研究团队发现二型糖尿病新生物标志物
摘自科学网8月31日报道，华东理工大学生物工程学院、生物反应器工程国家重点实验室教授叶邦策团队发现了一种早期诊断二型糖尿病（T2D）的新生物标志物，为通过工程化改造肠道微生物，以维持宿主体内的小分子化合物水平，达到预防和治疗代谢紊乱性疾病提供了新方法。相关研究发表于PNAS。
近年来，肠道菌群-色氨酸代谢成为多种疾病研究的热点。色氨酸代谢产生的多种生物活性化合物可以调节包括炎症、代谢、免疫等人体生理功能。T2D是一种由遗传和环境因素引起的代谢性疾病，高脂饮食会导致肠道微生物菌群失调，影响宿主的葡萄糖代谢，进而导致T2D的发生。因此，肠道微生物与宿主相互作用在饮食诱导的T2D发病机制中发挥着关键作用。
调控机制模型图示
图片来源于PNAS
研究团队构建了高脂饮食诱导的胰岛素抵抗小鼠模型，同时设置了正常饮食的小鼠作为对照组。通过对比它们的肠道微生物组和代谢组，发现在胰岛素抵抗小鼠中，色氨酸的代谢物5-羟基吲哚-3-乙酸（5-HIAA）浓度显著降低。5-HIAA的浓度降低与一种肠道细菌及其微生物酶活性相关，通过定量补充5-HIAA，可明显改善高脂肪饮食小鼠对葡萄糖耐受，保持肝脏胰岛素敏感性，并控制肥胖。研究人员进一步揭示了该现象的发生机制，即5-HIAA通过AhR/TSC2/mTORC1轴调节肝脏胰岛素的信号转导，进而有效改善了胰岛素抵抗。值得一提的是，研究团队在T2D患者的临床样本中也得到了同样的结果。
研究揭示叶绿体蛋白“马达”转运机制
摘自9月3日《中国科学报》报道，近日，西湖大学、西湖实验室特聘研究员闫浈团队在Cell上连续发表两篇论文，揭示了叶绿体蛋白转运的动力机制及其进化多样性。
模式植物拟南芥
课题组供图
研究团队揭示了一种被称为“马达”的蛋白复合体，该复合体能够驱动叶绿体蛋白穿过叶绿体的“大门”，即TOC-TIC复合物。这一发现解答了长期困扰科学界的难题。闫浈表示：“如果能够精细调控叶绿体门控，我们有望显著提高粮食作物的单位面积产量，并增强植物的固碳能力。这对于应对全球气候变化和粮食安全问题至关重要。”叶绿体是植物细胞中进行光合作用的主要场所，每年通过光合作用合成的有机物量相当于人类年消耗量的10倍。为了完成这些复杂的化学反应，叶绿体需要从细胞质中吸收大量蛋白质。这些蛋白质在细胞质中合成后，需要借助特殊的转运机制才能进入叶绿体内部。此前，虽然科学家已经知道叶绿体表面存在一个由TOC-TIC复合物组成的“大门”，但对于驱动蛋白质穿越这扇门的动力来源一直不清楚。2022年，该团队揭示了TOC-TIC复合物的精细结构，现在他们又成功确定了提供动力的“马达”身份。
为了确定“马达”的身份，研究团队首先在豌豆中构建了一个叶绿体蛋白转运实验系统，试图捕捉转运过程的中间状态。接着，他们利用冷冻电镜技术解析了这一超级复合物的结构，尽管分辨率有限，但初步推测“马达”的候选者是Ycf2-FtsHi复合体。为了验证这一假设，研究团队通过基因编辑技术在Ycf2-FtsHi复合体的关键组分上添加标签，成功从拟南芥中纯化出这一复合体，并解析了其高分辨率结构。随后，他们将这一结构与之前获得的模糊图像进行比对，发现二者惊人吻合，从而证实了Ycf2-FtsHi复合体正是叶绿体蛋白转运的“马达”。研究团队还进一步探索了“马达”在不同光合生物中的进化多样性。结果发现，Ycf2-FtsHi复合体在绿色植物谱系中高度保守，但在不同物种中存在一定差异性。
