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浅析生命科学研究进程论文

摘要：生命科学作为自然科学领域的热点和前沿学科,其发展和进步备受世人瞩目。近年来,生命科学领域在动植物的发育演化、细胞的命运调控、疾病的精准医疗等热点前沿领域有了突飞猛进的发展。文章概述了近几年生命科学领域中所取得的重要进展,主要涵盖了植物的生长发育、表观遗传调控、肿瘤免疫治疗、病毒研究及疫苗开发、干细胞与疾病治疗、结构生物学等几个方面。关键词：生命科学;植物生长发育;表观遗传调控;肿瘤免疫治疗;感染性病毒;干细胞;结构生物学;生命科学是一门探索生命奥秘的自然科学,有效揭示了生物学现象、生命发生和演变规律、生命活动本质及其特点。21世纪以来,生命科学已发展成为多学科交叉的前沿科学,现代生物技术由此应运而生,新的基因技术、分子与细胞技术不断涌现,并被广泛地应用于医药卫生、农林畜牧、食品、化工和环境等领域,致力于解决全球共同面临的人口、健康、环境等诸多问题,为增进人类福祉做出了重要贡献。近年来,中国生命科学研究进展迅速,取得了一些重要的突破性进展,不仅揭示了生命的新奥秘,同时有助于推动生命科学领域的交叉融合和创新性发展,为生命科学新技术的开发、医药的新突破和生物经济的繁荣注入活力。文章将着重阐述近几年中国在生命科学领域中所取得的重要进展,主要涵盖了植物的生长发育、表观遗传调控、肿瘤免疫治疗、病毒研究及疫苗开发、干细胞与疾病治疗、结构生物学等几个方面。1植物生长发育研究的新进展植物激素可调控植物的繁衍生息,与人类生存环境和粮食安全息息相关。独脚金内酯是一类天然的独脚金醇类化合物的总称[1,2],能够诱导寄生植物种子的萌发、调控植物分枝、决定植物株型和影响作物产量。清华大学的研究人员发现了独脚金内酯的受体感知机制,揭示了“受体-配体”不可逆识别的新规律[3],这一研究为创立生物受体与配体不可逆识别的新理论奠定了基础,并对植物株型遗传改良和寄生杂草防治具有重要指导作用。为了满足急剧增长人口对粮食的需求,发展高效育种、提高作物产量至关重要。远缘*种打破了植物种、属间的隔离而获得新的作物品种,但雌雄配子体的有效识别仍是其需要克服的杂交障碍。中国科学院遗传发育研究所的研究人员首次揭示了信号识别和激活的分子机制。研究发现,MIK(MDIS1-interactingreceptorlikekinase)和MDIS1(malediscoverer1)这两个膜表面受体蛋白激酶参与了花粉管对胚囊信号分子的响应并启动花粉管的定向生长[4]。该研究通过基因工程手段,利用关键基因打破了生殖隔离,为克服杂交育种中杂交不亲和性提供了重要理论依据。2表观遗传学的新进展表观遗传学指在不改变DNA序列的前提下,通过某些机制所引起的可遗传基因或细胞表现型的变化。表观遗传信息的异常变化与一些重大疾病的发生、发展密切相关,在调控生物体内细胞的发育和分化中起关键性作用。2.1DNA甲基化在胚胎发育中DNA的甲基化和去甲基化作用一直是研究的热点。中国科学院等研究团队揭示了TET(ten-eleventranslocation)双加氧酶介导的DNA去甲基化与DNA甲基转移酶(DNAmethyltransferase,DNMT)介导的甲基化共同作用,通过调节LeftyNodal信号通路来控制小鼠原肠胚形成的机制[5]。该研究证明动态的DNA甲基化和去甲基化在原肠胚的形成中起关键作用,有助于更深层次地研究胚胎发育过程中关键信号通路的表观遗传调控机制。大量研究表明,在胎儿发育过程中,DNA甲基化还与一些精神系统疾病如抑郁症、焦虑、自闭症等密切相关。其中,自闭症发病机制的原因之一为甲基化CpG结合蛋白2(methyl-CpG-bindingprotein2,MECP2)基因突变。MECP2基因编码一种甲基化DNA结合蛋白,可以通过结合DNA的甲基化CpG岛或是招募转录因子来调控相关基因的表达,对神经功能造成影响。2.2组蛋白共价修饰同济大学的研究人员首次利用微量细胞染色体免疫共沉淀技术揭示了H3K4me3和H3K27me3两种重要组蛋白修饰在早期胚胎中的分布特点及对早期胚胎发育独特的调控机制[6]。此外,清华大学的研究人员发现,启动子区的H3K27me3作为一种表观遗传记忆分子在受精后被从父母双方基因组上擦除,保留下来的亲源基因组特异性的H3K27me3分布模式能够一直维持到囊胚时期并在胚胎植入后被替换为经典的模式[7]。这些工作有效阐明了组蛋白修饰是如何从亲代传递到子代,并揭示了表观遗传基因在亲子代间的重塑现象,证明了早期胚胎具有非常独特的表观调控机制和模式。2.3RNA编辑研究表明,某些亲代在环境压力下,如改变饮食习惯或受到精神刺激而产生的某些获得性性状,可以通过表观遗传途径将这些性状传递给后代[8,9]。苏黎世大学和瑞士联邦理工学院的研究人员发现,将经历