本刊記者 王銀鳳

2010：《Science》的中國聲音（下）

本刊記者 王銀鳳

《Science》雜志現(xiàn)任主編Bruce Michael Alberts博士，1938年生于美國伊利諾伊州芝加哥市，畢業(yè)于美國哈佛大學(xué)獲得生物化學(xué)學(xué)士學(xué)位。1965年獲得哈佛大學(xué)博士學(xué)位。普林斯頓大學(xué)任職10年后，1976年就職加州大學(xué)舊金山分校至今。1993至2005年連任兩屆美國國家科學(xué)院院長。曾任國際科學(xué)院(InterAcademy)的共同主席及美國細胞生物學(xué)學(xué)會(American Society of Cell Biology)的主席。迄今為止，共發(fā)表研究論文150余篇，美國一本最主要的教科書——《細胞的分子生物學(xué)》(Molecular Biology of the Cell)的原創(chuàng)作者，對染色體復(fù)制起關(guān)鍵作用的蛋白復(fù)合物研究做出重要貢獻。2008年3月，出任《Science》主編。

《Science》雜志每周發(fā)表約20篇論文，競爭十分激烈。由于版面所限，很多高水平論文在沒有得到同行評議之前就被退回。每年，大約有7000篇論文稿件投到《Science》編輯部，但是只有15%左右能被錄用，其中70%來自美國，其余來自歐洲和亞洲。目前，《Science》編輯部正在增加美國之外的論文稿件的發(fā)表比率。投稿被錄用的原則是論文必須對科技進步有大范圍。來稿必須簡潔明了，應(yīng)讓不同學(xué)科的讀者看懂?！禨cience》優(yōu)先考慮內(nèi)容新穎，且具有跨學(xué)科意義的文章。

稿件首先被分配到在華盛頓或英國劍橋的《Science》文稿編輯手中。大多數(shù)來稿還須經(jīng)一兩名審稿編委會（Board of Reviewing Editors）成員就其是否適合在《Science》上發(fā)表打分。審稿編委會成員都是仍在從事科研工作的相應(yīng)領(lǐng)域的專家。《Science》的編輯在決定是否送來稿做同行評議時，會參考審稿編委打的分。編委認為不適合發(fā)表的來稿不再送同行評議，編輯將在兩三個星期內(nèi)將其退還給作者。一般情況下，只退插圖，不退文稿本身。

進入同行評議過程的稿件將被送交兩名或幾名外部審稿人（outside reviewers）。送審之前，編輯部會通知審稿人并要求其在兩周內(nèi)將審稿意見返回。審稿人會被告知，不得利用審稿的特權(quán)泄露或利用稿件內(nèi)容?！禨cience》的同行評議是匿名的。責任編輯從技術(shù)角度、文章對其學(xué)科本身的重要性、其所具有的普遍科學(xué)意義以及與其他正在考慮或已經(jīng)考慮發(fā)表的文章比較，來對稿件進行選擇。選用稿件時，編輯會優(yōu)先考慮內(nèi)容新穎并具有普遍意義的文章。《Science》也試圖保持其各學(xué)科內(nèi)容的平衡。

原則上被選用的稿件，編輯部要求作者根據(jù)審稿人意見修改稿件，并按照編輯的意見在文字上適當改動，以使文章的表述更準確、清楚，還要嚴格遵守文章的篇幅限制。文章被錄用后，編輯還要進一步加工以提高準確性和條理性，必要時還會壓縮內(nèi)容。

吳孔明研究員 中國農(nóng)科院植物保護研究所

1964年生于河南省固始縣。1984年畢業(yè)于河南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護系。1987年獲浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)碩士學(xué)位。1987年至1992年，河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所工作。1994年獲中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)學(xué)博士學(xué)位?，F(xiàn)為中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所所長兼植物病蟲害生物學(xué)國家重點實驗室主任、研究員。并任國家轉(zhuǎn)基因生物安全委員會委員、農(nóng)業(yè)部科學(xué)技術(shù)委員會委員等職。

