進(jìn)入十月份，中國(guó)學(xué)者參與的多項(xiàng)研究在Nature雜志及其重要子刊上發(fā)表，其中主要包括的是水稻全基因組遺傳變異精細(xì)圖譜，利用基因修飾的單倍體胚胎干細(xì)胞獲得健康成活的轉(zhuǎn)基因哺乳動(dòng)物，以及人的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUT1-4在大腸桿菌中的同源蛋白XylE的晶體結(jié)構(gòu)等。

首先，中科院上海生科院植物生理生態(tài)研究所國(guó)家基因研究中心韓斌課題組構(gòu)建了水稻全基因組遺傳變異精細(xì)圖譜，并進(jìn)行基因比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，水稻馴化從中國(guó)南方地區(qū)的普通野生稻開始，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的人工選擇形成了粳稻。對(duì)馴化位點(diǎn)的鑒定和進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，分布于中國(guó)廣西的普通野生稻與栽培稻的親緣關(guān)系z(mì)ui近，表明廣西很可能是zui初的馴化地點(diǎn)。

水稻馴化發(fā)生在遠(yuǎn)古時(shí)代，當(dāng)時(shí)人類活動(dòng)范圍還十分局限，野生水稻的居群也存在地方適應(yīng)性，不會(huì)發(fā)生大規(guī)模“遷移”。根據(jù)栽培稻和各地野生稻的基因比較結(jié)果，大致可以推斷，人類祖先zui初使用了何地的稻種開始進(jìn)行馴化，而那個(gè)區(qū)域也極可能就是人類馴化水稻的發(fā)源地。

他們同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，水稻中的兩大分支——粳稻和秈稻，并非同時(shí)馴化出現(xiàn)。黃學(xué)輝介紹，通過(guò)基因分析，可以大致推斷出栽培水稻的擴(kuò)散路徑：人類祖先首先在廣西的珠江流域，利用當(dāng)?shù)氐囊吧痉N，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的人工選擇，馴化出了粳稻，隨后往北逐漸擴(kuò)散。而往南擴(kuò)散中的一支進(jìn)入了東南亞，在當(dāng)?shù)嘏c野生稻種雜交，經(jīng)歷了第二次馴化，產(chǎn)生了秈稻。

其次中國(guó)動(dòng)物研究所周琪研究組和趙小陽(yáng)研究組合作進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)了利用基因修飾的單倍體胚胎干細(xì)胞獲得健康成活的轉(zhuǎn)基因哺乳動(dòng)物。

這項(xiàng)研究為靈長(zhǎng)類等大動(dòng)物的基因功能研究及疾病模型的建立開辟了一條新的道路。目前，哺乳動(dòng)物中除了大鼠與小鼠的胚胎干細(xì)胞能夠作為遺傳修飾的載體外，其他物種包括靈長(zhǎng)類動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞無(wú)法進(jìn)行生殖系傳遞，從而嚴(yán)重限制了利用這些物種建立疾病模型的工作。周琪等利用單倍體干細(xì)胞既能維持單倍性、又具有無(wú)限擴(kuò)增能力的特性，建立了利用單倍體干細(xì)胞進(jìn)行基因修飾并遺傳的技術(shù)體系。這一方法有望克服目前難以獲得能夠穩(wěn)定遺傳的非嚙齒類基因修飾動(dòng)物的難題，對(duì)藥物開發(fā)、疾病發(fā)生機(jī)制等研究工作將產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用。

同時(shí)也為研究生殖與發(fā)育的調(diào)控機(jī)制提供了模型，并提示類似技術(shù)可能對(duì)于人類致病基因的篩查和通過(guò)輔助生殖技術(shù)進(jìn)行基因修正提供新的途徑。

還有來(lái)自清華大學(xué)的顏寧研究組報(bào)道了人的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUT1-4在大腸桿菌中的同源蛋白XylE的晶體結(jié)構(gòu)，并且運(yùn)用生化手段對(duì)其工作機(jī)理進(jìn)行了研究。

顏寧教授的研究組一直將人體葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白及其在各物種中同源蛋白的結(jié)構(gòu)與功能研究作為主要方向。經(jīng)過(guò)多年努力，她們首先獲得了GLUT1-4在大腸桿菌中的同源蛋白，XylE，的結(jié)構(gòu)。XylE在腸桿菌中負(fù)責(zé)將D-木糖以質(zhì)子依賴的方式同向轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞。它與人的GLUT1-4蛋白有著高達(dá)50%的序列相似性，進(jìn)化上高度保守。XylE蛋白的三維晶體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出典型的MFS家族折疊方式——由12個(gè)跨膜螺旋組成N端和C端兩個(gè)以假兩次軸對(duì)稱的結(jié)構(gòu)域。

與已知結(jié)構(gòu)的MFS超家族其它成員不同，XylE呈現(xiàn)出一種向細(xì)胞外側(cè)開放、部分封閉的全新構(gòu)象，并且具有一個(gè)*的由4個(gè)α螺旋組成的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域。她們獲得了XylE與底物D-木糖，抑制劑D-葡萄糖，以及一種葡萄糖衍生物的三個(gè)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)，找到了與底物結(jié)合的重要氨基酸殘基，并通過(guò)生化實(shí)驗(yàn)分析，驗(yàn)證了這些殘基在底物識(shí)別與轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中起到的作用。

尤為重要的是，序列比對(duì)顯示這些殘基在GLUT1-4中*保守，從而*次揭示出GLUT1-4識(shí)別底物的分子基礎(chǔ)。利用計(jì)算機(jī)軟件同源建模，研究組搭建了人的GLUT1蛋白的三維結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)模型由于是以具有高度同源的XylE蛋白的晶體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，比以往研究報(bào)道的結(jié)果（如寫入第5版Lehninger Principles of Biochemistry教科書的GLUT1跨膜模型）更為準(zhǔn)確。根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)模型，研究組進(jìn)一步研究了GLUT1-4與相關(guān)人類疾病相關(guān)的突變殘基的功能與致病機(jī)理