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今日凌晨，《细胞》（Cell）期刊一口气上线了9篇研究论文，其中5篇通讯作者来自中国研究机构。这些重磅研究加深了对我们的大脑、胚胎发育过程的理解，为蛋白组学分析和生物催化带来了新工具……接下来，学术经纬将与大家分享这5项研究。
在其中一篇论文中，中国科学院脑科学与智能技术卓越中心（神经科学研究所）竺淑佳研究组解析了成年哺乳动物大脑皮层和海马内源N-甲基-ᴅ-天冬氨酸（简称 NMDA）受体的组装和结构。NMDA受体广泛参与多种高级脑功能调控，被视为学习和记忆的关键“分子开关”，也是脑疾病领域药物设计的热门靶点。此前的研究基于体外重组表达系统，已经大量解析了哺乳动物NMDA受体亚型的结构与功能，但人们对于大脑中内源NMDA受体的了解十分有限。在这项研究中，研究团队成功从成年大鼠的大脑皮层和海马中富集、分离出了内源NMDA受体，并通过冷冻电镜技术解析出内源NMDA受体的亚型构成，由此修正了发育关键期内源性NMDA受体亚基的转变模式。研究还揭示了不同内源NMDA受体间的构象差异，为理解内源NMDA受体的功能多样性、提高NMDA受体药物的靶向性奠定了基础。更多阅读：揭秘学习记忆的“分子开关”！今日《细胞》解析哺乳动物大脑内源NMDA受体结构
DOI: 10.1016/j.cell.2025.01.004在另一篇由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心领衔的论文中，中国科学院脑智卓越中心/上海脑科学与类脑研究中心刘真、孙怡迪、朱文成，复旦大学附属中山医院生殖医学中心木良善，以及上海交通大学医学院李辰合作，描绘了人类和小鼠着床前胚胎的深度蛋白质组景观图谱，由此系统性地解读了哺乳动物早期胚胎发育的过程，并围绕临床上常见的低质量胚胎的形成进行了单胚胎蛋白质组分析。该研究揭示了胚胎蛋白质组动态变化，提供了合子基因组激活（ZGA）如何调控第一次谱系分化的新证据，并且对人类着床前低质量胚胎进行了蛋白质组分析，发现这些胚胎除了母源蛋白质降解和新合成蛋白质增加方面的失调，还普遍表现出稳定蛋白质的失调。这些发现为理解人类和小鼠的着床前胚胎发育，以及人类着床前发育失败提供了新的视角、资源和思路。DOI: 10.1016/j.cell.2024.12.028接下来是两项研究工具的重磅更新。其中，中国科学院动物研究所赵方庆研究员团队解决了空间蛋白质组学分析的一大挑战。长期以来，在整个组织范围内进行高分辨率蛋白质组学研究面临着巨大挑战，这也限制了对大量生物过程的理解。本文提出了一种名为PLATO（Parallel-flow projection and transfer learning across omics data）的集成技术框架，将微流控技术与深度学习结合，成功实现对组织切片中数千种蛋白质的高分辨率空间分析。在验证了PLATO的可行性后，研究团队将其应用于人类乳腺癌组织样本，结果PLATO鉴定出了两种不同的肿瘤亚型，发现了关键的蛋白失调，并深入解析了复杂的肿瘤微环境。论文指出，PLATO的出现为探索空间蛋白质组调控，及其与遗传和环境因素的相互作用提供了创新平台，有望在疾病诊断与治疗等领域发挥作用。DOI: 10.1016/j.cell.2024.12.023生物催化在绿色化学和制药行业中起着关键作用，多酶级联反应通过精确的空间排列可形成“代谢高速公路”，显著提升催化效率。不过，人工多酶复合体的空间构效关系困扰学界50多年，始终没有相应的理性设计工具。在接下来的这项研究中，上海交通大学倪俊教授团队开发了一款名为iMARS的通用框架，其通过整合高通量活性测试和结构分析，实现多酶空间架构的快速优化设计。在实验中，iMARS能够合理设计多酶级联，以最大限度地提高催化效率。通过iMARS设计的人工融合酶显著提高了多种代谢产物的生产效率，例如分别将天然抗氧化剂白藜芦醇和覆盆子酮在体内的产量提升至45.1倍和11.3倍；此外在体外催化中，iMARS还提高了PET塑料解聚及香草醛生物合成的酶催化效率。该方法显示出工业规模应用的潜力，为绿色化学、合成生物学和生物制造提供了强大的优化手段。更多阅读：《细胞》：解决50多年的难题！上海交大团队实现人工多酶的理性设计
DOI: 10.1016/j.cell.2024.12.029今天分享的最后一篇论文，是一项植物学的重要发现。植物与微生物的互作对植物的生长、健康意义重大，它们需要在促进有益微生物定殖和抵御病原体感染之间达到平衡。在最新研究中，中国科学院分子植物卓越中心王二涛研究组对一种地钱展开了研究，发现一对含溶菌酶结构域的受体激酶同时介导了免疫反应和共生信号。这一对激酶通过识别不同几丁质寡糖浓度和链长，实现了对共生微生物与病原微生物的区分。这一发现不仅为理解植物共生与免疫调控提供了重要依据，也为农业中提升植物与有益微生物的互作效率提供了潜在策略。DOI: 10.1016/j.cell.2024.12.024本文来自药明康德内容微信团队，欢迎转发到朋友圈，谢绝转载到其他平台。如有开设白名单需求，请在“学术经纬”公众号主页回复“转载”获取转载须知。其他合作需求，请联系[email protected]。
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