長期從事棉花害蟲生物學(xué)與控制技術(shù)研究工作。先后獲得國家和省部級科技獎勵8項，主持完成的“棉鈴蟲區(qū)域性遷飛規(guī)律與監(jiān)測預(yù)警技術(shù)的研究與應(yīng)用”于2007年獲國家科技進步2等獎。1998年獲國務(wù)院政府特殊津貼，1999年被農(nóng)業(yè)部授予有突出貢獻的中青年專家榮譽稱號，2006年獲第九屆中國青年科技獎和國家杰出青年基金，2007年入選人事部“新世紀百千萬人才工程”。先后主持科技部攀登計劃植保項目“棉鈴蟲遷飛擴散規(guī)律研究”專題（1994-1998）；973計劃植保項目“植物-害蟲-天敵間的協(xié)同進化機制”（2000-2004）；“九五”863計劃“Bt棉花害蟲發(fā)生規(guī)律及控制技術(shù)”課題（1998-2000）；“十五”863計劃“Bt棉花生態(tài)安全性”課題（2001-2003）；國家“九五”科技攻關(guān)計劃“棉花主要病蟲害綜合防治技術(shù)”課題（1999-2000）；“十五”科技攻關(guān)計劃“棉花重要病蟲害可持續(xù)控制技術(shù)”課題（2001-2003），Rockefeller基金會課題（2003-2004）和美國USDA課題（2003-2004）等10余項研究項目。先后獲國家和省部級科技成果獎勵7項，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表研究論文120余篇，其中SCI國際刊物論文17篇

中國大面積種植轉(zhuǎn)基因棉花造成盲蝽大爆發(fā)

在中國北方一項長達十年的研究中發(fā)現(xiàn)，種植轉(zhuǎn)基因棉花來殺死它的主要害蟲棉鈴蟲，但卻可能導(dǎo)致其它昆蟲的大量爆發(fā)。上世紀90年代初期，棉鈴蟲爆發(fā)嚴重打擊了棉花的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益，使用殺蟲劑控制棉鈴蟲會對環(huán)境造成危害，造成每年數(shù)千例的中毒死亡事件，1997年，中國政府大力推廣種植轉(zhuǎn)基因棉花，它能產(chǎn)生一種來自綠芽孢桿菌（Bt）的毒素，可以有效殺死棉鈴蟲。盲蝽是盲蝽科一些昆蟲的統(tǒng)稱，以前在中國北方只是一種數(shù)量較少、危害并不嚴重的害蟲。但是，研究人員發(fā)現(xiàn)自從1997年以來它們的數(shù)量增加了12倍?，F(xiàn)在盲蝽成了北方地區(qū)的主要害蟲。盲蝽的數(shù)量大量增加與大規(guī)模種植Bt轉(zhuǎn)基因棉花有很大的關(guān)系。這與引進Bt轉(zhuǎn)基因棉花之后農(nóng)田里使用廣譜殺蟲劑減少有關(guān)，盲蝽對Bt毒素并不敏感，當農(nóng)民不再使用殺蟲劑后它們就開始興盛蔓延。盲蝽的爆發(fā)迫使農(nóng)民重新使用殺蟲劑，目前他們使用殺蟲劑的數(shù)量已經(jīng)達到引進Bt轉(zhuǎn)基因棉花前的2/3。由于蝽科蟲子會吃范圍廣泛的植物，這種害蟲現(xiàn)在第一次成為對其它作物（其中包括葡萄、蘋果、桃子和梨）的一種威脅。這些發(fā)現(xiàn)證明，針對某一特別害蟲的害蟲控制政策的改變會導(dǎo)致其它非目標性害蟲的擴散，由此可見在貫徹大面積的病蟲害治理策略之前分析這些可能性的重要性。譯文引自：Science 328, 1151-1154.

圖1. 本項研究在中國北方的觀測點。

方 忠研究員 中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室

戴 希研究員 中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室

磁性拓撲絕緣體中的量子化反?；魻栃?yīng)

反?；魻栃?yīng)是固體基本遷移過程，起源于自旋軌道耦合。在量子反?；魻柦^緣體中，自發(fā)磁矩與自旋軌道耦合共同引起拓撲非平凡電子結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致無外部磁場的量子化反?；魻栃?yīng)?；谧钤缭碛嬎?，我們預(yù)測輝碲鉍礦石半導(dǎo)體Bi2Te3、Bi2Se3和Sb2Te3當與過渡金屬元素（銅或鐵）將形成磁場有序絕緣體。與必須依賴自由載子斡旋磁耦合的傳統(tǒng)弱磁場半導(dǎo)體相比，這種磁場次序引起了以精確Chern數(shù)為特征的拓撲電子結(jié)構(gòu)，霍爾電導(dǎo)以e2/h為單位被量子化（e為一個電子的電荷，h為Planck常數(shù)）。

圖2. 交換場增強下子帶頻結(jié)構(gòu)的演變。

汪 建研究員 深圳華大基因研究院

1954年出生。1987年獲北京中醫(yī)藥大學(xué)中西醫(yī)結(jié)合碩士學(xué)位，1988年至1989年，美國德克薩斯大學(xué)博士后。1989年至1990年，美國愛荷華大學(xué)博士后。1990年至1994年，美國華盛頓大學(xué)高級研究員。1994年6月回國創(chuàng)建北京GBI生物技術(shù)有限公司，任董事長、總裁?，F(xiàn)任中國科學(xué)院遺傳所人類基因組中心執(zhí)行主任、北京華大基因研究中心執(zhí)行主任、北京華大蛋白質(zhì)有限公司董事長、北京基因組研究所副所長、深圳華大基因研究院院長。

