INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background氢化酶是一种金属酶，被许多细菌、古细菌和微生物真核生物用来消耗和产生氢气。氢化酶现在被认为在环境中普遍存在，在分类学上广泛分布，编码在大多数细菌和古细菌门以及许多单细胞真核生物的基因组中。 人们越来越认识到微生物氢气代谢参与了全球生物地球化学循环，支持不同生态系统的生物多样性，并影响健康和疾病。此外，这些酶有越来越多的工业应用用于开发氢气经济，是设计合成催化剂的灵感来源。氢化酶有三个进化和功能上不同的超家族：[FeFe]氢化酶，[NiFe]氢化酶，[Fe]氢化酶。 有许多新的古细菌系似乎能够进行氢气代谢，比如培养的Asgard archaeon“Candidatus Prometheoarchaeum syntrophicum”被发现似乎能够通过[NiFe]氢化酶发酵产生氢气。[FeFe] 氢化酶通常起效快，但对氧敏感，以其在专性厌氧菌中的作用而闻名。现在这些酶可以在演化上被分为不同的组（A-D组），基于结构域和基因结构可以进一步被细分。迄今为止，这些酶仅在厌氧细菌和真核生物中被发现，而在培养的古细菌中似乎不存在。一些基因组学研究表明[FeFe]氢化酶可能由未培养的DPANN古细菌编码。然而，这仍然值得商榷，因为古细菌似乎缺乏合成[FeFe]氢化酶的H-cluster（据预测，[FeFe] 氢化酶依赖于相同的有机金属辅因子进行催化，即“H-cluster”）所需的三种酶（HydEFG），并且迄今为止，没有证据表明古细菌中的[FeFe]氢化酶活性。研究目的Objectives发现古细菌中的[FeFe]氢化酶。METHODS•✦研究方法✦•1通过检索所有公共数据库中基因组（GTDB）和未发表宏基因组装的基因组数据，系统地分析古细菌中 [FeFe] 氢化酶的多样性。2用AlphaFold2来预测古细菌中[FeFe] 氢化酶结构与功能之间的关系，预测能否与[NiFe] 氢化酶形成复合物。3蛋白质膜电化学被用来检测酶的活性。FINDINGS•✦研究发现✦•1. 不同的古细菌编码[FeFe]氢化酶图1 系统发育和代谢多样的古细菌编码[FeFe]氢化酶作者从公开的基因组分类数据库（GTDB）中的 2,339 个古细菌物种群和他们未发表的古细菌宏基因组组装的基因组库中搜索了编码[FeFe]氢化酶的催化亚基HydA的基因。他们发现共有 130 个古细菌基因组（90 个以前报道过的，40 个新的）编码[FeFe]氢化酶，跨越 9 个门类和 17 个类别。这些酶分为6个不同的组，即A1、A3、B以及本研究定义的E、F和 G组。A1组和E组[FeFe] 氢化酶可能是由3个DPANN Iainarchaeota、Micrarchaeota 和 Nanoarchaeota 编码的酶（图1）。这些酶比先前发现的最小的氢化酶Chlamydomonas reinhardtii HydA1（457 个氨基酸）小得多，平均序列分别为 363 和 286 个氨基酸。分布最普遍的氢化酶是A3 组[FeFe]氢化酶（图1）。在培养的古细菌中，[FeFe]氢化酶仅在Asgard archaea富集培养物中编码。作者在Ca. P. syntrophicum（图1）和他们最近报道的Candidatus Lokiarchaeum ossiferum培养物的基因组中检测到了B组[FeFe]氢化酶。作者还对Candidatus Lokiarchaeum ossiferum进行了转录组和蛋白质组学分析，发现它能够生成含量相对较高的[FeFe]氢化酶。2. 结构多样的古细菌 [FeFe] 氢化酶为了更好地了解假定古细菌 [FeFe] 氢化酶的结构和功能，作者使用 AlphaFold2 对代表性[FeFe] 氢化酶进行了结构预测，包括来自UBA95 sp002499405 (Micrarchaeota) 的A1组氢化酶（图2A），Ca. Forterrea multitransposorum的E组氢化酶（图2B），Ca. Prometheoarchaeum syntrophicum的B组氢化酶复合物（图2C）和DSAL01 sp011380095 (Altarchaeota)的A3组氢化酶复合物（图2D）。