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基因簇最新娱乐体验_基因簇名词解释(2024年12月深度解析)

内容来源：卡姆驱动平台所属栏目：话题更新日期：2024-12-01

基因簇

「鸟」「科普」「自然」前几天各个平台大量转发的“三种雄性的鸟类”，真名叫流苏鹬（Philomachus pugnax），并不是一种特别罕见的鸟类，而且很早就有有关它们行为的研究，但似乎每隔几年都会被营销号发出来然后震撼一堆人。流苏鹬的繁殖季在四月到六月，当他们在春天到达繁殖地后，占雄鸟绝大多数的“独立型”雄鸟（图1左下）会在求偶场中划定领地，赶走进入领地的其他独立型雄鸟。在独立型雄鸟建立领地后，占雄鸟少数的“卫星型”雄鸟（图1右下）会尝试与成功建立领地的独立型“配对”。卫星型一般会走到独立型前面蹲下，如果独立型同意，他会半蹲下然后用喙碰卫星型的头或脖子，有时会啄对方的头。卫星型可以选择同意→低下头保持不动，或拒绝→直接离开。在“配对”后，独立型可以随时赶走卫星型，卫星型也可以随时离开。独立型雄性会进行复杂的求偶仪式吸引雌性（图2），而雌性会花2-3天的时间在各个繁殖场间游荡，与心仪的一个或多个雄性交配。卫星型被观察到交配的次数比独立型少，而解剖发现他们有更大的睾丸（图3d）。科学家推测它是靠单次输出更多精细胞来弥补更少的交配机会。（参考文献1,2）而第三种雄性（图1下面中间），他们长得和雌性非常相似（仅仅是体型稍微大一点），混入独立型雄性领地中的雌性中趁机交配。由于和雌性长得太像，直到2004年，在做环志标记的时候抽血检查发现有一部分长得像雌性的流苏鹬其实是雄性，“拟雌型”雄性才被确认存在（参考文献3）。因为和雌性长得太像，拟雌型经常被独立型和卫星型踩背（图4）。可能因为交配机会更少，拟雌型雄鸟的睾丸也比独立型显著更大。雄性的三种类型是在一生中固定的。此后，分子生物学研究发现，流苏鹬雄性的三种类型是由一种叫做“超基因”的基因簇决定的。（参考文献4,5）在流苏鹬的一个染色体中，一组基因发生了两种不同的倒位，这让这组基因只能以一个整体传递给后代，于是形成了“卫星型”和“拟雌型”两种不同，分别明显的性状。而这两组基因都是纯合致死的，这就是为什么卫星型和拟雌型在种群中占比很低。但对于这两种倒位的基因究竟从何而来，为什么能在演化中保持稳定，目前还没有确切的答案。参考文献1（图2来源）：网页链接参考文献2：网页链接参考文献3：（图4来源）网页链接参考文献4：（图3来源）网页链接参考文献5：网页链接参考文献6：（图1来源）网页链接 ———————————————————————————— 对于“营销号式科普”，和信息在传递中的漂变：诚然，在很多时候，很难找到将一件很复杂的事情用足够吸引人的语言解释清楚的方式。更猎奇，能唤起更多人类的情绪的语言也远比客观超然的语言更容易被读者记住和传播。但至少在我看来，更准确客观的传递知识，比让自己的作品被传播的更广更加重要。在“对普通人有吸引力”这个指标上，上面这段科普可能是完全的失败，但如被广泛转发的那篇文章一样使用致死量的梗和流量密码，让读者产生的误解可能比传播的知识要更多————“卫星型”雄鸟并非偷情的小三，每个卫星型都需要经过独立型的同意才能进入他的领地。雌鸟也并非独立型的后宫佳丽，雌鸟在繁殖季自由的游荡在各个求偶场之间，选择心仪的一个或多个雄性与之交配。而这些繁殖策略则和人类的性取向差异甚大，他们成为哪一种雄鸟，是由基因从出生开始就决定的，而并非取决于他们自己的“计谋”或“喜好”。如果你要说“不加点梗谁看我的科普”，那么我也不是说在科普中不能出现网络热梗，而是说梗的出现不能以扭曲原本的信息为代价。用“后备隐藏能源”形容客机的冲压空气涡轮，是不是就比用“苦主”和“黄毛”形容“独立型”和“卫星型”好得多？