王 俊研究員 深圳華大基因研究院

1977年生。1997年畢業(yè)于北京大學(xué)，2002年獲得北京大學(xué)生物信息學(xué)博士學(xué)位。1999年至今從事基因組學(xué)，生物信息學(xué)研究，組織實施了家蠶、家雞、家豬、水稻、炎黃等多個重大基因組計劃，在基因組組裝，基因注釋，比較基因組，基因進化，表達分析等方面取得多項研究成果。2008年獲國家杰出青年基金，先后獲得“中國科學(xué)院杰出科技成就獎”、“中丹合作科學(xué)獎”，“新世紀百千萬人才工程國家級人選”、“中國科學(xué)院重大創(chuàng)新貢獻獎”等多項榮譽。現(xiàn)任華大基因執(zhí)行總裁、深圳華大基因研究院常務(wù)副院長，丹麥奧胡斯大學(xué)人類遺傳學(xué)研究所/南丹麥大學(xué)人類遺傳學(xué)生化及分子生物學(xué)系、北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院客座教授。

50個人類外顯子基因測序揭示高原適應(yīng)

通過將50個藏族人與低海拔漢族人群、高加索人群的基因進行比對后發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)了藏族人群適應(yīng)高原環(huán)境的關(guān)鍵基因。研究顯示,一系列基因在藏族人群的高原適應(yīng)中發(fā)揮作用，其中“EPAS1”基因可能起著關(guān)鍵作用。藏族人群特有的“EPAS1”基因不同于漢族人群，正是這種遺傳基因阻止了藏族人血紅蛋白濃度的過度升高，降低了各種高原性疾病發(fā)生的可能性。由于“EPAS1”基因與缺氧及血紅蛋白生成密切相關(guān)，對這一基因的研究還有可能對某些血液性疾病的治療帶來突破，并且還可應(yīng)用于運動員的篩選等方面。

弓背蟻與印度跳蟻基因組比較

在佛羅里達弓背蟻（Camponotus floridanus）的群體中，只有蟻后才會產(chǎn)下受精卵；當該蟻后死亡時，該螞蟻的群體也隨之死亡。該蟻群中的其它螞蟻或是主要工蟻或是次要工蟻，它們有著不同的生理學(xué)和行為學(xué)差異。相反，在印度跳蟻(Harpegnathos saltator) 的群體中，蟻后與工蟻的身體差別沒有那么明顯，而且在蟻后死亡時，某個工蟻會進而成為蟻后。研究人員對這兩種螞蟻的基因組進行了測序，并對基因表達進行了比較，發(fā)現(xiàn)了可能與諸如RNA介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和甲基化等基因調(diào)節(jié)的表觀變化有關(guān)的差異。研究人員認為，這一研究除了對造成這兩種螞蟻的不同等級間存在分子差異的原因提供了線索之外，它還建立了一個研究衰老和行為的表觀遺傳學(xué)的新的實驗?zāi)Ｐ汀?/p>

圖3. 基于單拷貝蛋白最大相似性分析的螞蟻蛋白組進化樹(左)，與其他昆蟲的同源關(guān)系（右），人作為對照。

黃 俊教 授 浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院

2001年畢業(yè)于南開大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院。2006年獲得北京大學(xué)細胞生物學(xué)博士學(xué)位。2006年至2009年美國耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士后。2009年7月至2009年12月美國安德爾森癌癥研究中心博士后。2010年至今，浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院教授、研究員，博士生導(dǎo)師。

主要研究癌癥發(fā)生的分子機制。維持基因組的穩(wěn)定對于細胞存活并抑制腫瘤的發(fā)生起著重要作用。為此，細胞建立了精密的分子信號傳導(dǎo)通路如DNA損傷監(jiān)測點（DNA Checkpoint）和DNA修復(fù)通路（DNA Repair）并通過它們之間的相互協(xié)調(diào)來保持基因組的穩(wěn)定。然而，DNA checkpoint)如何同DNA repair，特別是同源重組 (Homologous Recombination)修復(fù)之間進行協(xié)調(diào)還不清楚。因此，深入研究這些信號通路不僅能夠促進我們了解腫瘤的發(fā)生機制，而且對于進一步的藥物治療都具有重要的意義。

FAN1以FANCI-FANCD2的方式促進DNA鏈間交聯(lián)修復(fù)