古细菌 A1 和 E 组[FeFe] 氢化酶是单体酶 (HydA)，预计会折叠成H-cluster结构域，暴露于溶剂的H-cluster（图 2A 和 2B）。每种酶都含有连接H-cluster所需的半胱氨酸残基。因此，这些酶理论上能够进行氢气催化。Ca. P. syntrophicum B 组 [FeFe] 氢化酶（记为 Ps）预测为HydA 和 HydC 亚基构成的异二聚体；它包含两个 2 × [4Fe-4S] 铁氧还蛋白样结构域，一个用于 H-cluster的电子传递，另一个功能未知（图 2C）。古细菌A3组 [FeFe] 氢化酶形成HydABC三聚体（图2D）。图2 古细菌编码遗传和结构多样的[FeFe]氢化酶3. 古细菌 [FeFe] 氢化酶具有催化活性作者测试了Micrarchaeota 和Ca. Iainarchaeum andersoniila 的A1组 (分别记为Mu和la)、Asgard archaea Ca. P. syntrophicum B组 (Ps) 、Nanoarchaeota 和 Ca. Forterrea multitransposorum E组 (Na和Fm) [FeFe] 氢化酶是否结合H-cluster并产生氢气。他们先在大肠杆菌BL21（DE3）中异源表达这些酶，使用化学合成类似物[2Fe]adt在厌氧条件下激活它们，并用气相色谱法测量细胞裂解物的氢气产生量。在所有检测中，表达C. reinhardtii HydA1 的大肠杆菌作为阳性对照，空白载体作为阴性对照（图3A)。结果显示Mu活性最大，Fm、la 和Ps也显示出活性，这些结果为DPANN和Asgard archaea编码功能性[FeFe]氢化酶提供了证据。图3 古细菌A1、B和E组[FeFe]氢化酶具有催化活性本研究用E组[FeFe]氢化酶Fm作为代表进一步探究这些超简酶的性质。光谱分析表明，该酶在抑制状态下被分离出来，用光还原使它转变为活化状态（图3B）。Fm的催化性能采用蛋白质膜电化学研究。在氢气条件下，Fm显示出与 [FeFe] 氢化酶相关的典型双向催化行为。从还原和氧化电流的比较表明，相对于催化氢气氧化，该酶明显偏向于催化氢气还原（图3C）。总的来说，这些结果表明古细菌单体 [FeFe] 氢化酶在特定环境中结合氧化还原活性H-cluster，介导发酵氢气的产生。4. 未培养古细菌的[FeFe]与[NiFe]氢化酶复合物值得注意的是，F组[FeFe]氢化酶似乎能够与[NiFe]氢化酶形成复合物。编码这些复合物的21个基因组来自Bathyarchaeia、Brockarchaeia、Thermoplasmata、Thermoproteia 和 Lokiarchaeia （图1）。它们的特征是[FeFe] 氢化酶C 端催化结构域HydA与和第3组 [NiFe] 氢化酶小亚基HyhS同源的N端结构域融合（图4A）。为了确认 F 组[FeFe]氢化酶的催化活性，他们在大肠杆菌BL21(BE3)中异源表达并人工成熟了来自Thermoplasmata SG8-5 的两种 HydA-HyhS 融合蛋白。其中一种酶（Th1）随时间迅速产生氢气，与C. reinhardtii相比，相对活性为 5%（图4D）。相比之下，另一种酶（Th2）仅表现出低水平的活性（图4D）。最后，作者进行了AlphaFold2结构预测，结果表明古细菌编码的 [FeFe] 和 [NiFe] 氢化酶会形成独特的复合物（图4B和4C）。图4 古细菌[FeFe]和[NiFe]氢化酶预测能形成独特的复合物结构DISCUSSION•✦研究讨论✦•研究局限性1本研究是基于掺入合成的催化H-cluster，但一些古细菌仍然有可能通过其他途径产生不同的催化簇用于氢气催化，而且大多数古细菌缺乏[FeFe]氢化酶HydEFG。2本研究用了半合成激活和异源表达，但它们在天然宿主中的活性有待考察。3[FeFe]氢化酶在宿主细胞中的生理功能还未被实验验证。总结本研究发现[FeFe]氢化酶由九种古细菌的基因组编码，可以由未培养的DPANN产生，也可以在Asgard archaea培养物中表达。这拓展了我们对于古细菌生物学、古细菌氢化酶的认知、对氢气代谢的理解，对微生物酶在工业中的应用具有启示。同时，这些酶还能作为理解酶促氢气催化的速率决定因素、方向性、亲和性，还有氧气敏感性的模板。这项研究还突出了利用宏基因组学、蛋白质结构预测和异源表达的方法在发现未培养微生物中的新的酶及其功能的潜力。