番茄耐旱基因揭秘：如何提高酚酰胺积累？ 𐟓š 文章标题：Two gene clusters and their positive regulator SlMYB13 that have undergone domestication-associated negative selection control phenolamide accumulation and drought tolerance in tomato 𐟓… 期刊：Molecular Plant 𐟓ˆ 影响因子：27.5 𐟔⠐MID: 38327054 𐟔— DOI: 10.1016/j.molp.2024.02.003 𐟑袀𐟔젩€š讯作者：杨君，王守创 𐟏⠤𝜨€…单位：海南大学三亚南繁研究所 𐟓– 概述：海南大学三亚南繁研究院的王守创团队在番茄中发现了两个新的生物合成基因簇（BGC），并揭示了BGC11和BGC7在番茄酚酰胺多样性产生中的关键作用。此外，研究还发现SIMYB13正向调节BGC的表达和酚酰胺的积累，从而增强番茄的耐旱性。自然变异分析表明，BGC7、BGC11和SIMYB13在番茄驯化和改良过程中经历了强负选择，导致现代番茄品种的酚酰胺含量和耐旱性降低。该研究为番茄中酚酰胺的生物合成、多样性与调控、进化和生物学功能提供了新的见解。

𐟧쩫˜通量测序技术解析𐟔 高通量测序（High-throughput sequencing），也被称为二代测序（Next-generation sequencing, NGS），是一种基于PCR和基因芯片的DNA测序技术。𐟧슊在DNA复制过程中，二代测序通过捕捉新添加的碱基所携带的特殊标记（通常是荧光分子标记）来测定DNA序列。这是一种边合成边测序的方法，需要同时添加DNA聚合酶、接头引物以及带有碱基特异性荧光标记的四种dNTPs。𐟒ኊ由于每个DNA分子必须扩增成由相同DNA组成的基因簇，然后进行同步复制以增强荧光信号强度，二代测序的读长通常不超过500bp。这使得它非常适合扩增子测序，如16S、18S、ITS的可变区。但对于基因组、宏基因组DNA，则需要使用鸟枪法将其打断成小片段进行测序。𐟧튊总的来说，高通量测序技术以其高效率和相对较短的读长，成为了现代生物学研究的重要工具。𐟔쀀

「brainnews超话」「健康登顶计划」 NAR：陈宇团队等构建适用于“脑-肠轴”调控机制研究的质粒数据库来源：脑科学与脑技术肠道菌群是由大量微生物构成的复杂的微生态系统，参与了多种宿主生物调节过程，其与大脑之间的双向通讯机制构成了“脑-肠轴”，并与阿尔茨海默症、帕金森病和抑郁症等神经疾病的发生发展密切相关。近年来研究发现，质粒作为微生物的主要可移动遗传元件，不仅携带了抗性基因、毒力基因、代谢基因簇等多种功能元件，还可通过其多拷贝性和转移性影响肠道菌群功能及“脑-肠轴”通讯。尽管已有数据库对不同来源的质粒进行了归档，但这些数据库缺乏对质粒表型、基因型和功能的全面注释，且不同数据库间的数据隔离影响了质粒的联合分析。中国科学院深圳先进技术研究院（简称“深圳先进院”）脑认知与脑疾病研究所/深港脑科学创新研究院陈宇课题组和香港城市大学计算机系李帅成课题组于2024年10月23日在Nucleic Acids Research上在线发表了题为“PlasmidScope: A comprehensive plasmid database with rich annotations and online analytical tools”的研究论文，构建了一个包含全面注释、在线分析和交互可视化的质粒数据库，并探索了阿尔茨海默症肠道菌群中质粒的分布特征。