DNA交聯(lián)損傷的檢測和修復(fù)主要由一組FA (Fanconi anemia)蛋白來完成。FA蛋白得名于一種罕有的常染色體遺傳?。悍犊赡嶝氀Y，在范可尼貧血癥的病人中，F(xiàn)A蛋白以各種突變體形式存在，因而導(dǎo)致DNA交聯(lián)損傷無法得到修復(fù)?；加蟹犊赡嶝氀Y的病人會在年幼時發(fā)病，出現(xiàn)嚴重的再生障礙性貧血癥狀，癌癥，以及多發(fā)性先天畸形。FA蛋白包括分別由FANC-A，B，C，E，F(xiàn)，G，L和M組成的FA核心復(fù)合體以及FANCI和FANCD2組成的ID復(fù)合體。在DNA交聯(lián)損傷產(chǎn)生后，F(xiàn)A核心復(fù)合體被上游的蛋白激酶ATR所激活，從而單泛素化底物FANCI和FANCD2。一直以來，科學(xué)家們認為修飾后的ID復(fù)合物可能通過招募特定的關(guān)鍵蛋白，完成對交聯(lián)處DNA的識別和核苷酸的切除，從而得到適合重組修復(fù)的DNA底物。然而，對這一重要的DNA損傷修復(fù)信號通路的研究卻因為這一關(guān)鍵蛋白的缺失而停滯不前。FA途徑的中心事件是FANCI-FANCD2（ID）蛋白復(fù)合物的單泛肽化。浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院黃俊教授和美國M.D.安德森癌癥中心陳俊杰教授合作表征了一個先前未識別的促進鏈間交聯(lián)修復(fù)的核酸酶，F(xiàn)A相關(guān)核酸酶1。該酶同時具有泛素結(jié)合活性的鋅指結(jié)構(gòu)域以及核酸酶內(nèi)切酶結(jié)構(gòu)域的，通過與泛素分子的直接相互作用，F(xiàn)AN1被活化的ID復(fù)合體招募到DNA交聯(lián)損傷位點，并通過其內(nèi)切核酸酶的活性對損傷位點進行剪切，從而得到適合重組修復(fù)的DNA底物。用siRNA對FAN1的表達進行阻斷后，細胞表現(xiàn)出對引起DNA雙鏈間交聯(lián)的藥物如MMC極度敏感, 這一現(xiàn)象與范可尼貧血癥病人體內(nèi)的FA蛋白突變細胞完全一致，進一步證明了FAN1在FA信號通路中關(guān)鍵作用。這一研究成果填補了DNA交聯(lián)損傷修復(fù)通路遺留的一個最大空缺，并為范可尼貧血病人的診斷和治療提供了一個新的分子靶標。

圖4. 依賴于ZNF結(jié)構(gòu)域和ID復(fù)合體單乙?；腇AN1精確定位。

邵 峰高級研究員 北京生命科學(xué)研究所

1996年畢業(yè)于北京大學(xué)技術(shù)物理系應(yīng)用化學(xué)專業(yè)。1999年獲得中國科學(xué)院生物物理所分子生物學(xué)碩士。2003年獲得美國密西根大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)博士。2003年至2004年美國加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)院博士后。2004年至2005年哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士后。2005年至2009年北京生命科學(xué)研究所研究員。2009年至今，北京生命科學(xué)研究所高級研究員。

研究興趣集中在病原細菌感染宿主和宿主先天性免疫防御的分子機制。對于細菌感染來說，通過特殊的分泌系統(tǒng)向宿主細胞中注入毒素效應(yīng)蛋白是病原細菌普遍采用的重要致病機制。這些效應(yīng)蛋白往往以非常有效的方式作用于宿主信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的關(guān)鍵分子，使其發(fā)生功能紊亂。效應(yīng)蛋白的作用有利于細菌在宿主中的生存和進一步感染。我們的研究以多種臨床上常見的病原菌為模式，著眼于發(fā)現(xiàn)并揭示效應(yīng)蛋白在抑制真核細胞重要信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的一些新的、較為普遍的生物化學(xué)機制。實驗室最近的研究工作在這方面取得了一系列的突破和發(fā)現(xiàn)。1) 來源于Shigella、Salmonella和植物假單胞桿菌的OspF家族三型分泌系統(tǒng)效應(yīng)蛋白通過一種嶄新的磷酸化蘇氨酸裂合酶的活性，特異性地、不可逆地“去磷酸化”宿主MAPK激酶并使其失活,從而抑制宿主細胞因子的表達。2)Legionella的四型分泌系統(tǒng)效應(yīng)蛋白LegK1能模擬宿主中的IKK激酶而磷酸化IκBa蛋白，并誘導(dǎo)其被泛素化和降解，進而激活NF-κB通路并對巨噬細胞凋亡產(chǎn)生抑制作用。3) 三型分泌系統(tǒng)效應(yīng)蛋白CHBP（Burkholderia）和Cif（E. coli）特異性地修飾（脫氨）泛素和泛素樣蛋白NEDD8中Gln-40。這種修飾能有效地阻斷宿主泛素-蛋白酶體通路并導(dǎo)致諸如細胞周期等重要細胞生理過程發(fā)生功能紊亂。

