可以区分得更为理想。
2   SNP分析
2.1  定义和分类
单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)是指在基因组水平上由单个核苷酸变异引起的DNA序列多态性，即基因组内特定位置上存在两种不同的碱基，其中少一种在群体中的频率不小于1%。
单个碱基的改变在人群中的发生频率(等位基因频率)只能在0%到50%之间。如果等位基因频率<1%，一般称为基因突变，而不是多态性；等于50%，称为杂合子；二者之间的才是多态性。绝大多数SNP是二态性的，只有2种等位基因。
SNP是人类可遗传变异中最常见的一种，占所有已知多态性的90%以上。人基因组平均每1000个碱基中就有1个SNP，至2002年6月，总数400多万个。
SNP主要根据它们在基因组中所处的位置和生物学效应分类，见表1。
表1  SNP分类
位  置        对基因功能的影响        类 型        生物学效应
编码区        沉默，如UUG CUG，都编码Leu。        sSNP        通常不改变表型。
编码区        导致氨基酸改变，如UUC UUA导致Phe Leu。这种SNP不多见但是最有价值，可能被专利保护。        cSNP        改变表型。由于氨基酸置换的类型和部位不同，作用微妙。
编码区        导致终止密码，如UCA UGA导致Ser Stop。        cSNP        改变表型。
调控区        提高或降低转录速率。        rSNP        可能改变表型。
其  他        最常见，对基因产物没有影响(?)，作为多基因遗传病的遗传标记。有人称之为Anonymous SNP。              
如果cSNP或rSNP导致蛋白质的功能或表达发生变化，也称为pSNP。在人类基因组中，cSNP或pSNP约占全部SNP的2%，也就是大约8万个。
2.2  研究意义
   SNP的应用范围较微卫星标记更加宽广，对群体遗传学、制药业、法医学、癌症及遗传性疾病甚至进化的研究都将产生不可估量的影响。人们希望通过研究SNP图谱，更深刻地认识癌症、糖尿病、血管性疾病和某些精神性疾病等发病率高的多基因疾病的发生机制。
(1)  遗传病致病基因的连锁定位
    SNP作为遗传标记，可以用来进行单基因和多基因遗传病的连锁分析(linkage analysis)或关联分析(association analysis)。在疾病易感基因的定位方面，SNP的定位精度比微卫星标记精细得多，可以直接用于指导易感基因克隆。
    人类的遗传连锁图谱至今已发展到了第三代。第一代是限制性片段长度多态性(RFLP)图谱，第二代是微卫星图谱，第三代是SNP图谱。SNP的优点在于： (1) SNP是二态性的，在任何人群中其等位基因频率都可估计出来；(2) SNP在基因组中的分布比微卫星标记更广泛；(3) SNP是相对稳定的，而STR的高突变率容易导致在人群遗传分析时出现困难；(4)部分SNP会直接影响到蛋白质结构或基因表达水平，本身可能就是疾病遗传机制的候选改变位点。
(2)  SNP与药物遗传学和药物基因组学
个体化用药。同一种药物，对不同的病人治疗效果有时差异显著。造成这种差异的原因是由于药物在不同的个体内活化、代谢和清除等方面的基因差异所决定的，这 种差异主要是SNP。研究SNP与药物的个体敏感性或耐受性之间的关联，可以阐明与药物疗效以及毒副作用相关的SNP基因型，从而为针对性地使用药物提供 依据。这就是所谓的“药物百家姓”。
