当期目录

2024年 第46卷 第2期    刊出日期：2024-04-25

上一期    下一期

特约专稿

固体中的缺陷：从位错到拓扑涡旋

周鑫嘉, 马琳, 武振伟, 汪卫华

2024, 46(2):  83-87.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2024.02.001

摘要 ( 3780 )   PDF (25677KB) ( 561 )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

固体如何形变流动，是固体物理和材料科学所长期关注的重要问题。谚语讲“上帝眼中，万物皆流”，其本质讲明了固体材料并不完美，其中存在的缺陷主导了固体材料的长时间尺度流变行为。在最近的一项研究工作中，研究者将拓扑学理论与前沿模拟方法相结合，最终证实了玻璃中拓扑缺陷的存在及其对玻璃塑性的关键作用。相关工作在非晶物质科学领域内首次展示了经典本征振动模式几何是如何影响非晶材料塑性行为的。




“端粒到端粒”人类参考基因组：精准医学时代的新起点

康禹

2024, 46(2):  88-94.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2024.02.002

摘要 ( 1265 )   PDF (1752KB) ( 788 )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

DNA测序技术的飞速发展使人类基因组学研究迈进“端粒到端粒(T2T)时代”。这个时代的核心标志是实现每一个人类染色体分子——从端粒到端粒——高质量、高完整度的连续线性组装，成为精准医学质量控制的金标准，从而准确和稳定地识别个体变异信息。越来越多个体基因组的完整组装为我们揭示远高于预期的人类基因组差异，也为各人群采用自己的近缘参考基因组进行变异分析提供了关键的理论依据。近缘参考基因组可以更准确地识别和定位个体的基因变异，而准确的变异数据是精准医学中变异与表型关联研究的关键数据基础。这种以人群为单位的基因组分析和研究新范式，必将显著影响国际和国内未来精准医学发展的格局。




专题综述

细菌转录翻译偶联机制研究

张晶, 王程远

2024, 46(2):  95-104.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2024.02.003

摘要 ( 574 )   PDF (5065KB) ( 2409 )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

中心法则描述了遗传信息从DNA到RNA再到蛋白质的传递过程。转录过程是RNA聚合酶以DNA为模板合成信使RNA的过程，翻译过程是核糖体利用信使RNA合成蛋白质的过程。与真核生物不同，细菌和古菌没有细胞核膜的分隔，其转录过程和翻译过程在相同时间、相同位置上进行。其中，RNA聚合酶与核糖体相互协同，同步完成转录和翻译的现象被称为转录翻译偶联。转录翻译偶联是细菌和古菌的一种重要基因调控机制，能同时有效地调控转录过程和翻译过程，是细菌适应复杂环境的重要生物学基础。数十年来，大量的研究逐步揭示了细菌转录翻译偶联机制在细菌基因表达调控中的作用，一系列参与转录翻译偶联过程的调控因子也被鉴定发现。近期，基于不同偶联状态的转录翻译偶联复合体结构的突破性研究，首次系统地展示了在不同信使RNA间距下，转录翻译偶联过程的动态变化，为后续研究转录翻译偶联基因调控机制提供了理论基础。




辅酶类核开关的种类、结构和调控机制研究进展

许笑晨, 任艾明

2024, 46(2):  105-116.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2024.02.004

摘要 ( 276 )   PDF (6859KB) ( 563 )  

相关文章 | 多维度评价

核开关是一类保守的RNA元件，可以通过特异性识别小分子配体来开启或关闭下游相关基因的表达，进而调控细胞的生命活动。目前已鉴定出近60种核开关，它们分别识别不同的代谢物或小分子配体。随着这些核开关的发现，它们的序列特征、高级结构以及调控机制逐渐成为核开关领域的研究热点。截至目前，大部分核开关的三维结构已经被解析，相关研究不仅阐明了这些核开关对配体的特异性识别方式，还从分子层面阐释了其对下游基因表达的调控机制，为开发核开关相关应用提供了重要的研究基础。文章综述了目前已鉴定的核开关的种类和主要功能，详细探讨了辅酶类核开关的三维空间结构和配体识别机制，并展望了核开关的研究前景及潜在应用。




植物染色质重塑复合体的保守性和特异性

郭婧, 何新建

2024, 46(2):  117-129.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2024.01.011