細菌效應(yīng)分子家族誘導(dǎo)的泛素/NEDD8的谷氨酰胺脫氨基作用和功能異常

來自類鼻疽桿菌的CHBP和來自致病性大腸桿菌的Cif是一類具有木瓜蛋白酶催化結(jié)構(gòu)域的三型分泌效應(yīng)蛋白，這類效應(yīng)分子具有阻斷宿主細胞周期的活性。北京生命科學(xué)研究所邵峰研究員所領(lǐng)導(dǎo)的團隊發(fā)現(xiàn)CHBP是真核生物泛素途徑的潛在抑制子。在體外和類鼻疽桿菌細胞內(nèi)，CHBP作為脫酰胺酶可以特異性并有效地對泛素和類泛素NEDD8的Gln40脫氨基。脫氨基的泛素分子喪失了形成泛素鏈的活性。Cif選擇性脫NEDD8的氨基，這消除了Cull-RING型泛素連接酶（CRLs）的活性。在大腸桿菌細胞內(nèi)，泛素化和依賴泛素的多種CRL底物的降解被Cif抑制。在真核細胞中直接異位表達脫氨化的NEDD8能夠模擬致病性大腸桿菌的感染作用，這些作用包括Cullin底物的特異性積累，細胞周期運轉(zhuǎn)受到抑制，以及細胞出現(xiàn)很強的應(yīng)力纖維。

圖5. 在EPEC感染過程中，NEDD8脫酰氨基與Cif誘導(dǎo)的細胞病變效應(yīng)相關(guān)聯(lián)。

夏國良教 授 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院

1983年畢業(yè)于寧夏農(nóng)學(xué)院畜牧獸醫(yī)系。1988年獲得北京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物生理生化博士學(xué)位，從事生殖內(nèi)分泌學(xué)的研究。1991年至1994年，公派到丹麥國家教學(xué)研究醫(yī)院（Rigshospitalet）生殖生物學(xué)實驗室做博士后研究工作，師從國際著名胚胎學(xué)家Anne Grete Byskov教授。從事胚胎卵巢中卵細胞的發(fā)育和調(diào)節(jié)的研究。1994年回到母校中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工作，并在當年破格提升為教授。教育部長江學(xué)者獎勵計劃特聘教授，國家杰出青年基金獲得者?，F(xiàn)任中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)國家“211工程”項目“畜禽細胞與分子生物學(xué)實驗室”負責人。

研究結(jié)果已發(fā)表科研論文90余篇，其中在國內(nèi)外重要的SCI源期刊中發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇。論文被國外引用200余次。主編《生殖生物學(xué)》專著一部。除此之外還擔任中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報編輯委員會副主任、主編，中華中西醫(yī)雜志常務(wù)編委、動物學(xué)雜志編委，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)國家“211工程”項目“畜禽細胞與分子生物學(xué)實驗室”負責人。中國生殖生物學(xué)會副理事長、中國生理學(xué)會理事、中國動物學(xué)會教學(xué)工作委員會委員，中國畜牧獸醫(yī)學(xué)會動物生理生化學(xué)會副理事長。中國科學(xué)院動物所國家重點“生殖生物學(xué)國家實驗室”學(xué)術(shù)委員會委員，內(nèi)蒙古大學(xué)“哺乳動物胚胎工程及生物技術(shù)”教育部重點實驗室學(xué)術(shù)委員會委員等學(xué)術(shù)工作，寧夏大學(xué)“分子生物學(xué)及生物技術(shù)”教育部重點實驗室學(xué)術(shù)委員會副主任。

研究方向：促性腺激素刺激卵母細胞成熟過程中的作用途徑及機理，促卵母細胞成熟物質(zhì)(MAS)對豬卵母細胞成熟質(zhì)量影響的研究，MAS對初級卵泡或腔前卵泡內(nèi)卵母細胞成熟的研究，轉(zhuǎn)基因生產(chǎn)的FSH、LH對卵泡發(fā)育和卵母細胞成熟和胚胎發(fā)育的影響，胚胎卵巢卵細胞/卵泡發(fā)育機制及胚胎卵巢體外再生（Reorganization）的研究。