参考文献[1] Greening, C., Cabotaje, P. R., Valentin Alvarado, L. E., Leung, P. M., Land, H., Rodrigues-Oliveira, T., Ponce-Toledo, R. I., Senger, M., Klamke, M. A., Milton, M., et al. (2024). Minimal and hybrid hydrogenases are active from archaea. Cell, S0092-8674(24)00573-7. https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.05.032 END文案 | Linsey排版 | Linsey审核 | Linsey发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展

行业动态最新消息北京时间2024年6月20日，全球数据分析服务公司科睿唯安（Clarivate Analytics）发布2024年度《期刊引证报告》（JCR™）。报告覆盖全面的高质量期刊资源，并按学科进行排名，便于学术机构、研究人员和出版机构评估期刊在全球科研领域的重要性。重点数据2024年数据重点摘要：1中国大陆期刊表现优秀，20 种期刊在 21 个学科排名世界第一。2更完善的期刊引证报告，为用户提供了更便捷、更全面的使用体验。这包括将 ESCI 中的期刊纳入根据学科类别统一排名的范围。3覆盖 21,800 多种期刊，包括约 5,800 种开放获取期刊。4来自 113 个国家的 254 个学科领域的学术期刊获得认可并获得期刊影响因子（JIF），其中包括 14,090 种自然科学领域期刊、7,321 种社会科学领域期刊和 3,304 种艺术与人文领域期刊。5544 种期刊首次获得期刊影响因子（JIF）。数据对比去年的发布将期刊影响因子 （JIF）扩展到 Web of Science 核心合集中的所有期刊，并将 JIF 显示到小数点后一位。2024 年版本在此基础上首次增加了 229 个科学和社会科学类别的统一排名，这些类别现在包括新兴来源引文索引 （ESCI） 中的期刊。被编入Web of Science数据库核心合集多个索引的9个学科类别不再有单独的JIF排名。每个索引单独的JIF排名被取消，期刊将在学科类别中获得单一排名。为评估期刊的表现提供了全面、整体的视图。重点期刊期刊TOP100向上滑动查看全文医学期刊四大医学期刊NEJM、The Lancet、JAMA、BMJName2023JIFJIF QuartileLANCET98.4Q1NEJM96.2Q1BMJ93.6Q1JAMA63.1Q1CNS三大顶刊Nature、Science、CellName2023JIFJIF QuartileNATURE50.5Q1CELL45.5Q1SCIENCE44.7Q1来源：科睿唯安END文案 | 姜笑南排版 | 姜笑南发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展

行业动态想象一下，未来的某一天，我们不再需要漫长的养殖过程，就能享受到新鲜、美味的猪肉。这不是科幻，而是正在南京农业大学变为现实的科技奇迹！最新消息       走进南京农业大学的肉品质量控制与新资源创制全国重点实验室，科研人员正忙碌于一项前沿技术——3D生物打印细胞培养肉。在这里，红色和白色的“生物墨水”在打印喷头下翩翩起舞，白色托盘上逐渐堆起一块块色泽诱人的“猪肉”。图1.科研人员在开展“细胞培养肉”研究。（来源：新华网）      这一切是如何实现的呢？周光宏教授为我们揭开了谜底：“细胞培养肉”是依据肉类在动物机体里的生长规律，利用体外培养和生物制造方式培养动物细胞而生产的可食用肉类。简单来说，就是在实验室里“种”出肉来！图2.3D生物打印细胞培养肉技术展示。（来源：新华网）技术优势       与传统养殖方式相比，细胞培养肉具有无可比拟的优势。它不仅省去了数月甚至数年的养殖时间，生产周期只需数星期，还能人工调节蛋白质、脂肪含量，减少饱和脂肪酸成分，让肉质更加健康。      当然，面对这一新兴技术，不少消费者还对细胞培养肉的安全性存在疑虑。