骨再生领域新进展：PDGFRβ标记骨膜多亚群间充质及周细胞的发现——解读《pdgfr marks distinct mesenchymal and pericyte populations within the periosteum with overlapping cellular features》 一、研究背景与科学问题 骨膜作为骨组织外层的薄层血管化组织，长期以来被认为是骨生长和修复中至关重要的细胞库。近年来，骨膜内间充质干/祖细胞（mesenchymal stem/progenitor cells, MSCs）的多样性与其在骨再生中的作用引发了广泛关注。多项研究已筛选出一系列骨膜祖细胞的表面标志物，包括CD73、CD164、PDPN、PDGFRα（platelet-derived ...
一、学术背景 自生命起源以来，生物个体需要构建有效的屏障来保护自身细胞免受外界物理与化学伤害。在细菌和古菌（archaea）领域，细胞表面层（S-layer, 表面层）是普遍存在、结构精巧的二维蛋白质晶格结构，替代细胞壁或荚膜多糖，起到关键的防护和结构支撑功能。这些S-layer可保护细胞膜，对恶劣环境、捕食、渗透压和毒素暴露等均展现出独特的防护作用。但这种规则晶格也被认为会对细胞形态的快速变化（如细胞分裂、胞质分配）产生物理限制，因此，细胞如何在维持机械强度与实现快速分裂间达到平衡，成为细胞生物学中的核心科学问题。 古菌Sulfolobus acidocaldarius是热偏好菌（thermoacidophilic）家族的代表物种，是研究古菌细胞生物学、环境适应性及与真核细胞起源相关性的理...
免疫细胞迁移新机制揭示：单核细胞如何在肿瘤周围基质中“开路前行” 一、学术研究背景与问题 细胞迁移（cell migration）是生命活动中至关重要的生物学过程，其涵盖了胚胎发育、组织修复、免疫应答及多种疾病进展过程。对于肿瘤微环境来说，免疫细胞，尤其是单核细胞（monocyte），从血液进入肿瘤组织后，能进一步分化为巨噬细胞，对肿瘤进展起到重要的调节作用。然而，肿瘤组织的细胞外基质（extracellular matrix, ECM），不仅在力学性能（如刚度stiffness、粘弹性viscoelasticity等）上有显著差异，还随肿瘤的发展变得更加致密和复杂。 近年来，许多研究发现，肿瘤周围基质的刚度升高和粘弹性的增强与肿瘤的进展密切相关。这些基质力学性能的变化不仅影响肿瘤细胞本身的...
学术背景与研究动因 细胞骨架（cytoskeleton）作为细胞形态保持与力学性能的核心支撑结构，主要由微丝（actin filaments）、微管（microtubules）和中间纤维（intermediate filaments）三大类构成。其中，中间纤维在细胞维持形状和承受应力等方面扮演着不可替代的角色。尽管中间纤维的重要生理功能已广泛认识，并且某些结构特征和动力学过程已有不少研究，但关于其中一个代表性成员——波形蛋白（vimentin）中间纤维，尤其在其组装和解聚（assembly/disassembly）机制上，依然存在诸多未解之谜。现有研究表明，微丝和微管的装配与解体机制相对明确，而中间纤维相关机制却鲜有深入解析。与此同时，波形蛋白在机体的多种疾病发生中扮演重要角色，其状态变化与...
罕见疾病基因剪接突变“热点外显子”可被单一反义寡核苷酸广谱矫正——2025年PNAS最新发表研究综述 一、学术背景：疾病相关剪接突变的难题与反义疗法困境 基因剪接（RNA splicing）是真核基因表达调控中的关键步骤。绝大多数人类基因在成熟mRNA形成过程中，都通过剪接作用将内含子（intron）切除，并将外显子（exon）拼接为成熟转录本。这一过程不仅依赖于5’、3’剪接位点、分支点和多聚嘧啶区等经典顺式元件（cis-elements），亦涉及大量分布于外显子和内含子内部的剪接增强子（splicing enhancers）及剪接抑制子（splicing silencers）。遗传学研究表明，多达60%的人类致病突变最终还是通过影响RNA剪接，才致使编码蛋白产生异常。因此，理解并矫正基因...