小鼠卵母細胞中粒層細胞配體NPPC及其受體NPR2維持減數(shù)分裂

現(xiàn)代生物技術(shù)在動物繁殖領(lǐng)域及人類輔助生殖的應(yīng)用中，成熟卵母細胞的質(zhì)量至關(guān)重要。以往研究發(fā)現(xiàn)，正常卵巢卵泡中的卵母細胞一直停滯于減數(shù)分裂的前期，不能成熟，只有在促性腺激素周期性排卵前峰的作用下才能成熟和排卵。卵母細胞成熟的機制一直是生殖生物學(xué)研究的重點。什么原因抑制了卵母細胞的成熟，一直是一個未解之謎。日前，由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)國家重點實驗室夏國良教授課題組和美國Jackson研究所John Eppig教授課題組合作，利用自發(fā)突變小鼠模型開展研究。他們發(fā)現(xiàn)，卵泡中的顆粒細胞分泌 C-型鈉肽，該物質(zhì)通過其受體 NPR2產(chǎn)生 cGMP阻止卵母細胞內(nèi)cAMP的降解，從而抑制了卵母細胞的成熟。只有當周期性促性腺激素峰出現(xiàn)時下調(diào)了C-型鈉肽的分泌，才能解除其對卵母細胞成熟的抑制，進而引起卵母細胞的成熟和排卵。他們的研究結(jié)果證實，C-型鈉肽及其受體NPR2缺失將導(dǎo)致卵泡中卵母細胞的提前成熟。這一研究為揭示卵母細胞成熟的分子機制提供了重要的理論依據(jù)；對于揭示促性腺激素精確調(diào)控卵母細胞成熟與排卵的同步化，以及雌性的正常受精等機理具有重要的生物學(xué)意義；為今后人類卵巢早衰和卵巢多囊癥的發(fā)病機理研究提供重要的理論參考；同時也為動物高效繁殖技術(shù)的應(yīng)用奠定重要基礎(chǔ)。

圖6. Npr2cn-2J/Npr2cn-2J和NppClbab/NppClbab基因突變小鼠卵巢的囊狀卵泡中捕獲到的不能保持減數(shù)分裂的細胞。

劉 力研究員 中國科學(xué)院生物物理研究所

1989年畢業(yè)于南開大學(xué)。1996年獲中國科學(xué)院生物物理研究所博士學(xué)位。1997年，獲洪堡獎學(xué)金在德國維爾茲堡大學(xué)做博士后。1999年入選中科院“百人計劃”。負責承擔了科技部973項目子課題、國家基金委杰出青年基金項目和中國科學(xué)院知識創(chuàng)新方向性項目等。

主要研究方向：以果蠅為模型，在“基因、腦、行為”的框架下，采用分子遺傳學(xué)、細胞生物學(xué)和行為學(xué)相結(jié)合的方法，主要研究（1）學(xué)習(xí)記憶及基本認知過程的細胞分子機制；（2）神經(jīng)系統(tǒng)特定結(jié)構(gòu)的功能以及與行為的關(guān)系。

近期主要工作和進展：在自然界中，果蠅可以根據(jù)圖形本身所具有的一些參數(shù)，如大小、顏色、重心高度和圖形朝向等，來完成對相應(yīng)視覺圖形的識別并形成記憶。但是基于這種圖形識別的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是什么，也就是果蠅腦中神經(jīng)元是如何構(gòu)成功能回路來完成記憶的，我們卻還不了解。最近其采用遺傳學(xué)方法將特定的腦結(jié)構(gòu)與功能聯(lián)系起來，首次證明了果蠅中心腦區(qū)－扇形體結(jié)構(gòu)，參與調(diào)節(jié)視覺圖形的識別過程。扇形體內(nèi)的兩層水平平行片狀結(jié)構(gòu)由兩組神經(jīng)元的末梢分支構(gòu)成，它們分別具有記憶圖形的重心高度信息和記憶圖形朝向信息的功能，從而使果蠅有效地分辨重心或朝向不同的圖形。這一發(fā)現(xiàn)表明：果蠅個體很小，腦功能卻相當復(fù)雜，其視覺記憶功能需要腦中特定神經(jīng)元形成回路來完成。這項工作也使果蠅成為了研究神經(jīng)結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系的模型之一。