为什么系统性红斑狼疮的女性发病率是男性的9倍？而且是育龄期（20~30岁）发病率更高——（因为这疑似是人类为提高胎盘成功率而进化基因的代价）「红斑狼疮为何尤其偏爱女性」如图1~图9所示——因为❶女性X染色体对红斑狼疮易感性存在剂量效应。直白的讲——相关数据已经表明X染色体对系统性红斑狼疮易感性（位于X染色体Xq28上的甲基-CpG结合蛋白2）存在剂量效应——两条X染色体（女性）会使红斑狼疮风险更高，而一条X染色体（男性）会使红斑狼疮风险较低。 ❷为了提高胎盘生殖成功率&适应性，人类女性基因簇显著进化出了超高免疫能力（干扰素IFN-𜉧š„细胞因子系统的编码上调能力。比如相当一部分女患者的基因里出现了携带Yaa+TLR7过度重复表达的X染色问题——它们都会加剧产生更多的内源狂躁干扰素IFN-€‚ 这就导致了明显的男女差异——体外研究表明，人体健康女性受试者的外周血单核细胞(PBMC) 在受到基因TLR7刺激后产生的IFN-奺𗧔𗦀祏—试者的PBMC多得多。因此女性红斑狼疮患者在12至22岁之间干扰素IFN-𔻦€禘𞨑—增加。而女性体内表达合成了超高剂量的干扰素IFN-𜌥𐱦˜便𓦀禂㨀…免疫系统过度攻击自身人体器官的根源之一。没办法，干扰素IFN-䪧‹‚躁了，甚至连嵌套到人类DNA里的老赖（乙肝HBV病毒）和HIV（初期艾滋病毒）都扛不住干扰素IFN-š„攻击，很多乙肝患者功能性治愈就是靠注射这种干扰素。 ———————————————— 写到这里，我们就会明白，女性红斑狼疮发病率高，其实是生育后代（利用超强免疫干扰素来保障胎盘成活率）进化出的基因副作用。另一个原因就是我们之前谈过的——1346年的那场黑死病鼠疫杆菌瘟疫，在全球范围内改变了人类rs2549794、rs11571319等位基因与ERAP2氨基肽酶转录物的易感度，迫使人类进化为高敏免疫系统，红斑狼疮和银屑病的根子就此被埋下少年伯爵因此男性这边随着寿命的疾病富集效应出现——男性红斑狼疮的发病高峰出现在中年晚期（45~60岁）。而从基因层面上讲，相当一部分女性在50岁以后的干扰素IFN-𔻦€礼š出现显著降低，这个意味着女患者熬到这个时候，红斑狼疮的症状就会得到缓解。而之前的岁月里通过服用药物控制红斑狼疮的免疫攻击，其实只要坚持科学用药和治疗，红斑狼疮是可以控制的（随着药物研发的日新月异，各种治疗副作用都会减少）。各位患者朋友们一定要坚持，比如在2010年之前，可怕的丙肝病毒需要不停的注射狂躁干扰素，靠碰运气治疗，而2010年之后，科学家研发出来了新药，服用三个月（几乎没有副作用）就彻底治愈了。白血病被格列卫搞定了。所以，不要绝望，要相信宇宙沙盒游戏的探索者们（科学家）会带来好消息的。虽然我一直说这是个红尘炼狱，但在我内心深处，它依然是一场宇宙沙盒的游戏。只要是游戏，就有可能运气不好，投胎到了地狱模式，但这就是游戏啊，我们要赢的意志、决心和勇气才是这个游戏的价值，不到最后一刻不要放弃。这个宇宙沙盒游戏并不是要一个完美无瑕的最后胜利者，而是要筛选出——对抗熵增的勇者，即使那个勇者遍体鳞伤。苦尽甘来。当一个人从炼狱深渊里走出来之后，一定会蜕变为人生的强者，做什么都可以风生水起。

真菌次级代谢产物发现的全新策略 𐟔 探索真菌的宝藏：我们从Swissprot和MIBiG数据库中收集了约700条真菌BGC，构建了FunBGCs数据库，包含5070个基因，覆盖520个pfam domain，还有572个在pfam数据库中没有结构域对应的蛋白。 𐟔砧𛓦ž„域的秘密：我们将这572个蛋白根据序列相似度进行分组，并分别构建HMM文件。此外，我们还针对PKS和NRPS构建了HMM文件。将这些人工识别的蛋白结构域与pfam结构域，以及SMART和TIGRFAMs数据库中的其他蛋白结构域合并，构建了DIAMOND数据库，用于后续生物合成相关蛋白的识别。 𐟔 基因簇的挖掘：FunBGCs基因簇的挖掘原理是选定研究目标，与DIAMOND数据库比对分析其周围是否含有其他核心基因或次级代谢相关基因。判断其他基因与目标基因成簇的依据包括是否编码次级代谢相关蛋白、在基因组中是否存在自我复制、基因周围是否有其他相关基因、是否编码small protein，以及其他基因与目标基因是否间隔较大。 𐟌🠤𛥐yr4为探针：我们使用FunBGCs从NCBI真菌库中挖掘其他同源BGC，获得了1050个BGC（大部分来源于子囊菌）。大多数pyr4同源蛋白与PKS和paxc类PT聚簇，而这些基因簇大多无法被antiSMASH预测出来。 𐟔젦Ž⧴⦖𐧚„合成途径：我们发现了13个可能合成三萜的基因簇（含SHCs和OSCs），其中的pyr4类蛋白形成独特的进化分支。其中7个BGC不含PKS基因，仅含有Ubia类PT，簇上的pyr4类蛋白可能接受非聚酮类底物，为新的生物合成机制。 𐟌𑠥ŠŸ能验证：我们选择3个基因簇（homo、fumi和alli）进行功能验证，在米曲霉中表达了三个基因簇上和核心三萜合成酶，可不同的生产6/6双环骨架三萜。homo和fumi基因簇生成含双6/6双环骨架的三萜，alli基因簇则生成5环三萜，并通过串联表达初步解析和推测了生物合成途径。 𐟌🠦Š—菌活性的发现：我们选择antiSMASH无法预测的mos基因簇在米曲霉中异源表达，可生产2个已知的倍半萜-4-羟基苯甲酸偶联化合物，并评估两个化合物的抗菌活性，扩展了该方法的适用性。