光适应驱动绿藻运动新模式 —— 解读 “Intermediate light adaptation induces oscillatory phototaxis switching and pattern formation in Chlamydomonas” 一、研究背景与科学问题 微观尺度下的生物游动体（microswimmers），如单细胞藻类、细菌、精子等，是自然界中重要的生态组成部分。它们通过各种“向性”行为（taxis，如化学趋向性chemotaxis、光趋向性phototaxis等）响应环境刺激，在生态系统中的物质循环、能量流动中扮演着关键角色。多年来，科学家对这些生物的快速刺激感知（ms级）、细胞水平的行为调节（秒~分钟）、以及长期适应性变化（分钟以上）进行过广泛研究，但——...
解析ADPKD致病基因变异的通道分子机制 ——PNAS 2025年最新原创研究解读 一、学术研究背景与科学意义 常染色体显性多囊肾病（Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease，ADPKD）是全球最常见的单基因遗传疾病之一，影响着数以百万计的人群。ADPKD的发病机制与肾源性多囊蛋白（Renal Polycystins）PKD1和PKD2的基因变异密切相关，而这两种多囊蛋白作为离子通道亚基，在细胞的主要纤毛（Primary Cilia）中发挥核心作用。尽管近年来对ADPKD的研究不断深入，但由于PKD1和PKD2病变变异种类繁多，大多数致病性变异对蛋白结构及功能的具体影响仍然缺乏直接证据和系统阐释。 ADPKD目前尚无根治性药物，临床治疗多以对症...
利用生成式深度学习预测复杂性状的致因基因集：PNAS重磅新方法解读 一、学术背景与研究动机 复杂性状的困境 基因型与表型关系一直是生物学和遗传学领域最核心的问题之一。尤其在生物体级别的复杂性状（complex traits）研究中，这一问题尤为突出。所谓复杂性状，指的是表型受多基因（或多个基因位点，loci）协同作用调控，如常见的哮喘、炎症性肠病、糖尿病、癌症转移等。这些性状通常受遗传背景、表观遗传、环境因素等多重因素影响，使得从基因型预测表型变得异常困难。 现代遗传学研究主要依赖于全基因组关联研究（GWAS, genome-wide association studies）或转录组关联研究（TWAS, transcriptome-wide association studies）等关联分析...
绿色微观游动者新发现：光适应引发的振荡趋光行为与群体图案形成 —— 评“intermediate light adaptation induces oscillatory phototaxis switching and pattern formation in chlamydomonas” 一、研究及学术背景 光作为生命体适应环境的一个核心信号，驱动着微观游动生物（microswimmers）的多种行为。趋光性（phototaxis），即细胞根据环境中的光信号改变游动方向，是水生生态系统能量流动和营养循环的关键机制。诸如Chlamydomonas reinhardtii（莱茵衣藻）等绿色单细胞藻类，是研究趋光性及其适应性行为的经典模式生物。 然而，过去的研究大多关注了细胞对短时（数十毫秒至...
同义密码子对蛋白质主链构象影响的再评估 —— 一项严格统计检验下的结构生物学范式辩证 一、学术背景与研究动因 在分子生物学和结构生物学的领域，密码子（codon）与蛋白质结构之间的关系一直是研究关注的热点。传统观念认为，蛋白质的一级结构（即氨基酸序列）决定其空间构象（折叠），而遗传密码的“简并性”允许同一种氨基酸由多个“同义密码子（synonymous codons）”编码。从20世纪末开始，越来越多的文献证实，同义密码子的使用偏好与诸多生物学过程密切相关，如mRNA剪接、翻译速率调控及蛋白质折叠动力学等。这些联系不仅丰富了我们对分子生物学中的“非编码信息”的理解，也对蛋白质设计和基因工程提出了更多维度的理论基础。 2022年，一项由A. A. Rosenberg等人发表于Nature Co...