兩對中央的神經(jīng)元在大腦控制果蠅天生的光傾向

動物行為是具有相當靈活性的，可以隨著環(huán)境，營養(yǎng)狀況，年齡等因素的變化而大幅度調(diào)整變化。但是，外在和內(nèi)在的條件是如何改變動物的天性的？其神經(jīng)基礎(chǔ)并沒有完全被人們所了解。高等動物包括人類，其行為習(xí)性和偏好都會隨著外在因素如環(huán)境以及內(nèi)在因素如年齡之類的變化而發(fā)生劇烈變化。比如，人類的愛和恨，常常會隨著內(nèi)在和外在的因素變化而發(fā)生轉(zhuǎn)化。與此類似，無脊椎動物如果蠅的幼蟲，隨著年齡的變大，那些年幼時曾經(jīng)喜歡呆在黑暗處的幼蟲在年長后會偏好光線充足的地方。這種行為的變化可能是為了適應(yīng)自身的需要，年長的幼蟲需要離開他們年幼時一直需要的食物（它們呆在食物里面光線不足的地方）而尋找明亮處適合結(jié)蛹的地方。偏好行為是動物的最基本行為之一，但是對其神經(jīng)元回路決定機制的了解卻相對很少。我們的研究發(fā)現(xiàn)，增加這兩對神經(jīng)元的活性會促進幼蟲的避光行為，而抑制這兩對神經(jīng)元的活性則能夠逆轉(zhuǎn)幼蟲的避光行為為趨光行為。這項工作是在偏好行為的神經(jīng)回路研究中第一次將神經(jīng)元回路延伸到第三級神經(jīng)元，為揭示果蠅幼蟲光偏好行為乃至于其他偏好行為的神經(jīng)元機制奠定了重要基礎(chǔ)。

圖7. 三個Gal4標記的神經(jīng)節(jié)抑制引發(fā)的正向幼蟲趨光性。

駱清銘教 授 華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

1966年生于湖北。1986年畢業(yè)于西北電訊工程學(xué)院技術(shù)物理系。1986年至1993年在華中理工大學(xué)光電子工程系學(xué)習(xí)，先后獲光學(xué)專業(yè)理學(xué)碩士和物理電子學(xué)與光電子學(xué)專業(yè)工學(xué)博士學(xué)位。1993年11月起在華中科技大學(xué)工作。1993年至1999年任光電子工程系講師、副教授、教授，其間于1997年2月創(chuàng)建生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)研究中心。2000年8月起任生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)教育部重點實驗室主任。1999年受聘教育部“長江學(xué)者獎勵計劃”特聘教授(首批)，2000年榮獲國家杰出青年科學(xué)基金。1999年1月至2007年9月任生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副院長、院長，2007年8月起任華中科技大學(xué)副校長。2007年當選國際光學(xué)工程學(xué)會會士(SPIE Fellow)。

長期從事信息光電子學(xué)與生物醫(yī)學(xué)交叉的學(xué)科（生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)）研究，具體研究方向包括：1）面向重大疾?。ㄈ缫认侔?、Alzheimer disease 阿爾茨海默氏病）早期診斷與藥物研發(fā)的光學(xué)分子成像研究，2）認知神經(jīng)活動基本過程的光電成像研究。

獲美國等國外發(fā)明專利4項，國家發(fā)明專利3項，主編專著1本，主編國際會議論文集5本。主持國家重大基礎(chǔ)研究（973）前期研究專項、國家杰出青年科學(xué)基金和國家自然科學(xué)基金等省部級以上項目十余項。主要學(xué)術(shù)兼職有國務(wù)院學(xué)位委員會光學(xué)工程和儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科評議組成員、國家“十五”863計劃生物信息技術(shù)主題管理專家，科技部納米科技重大專項專家委員會納米生物和醫(yī)藥組成員，中國光學(xué)學(xué)會激光醫(yī)學(xué)分會主任委員, 國際《Journal of Biomedical Optics》雜志編委，《光電子·激光》和《激光生物學(xué)報》副主編，《紅外與毫米波學(xué)報》《Chinese Optics Letters》《中國醫(yī)療器械雜志》《中國激光醫(yī)學(xué)雜志》《航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程》《CT原理與應(yīng)用》等雜志編委，《國外醫(yī)學(xué)—生物醫(yī)學(xué)工程分冊》特邀編輯。多次擔任國際學(xué)術(shù)會議主席和學(xué)術(shù)委員會委員，兩次擔任香山科學(xué)會議執(zhí)行主席。曾榮獲第七屆中國青年科技獎和全國優(yōu)秀科技工作者稱號。

2010年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會上，由駱清銘主持責的“生物功能的飛秒激光光學(xué)成像機理研究”項目，獲2010年國家自然科學(xué)二等獎。