摘要 ( 1643 )   PDF (1408KB) ( 576 )  

相关文章 | 多维度评价

真核生物基因组DNA及其所包绕的组蛋白形成的核小体是染色质的基本单位。染色质的形成一方面有助于将基因组DNA组装到细胞核中，另一方面也对基因表达具有重要影响。染色质重塑因子能够利用水解ATP产生的能量调控染色质上核小体的组装、移除、滑动及组蛋白变体的置换等，从而调控基因转录和其他多种生物学过程。真核生物中的染色质重塑因子主要包括SWI/SNF、ISWI、CHD和INO80四类，这些染色质重塑因子往往以多亚基复合体的形式存在。最近的研究工作系统鉴定了植物染色质重塑复合体的亚基组成和功能，揭示了植物染色质重塑复合体相对于酵母及动物染色质重塑复合体的保守性和特异性。对于这些复合体调控基因转录分子机制的认识也在不断深入。这些发现为深入研究染色质重塑在植物生长发育和胁迫应答中的作用奠定了基础。




I型组蛋白去乙酰化酶复合物结构生物学研究进展

王雁南, 王晓, 张贺桥

2024, 46(2):  130-138.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2024.01.010

摘要 ( 373 )   PDF (5180KB) ( 1553 )  

相关文章 | 多维度评价

I型组蛋白去乙酰化酶复合物是从酵母到人所有真核生物中都保守的依赖于锌离子的组蛋白修饰酶。酿酒酵母Rpd3S和裂殖酵母来源同系物Clr6S包含多个亚基，可以被甲基化修饰的组蛋白H3第36位赖氨酸招募到相关核小体位点，随后对组蛋白H3和H4上的乙酰化修饰位点进行去除，以防止隐匿转录的发生。文章总结了近期关于I型组蛋白去乙酰化酶复合物结构生物学及生化方面研究进展，对I型组蛋白去乙酰化酶复合物识别核小体底物并对其乙酰化位点进行特异性去除的分子机制进行了讨论。




蛋白质翻译后修饰在细菌致病中的作用

周涛, 姚玉峰, 王丹霓

2024, 46(2):  139-149.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2023.03.009

摘要 ( 781 )   PDF (2607KB) ( 1138 )  

相关文章 | 多维度评价

蛋白质翻译后修饰(post-translational modification，PTM)可以改变蛋白质稳定性与活性，是调控蛋白质生物学功能的重要环节之一，在真核生物与原核生物中广泛存在。PTM在细菌的许多生命活动中发挥着重要调控作用，如物质代谢、信号转导和细菌致病过程等。文章综述了细菌中主要的PTM种类及功能，细菌毒力和适应力的PTM调控机制，细菌效应蛋白如何通过PTM调控宿主蛋白以及PTM检测技术的新进展。PTM的研究对了解细菌的致病机制及其与宿主的相互作用、致病机制有重要意义，也可以开发特异性治疗药物的新靶点。




科技进展

面向机器智能的情感分析

彭俊杰

2024, 46(2):  150-156.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2024.01.013

摘要 ( 636 )   PDF (1479KB) ( 858 )  

相关文章 | 多维度评价

大模型的兴起，尤其是以大模型为基础的人工智能技术的发展与应用引起了全社会对人工智能技术的广泛关注。人工智能技术已经在很多方面达到甚至超越人类，可以替代人工完成一些技艺要求较高的工作。不过，在人工智能迈向人类智慧的道路上，仍然有许多难题亟待克服与解决，其中一个重要的问题就是情感分析与理解问题，如让机器准确理解人类的情感。针对该问题，文章从情感的定义与分类入手，对情感分析研究需要解决的问题，研究方向、研究现状、面临的挑战、应用前景与展望等进行了讨论。




科学创造未来

数学哲学与人生智慧

朱宏伟

2024, 46(2):  157-160.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2024.02.009

摘要 ( 301 )   PDF (1630KB) ( 231 )  

相关文章 | 多维度评价

数学概念深远地影响着人类的思维方式和世界观。文章探讨了贝叶斯定理、泊松分布和傅里叶变换在日常生活中的应用，揭示了这些数学公式背后的深层人生哲理。数学理论不仅能够解释科学现象，也为个人决策提供了可参照的方案，指导我们如何更新信念、把握机遇，从不同角度理解复杂问题。