为寻找新药提供依据。药物基因组学研究遗传因素对药物作用的影响和不同基因型个体对药物反应的差异，从而为根据不同基因型群体对药物的反应来改进药物设计 提供理论依据。这是当前制药行业对SNP表现出空前兴趣的原因。目前FDA在批审的新药中至少有15种新药要求进行病人的基因分型。
2.3  SNP基因分型的研究方法
SNP研究分为3个阶段：发现，常用重复测序和in silico分析技术；确认并测算其等位基因频率，常用单碱基延伸技术；筛查，也就是开展与SNP有关的研究项目，一般采用5’核酸酶试验和MGB探针技术。
    SNP基因分型研究方法的选择应该从以下几个方面进行评估：准确性、操作自动化程度、通量高低和每一个样本的分析成本。考虑这些因素，荧光定量PCR是临 床基因分型研究的首选技术平台。准确：TaqMan MGB探针的长度只需13-18个碱基，一个碱基的不同可以使两种探针的Tm值相差18度，检测SNP的准确性极高。方便：操作与PCR一样，是所有分型 方法中最简便的，而且是目前唯一的一步扩增即可完成的SNP基因分型方法。试剂盒商品化：如ABI公司提供20万个位点的SNP基因分型试剂盒，构成一个 以功能基因为中心的、高分辨率的定位标记图谱，是疾病研究、侯选药物筛选和药物疗效关联研究的有力工具。
2.4  TaqMan探针技术在SNP研究中的应用
在SNP基因分型的PCR反应体系中包括1对引物和2条探针。这2条探针分别针对SNP的两种等位基因，并分别被标记上不同颜色的荧光基团。如果使用 ABI公司的Assays-on-Demand试剂盒，实验操作非常简单：加入基因组DNA，PCR 预混液和Assays-on-Demand试剂盒（内含所需的引物和探针），即可在7000或7900上按标准的反应循环条件作PCR。在PCR完成后， 仪器根据检测到的荧光信号的颜色来自动判断样品中存在哪种等位基因，给出结果。结果总共有3种可能：两种等位基因各自的纯合子和杂合子。只有一种信号出现 是纯合子，如果两种信号同时出现，就是杂合子。典型的SNP筛查结果见图3(略）。
3  基因突变检测、等位基因鉴定和+/-检测
这些应用在技术原理上和PCR操作上与SNP研究几乎一样，其PCR反应体系中也包括1对引物和2条探针，其区别仅仅是生物学意义上的，也就是研究的目的 和对实验数据的解释不同。基因突变检测是分析样本中的某个基因是正常的还是带有已知的点突变；等位基因鉴定是分析样本中存在哪种等位基因；+/-检测则分 析样本中某个特定基因或核酸片段的有无——都是通过分别针对两种等位基因探针及其荧光标记颜色来实现的。一般地说，包括SNP研究在内，所有这些应用都可 以统称为等位基因鉴定。
所有的等位基因鉴定实验，包括SNP分析和点突变测定，都要求定量PCR仪具备多色检测能力，能够在同一个反应管中同时检测多个荧光信号，具体地说就是， 至少2种报告荧光信号，外加1种淬灭荧光信号和1种参比校正荧光信号，总共4种。否则的话，如果仪器只有单色检测能力，即使能够将同一个样本分成两份，进 行两次检测，还少了校正信号，无法消除取样量等偶然误差，既增加了费用，又降低了等位基因判定的可信度。
4  荧光信号的归一化
等位基因鉴定也要注意实验数据的归一化，特别是荧光信号强度的校正，以保证结果的严格可靠。
加样操作误差、离心管盖透光性能差异、不同反应管之间荧光激发效率差异等偶然因素实际上不可避免，仪器收集到的原始信号必然有波动，只有在归一化之后，才 可以相互比较并保证重现性。这种校正是通过在反应缓冲液中添加校正荧光(通常是ROX)来实现的。ROX在缓冲液中的浓度是固定的，因此其信号强度与反应 体积和荧光激发效率等各种因素的总和正相关。仪器同时收集反应信号和校正荧光信号，然后反应信号除以校正信号，消除上述误差的影响，极大地提高了等位基因 判定的准确度。
无论忽视ROX校正的重要性，还是由于所使用的定量PCR仪没有多色检测能力而不做ROX校正，都是不严格的。