微光學(xué)分層成像法獲得小鼠大腦的高解析圖

神經(jīng)解剖結(jié)構(gòu)被認為是理解腦功能和功能障礙的基礎(chǔ)。然而，已有的圖像工具不能繪制中尺度水平神經(jīng)回路的腦整體結(jié)構(gòu)圖。華中科技大學(xué)Britton Chance生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)研究中心駱清銘教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組開發(fā)了一種微光學(xué)分層成像法（MOST, Micro-optical Sectioning Tomography）系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以提供厘米級小鼠大腦完整的微米級分層成像。利用MOST，得到了高爾基染色的小鼠大腦整體三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，可以清楚地分辨神經(jīng)元的分層成像和空間定位及神經(jīng)突觸的走向。研究發(fā)現(xiàn)臨近的Purkinje細胞互相粘連在一起。顯微光學(xué)切片層析成像系統(tǒng)有望用于構(gòu)建不同腦疾病鼠全腦的圖片，及鼠全腦內(nèi)血管微循環(huán)的精細結(jié)構(gòu)網(wǎng)。結(jié)合熒光鼠腦樣本技術(shù)的進展，還可以高分辨地獲得鼠腦功能連接圖譜。此外，顯微光學(xué)切片層析系統(tǒng)可以推廣應(yīng)用到對其他數(shù)厘米大小的昆蟲、動物的胚胎、局部器官、植物、甚至某些材料等進行高分辨率三維結(jié)構(gòu)成像。

圖8. （A）微光學(xué)分層成像法的原理圖，（B）切片原理圖，（C）微光學(xué)分層成像法獲得的圖片堆棧。

董 奇教 授 北京師范大學(xué)認知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)研究所

較大神經(jīng)模式相似性與更好的記憶有關(guān)

重復(fù)學(xué)習(xí)可以提高記憶力，但是這種提高背后的神經(jīng)機制卻不為人所知。北京師范大學(xué)認知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)研究所董奇教授與美國德州大學(xué)奧斯汀分校Russell Poldrack教授利用功能性核磁共振成像進行大腦活性的代表性的相似性分析。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過多次學(xué)習(xí)，已被記住的臉和文字在很多大腦區(qū)域表現(xiàn)出較大的神經(jīng)活動相似性，包括（但并不僅限于）那些平均活動與隨后記憶相對應(yīng)的區(qū)域。研究結(jié)果證明記憶力在相同的神經(jīng)性表現(xiàn)被再次激活時（而不是在激活模式顯得不同的時候）會更容易地保留在一個人的頭腦中。當人在研究某東西或試圖將其銘記住的時候，他們會產(chǎn)生不同的神經(jīng)活動模式。在這一記憶編碼時期的類似的神經(jīng)活動模式上表明，在以后某個日子會有較大的可能性回想起該段記憶。那些看來不相同的神經(jīng)活動模式被人 們記住的可能性不大。譯文引自：Science 330, 97-101.

圖9.神經(jīng)模式相似性與詞的自由回憶相關(guān)。

沈 巖中國科學(xué)院院士 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所

張 學(xué)教 授 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所

家族性痤瘡γ-分泌酶基因突變

γ-分泌酶是由四個亞單位組成的膜內(nèi)蛋白水解酶，主要參與β-淀粉樣蛋白前體（APP）和Notch等重要跨膜蛋白的切割和水解過程。γ-分泌酶不僅是導(dǎo)致阿爾茲海默氏病關(guān)鍵因素之一，γ-分泌酶亞單位三個基因突變也是引發(fā)家族性反常性痤瘡的“元兇”。反常性痤瘡是毛囊的一種慢性炎癥性疾病，多發(fā)于腋下、腹股溝和頭面部，主要危害包括形成痛性皮膚膿腫及破相疤痕。經(jīng)過長達6年的研究，對6個反常性痤瘡漢族人家系的成員進行基因序列分析后發(fā)現(xiàn)，家族性反常性痤瘡可由包括早老素-1在內(nèi)的不同γ-分泌酶亞單位的編碼基因發(fā)生功能喪失性突變而引起。在6個家系中，研究發(fā)現(xiàn)，1個有編碼早老素-1的PSEN1基因的移碼突變，2個有編碼γ-分泌酶輔因子Pen-2的PSENEN基因的移碼突變，3個有編碼γ-分泌酶輔因子nicastrin的NCSTN基因的無義、移碼、剪接突變。這項研究成果與研究小鼠所得出的結(jié)論相符合。小鼠皮膚γ-分泌酶滅活后，會影響Notch1信號通路，從而引起與反常性痤瘡患者病變皮膚相似的組織病理改變。

譯文引自：Science 329, 61-64.

譯文引自：Science 329, 75-78.

譯文引自：Science 329, 1068-1071.

譯文引自：Science 329, 693-696.

譯文引自：Science 329, 1215-1218.

譯文引自：Science 330, 366-369.

譯文引自：Science 330, 499-502.

譯文引自：Science 330, 1404-1408.

譯文引自：Science 330, 1065.

圖10. 帶有反常性痤瘡相關(guān)突變的γ-分泌酶復(fù)合物的原理圖。