【假单胞菌环状脂肽medpeptin的生物合成及其调控植物免疫的作用机制 | Engineering】（谷医林, 李俊州等）环状脂肽（cyclic lipopeptides, CLP）是一类由细菌产生的多功能次生代谢产物，也是一类重要的植物免疫激发子。假单胞菌CLP在结构和生物活性上极其复杂和多样化。但是，目前对CLP的结构及其与植物互作中的功能认识仍比较有限。本研究从地中海假单胞菌中鉴定了一种由22个氨基酸组成的新型的 CLP medpeptin，该脂肽由一个非核糖体肽合成酶（NRPS）基因簇合成并受群体感应系统调节。进一步研究发现，medpeptin可以诱导植物产生免疫反应，增强植物对病原细菌的抗性，但其自身不具备抗菌活性。利用比较转录组分析和病毒诱导的基因沉默技术解析了参与medpeptin感知植物免疫信号候选关键基因。结果显示，当沉默本氏烟中细胞壁富含亮氨酸重复序列延伸蛋白（NbLRX3）或类受体蛋白激酶（NbRLK25）后，medpeptin触发的细胞死亡和对病原细菌的抗性受到严重影响，而沉默BAK1或SGT1则并未影响这一表型。本研究结果揭示了一种非典型的CLP感知机制，并为植物抗病免疫研究提供了新的借鉴。「Engineering」开放获取全文：网页链接

脊椎动物衍生的细菌作为发现独特海洋天然产物，具有多种生物活性

栾树的奇妙世界：从绿到褐的蒴果之旅秋天到了，栾树也开始展现它的美丽。这棵树旁的小屋，八月的时候，栾树开出了黄色的小花，九月的时候，花与果实并存。现在，花儿已经凋谢，只剩下果实。蒴果的颜色从嫩绿逐渐变成粉红，最后干枯成褐色，然后掉落。蒴果的形状是三棱形的，捡起一个剥开，里面有三片薄薄的果片，每片果片上有两个种子。为了繁衍后代，栾树真是费尽了心思。明亮的黄花吸引昆虫来授粉，而夺目的红果则吸引鸟儿来啄食。此外，栾树还有为果子护航的叶片。这让我想起了史铁生在《我与地坛》里描述的北京的栾树：“那儿有几棵大栾树，春天开一簇簇细小而稠密的黄花，花落了便结出无数如同三片叶子合抱的小灯笼。小灯笼先是绿色，继而转白，再变黄，成熟了掉落得满地都是。” 南方的栾树和北方的栾树在开花时节有所不同，叶片形状和蒴果颜色也有差异。这让我想起了另一个类似的物种——“南橘北枳”。栾树和橘树都是中国有记载史中存在了几千年的植物。它们在北方抗寒，在南方抗旱。有时候我会想，这种基因的转变是因为“只要我活得足够久，我就能适应不同环境”，还是因为“因为我足够努力适应环境，所以我活得足够久”呢？无论是哪种情况，栾树的生命力都让人敬佩。

【新疆“小河公主”的奶酪，与今天的奶酪有何不同？】「科技前线」在塔克拉玛干沙漠之中，隐藏着一个古老而神秘的墓地——小河墓地，这里埋藏着佩戴奇异装饰的木乃伊“小河公主”。在“小河公主”颈部、胸部和身侧散布着的奶酪块引人注目。这些古老的奶酪是如何制作出来的？与我们今天的奶酪有何不同？它们背后又隐藏着哪些不为人知的历史？中国科学院古脊椎动物与古人类研究所古遗传学研究团队（付巧妹团队）从这些世界最古老的奶酪中获取高质量的古代乳酸菌基因组，用独特的发酵古微生物视角回答了这些问题。相关成果近日发表于《细胞》。一“技”之长用开菲尔粒发酵制作奶酪小河墓地出土的奶酪块已有3500年之久，颜色偏乳黄，质地疏松，形状呈不规则多孔状。研究从三例奶酪样本中鉴定发现了丰富的与发酵相关的微生物群落，如马乳酒样乳杆菌（即下文中的开菲尔乳酸菌）和瑞士乳杆菌等细菌菌株，以及马克斯克鲁维酵母和库德里阿兹威氏毕赤酵母等真菌菌株。这些乳酸菌和酵母菌正是典型的开菲尔粒所包含的菌株，这表明新疆小河居民在青铜时代已经利用开菲尔粒来制作开菲尔酸奶或奶酪，显示出利用发酵微生物来发酵奶制品的古老智慧和制作工艺。发酵的价值不仅仅是延长奶制品的保存期限，变换风味，更重要的是在制作过程里大大降低了乳糖的含量，让乳糖不耐受的小河居民也能轻松食用。 “交际”广泛用“草原”羊奶制作奶酪通过提取分析奶酪样本中的哺乳动物线粒体DNA，研究发现小河居民是用牛或者山羊这些家畜来产奶并制作奶酪的。值得一提的是，小河居民用来产奶的山羊并不是东亚内陆的驯化山羊，而是新石器时代以后伴随草原牧民迁徙而广泛分布在欧亚大陆的一个支系，这很可能是青铜时代小河居民与草原牧民互动交流的结果，也折射出小河地区畜牧业发展可能的来源。乐于“分享” 让开菲尔发酵技术远播内陆通过从奶酪样本中重建古代开菲尔乳酸菌基因组，并结合欧亚大陆不同地区现代开菲尔乳酸菌基因组进行系统发育关系分析，研究发现开菲尔乳酸菌存在欧洲和东亚两个重要支系。欧洲支系主要包括来自欧洲以及亚洲沿海和岛屿地区的菌株，符合从高加索扩散到欧洲及亚洲和东南亚沿海地区的扩散路线。小河居民用于发酵开菲尔奶酪的古代新疆菌株与现代西藏菌株则属于东亚支系，且古代新疆菌株位于该支系的基部位置，这说明开菲尔乳酸菌及其发酵技术存在另一条从新疆传播到西藏等东亚其他内陆地区的新的、独立的传播路线。由此可知，欧亚大陆不同地区古人群在应用和驯化开菲尔乳酸菌的过程中，有过不同的迁徙和交流路线。互“利”共“生” 人类与发酵微生物协同演化人类和发酵微生物之间的协同演化是一个复杂而有趣的过程。以开菲尔乳酸菌为例，研究揭示出进化时间尺度上乳酸菌与人群互利共生、协同演化的分子机制。相比于青铜时代的开菲尔乳酸菌菌株，现代菌株出现了与耐药机制、细菌自身免疫及减轻人类肠道炎症反应相关的基因簇，而这些功能元件的变化一方面是开菲尔乳酸菌面对环境压力的适应性演化，另一方面也是伴随人类活动、技术文化变迁以至人体肠道微生物环境适应等长期相互作用的结果。同时，人类对开菲尔乳酸菌的偏好性驯化和传播，则相应推动了其自身饮食习惯和生产方式的转变及畜牧业的发展；通过发酵奶制品摄入的乳酸菌也帮助人类调节肠道的消化功能，对人类健康产生影响。付巧妹团队历经十一年攻关探索，通过设计70余万个捕获探针，将开菲尔奶酪样品中的乳酸菌DNA从0.43%-0.55%富集提升至64%-80%，使得第一例古代发酵微生物的全基因组研究成为可能；而系统性的发酵古微生物基因组研究，更是直观地揭开了新疆小河居民对发酵微生物的应用驯化和传播交流历史，洞察了数千年来乳酸菌在长时间驯化条件下基因组功能元件的演变历程。

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