但周教授和他的团队早已做好准备，通过严格的生产监控和检测技术，确保细胞培养肉的安全和口感。发展趋势      国际上，细胞培养肉产业已取得重大进展。美国已审批通过两家细胞培养肉公司的产品在当地生产销售。而国内，周光宏教授带领的团队早在2009年就开始相关研究，并在2019年成功培养出我国第一块细胞培养肉。       随着技术的不断进步和产业化的推进，预计到2040年，全球肉制品市场将有35%为细胞培养肉。这不仅能大幅降低能源消耗和温室气体排放，还能减少土地使用和用水量，真正实现绿色、可持续的肉类生产。       未来已来，细胞培养肉的生产成本正在不断降低。从最初的昂贵价格到现在的每公斤数千元，预计很快将降至千元以内，让更多人能够享受到这一科技带来的美味与便利。来源：新华网END文案 | 张婷婷排版 | 张婷婷发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展

INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background1. 热量限制（CR）：指在保证生物体不发生营养不良的情况下，限制每日摄取的总热量。CR已被证实能够延长多种生物的健康寿命。2. 衰老的一个标志是蛋白质稳态的丧失，与伴侣介导的自噬（CMA）的下降有关。3. CMA是一种选择性的溶酶体途径，对维持蛋白质质量和细胞内环境适应至关重要。研究目的Objectives    本研究旨在探讨CR如何激活CMA，并评估这种激活过程对老年生物体应激反应的改善作用，并评估热量限制模拟物（CRMs）是否也能在老年小鼠中激活CMA。METHODS•✦研究方法✦•研究亮点1跨物种验证：不仅在大鼠模型中验证了热量限制（CR）的效果，还扩展到了小鼠模型，增加了研究结果的普适性和可靠性。2体内外实验结合：通过体外细胞培养模型与体内动物实验的结合，全面评估了CR和CRMs对CMA活性的影响，提供了多角度的科学证据。3使用先进的报告基因系统：利用KFERQ-PS-Dendra2荧光报告基因系统，实现了对CMA活性的实时、动态监测，提高了实验的灵敏度和准确性。FINDINGS•✦研究发现✦•1热量限制（CR）激活CMA研究发现，在老年大鼠肝脏中，CR能够显著提高CMA的活性。通过使用放射性标记的GAPDH和RNAse A作为CMA底物，在体外实验中观察到CR组溶酶体对这些底物的降解能力得到了提高。（图1）    图12CR增强LAMP2A稳定性LAMP2A是CMA途径的限速组分，研究显示，随着年龄的增长，LAMP2A在溶酶体膜上的水平下降，导致CMA活性降低。CR通过改善LAMP2A在溶酶体膜上的稳定性，从而提高CMA活性。（图2）    图23CRMs在体外增强CMA活性     通过使用小鼠成纤维细胞（NIH3T3细胞）稳定表达的KFERQ-PS-Dendra2 CMA报告基因，研究者观察到这些CRMs处理能够诱导CMA活性的增加，呈现剂量和时间依赖性效应，并发现CRMs还诱导了KFERQ-Dendra在溶酶体中的内化和降解量增加。（图3）图34CRMs在老年小鼠的多个组织中快速激活CMA。      使用CRMs对18月龄KFERQ-Dendra雄性小鼠进行短期处理后，肝脏、胰腺和肾脏多个组织中观察到CMA活性显著提高，并表现出一定的组织特异性。CRMs处理提高了LAMP1+溶酶体的占比，并提高了LAMP2A蛋白表达水平。然而，在转录水平上，CRM处理没有引起CMA相关基因表达的显著变化。（图4）图45CRMs的保护效果依赖于CMA      在高碳水化合物饮食挑战下，CRMs（特别是C646）对野生型小鼠显示出保护效果，在一定程度上减少了肝脏脂肪变性。然而，在CMA功能缺失的LAMP2A敲除（L2AKO）小鼠中，未观察这些保护效果。（图5）图5DISCUSSION•✦研究讨论✦•研究局限性1长期效应和全身效应尚未评估。2CRMs的生物利用度、安全性和临床应用潜力需进一步评估。研究结论1CMA是CR和CRMs发挥抗衰老作用的关键途径。2CRMs通过激活CMA改善老年小鼠的代谢健康和应激反应。参考文献[1] Jafari M, Macho-González A, Diaz A, Lindenau K, Santiago-Fernández O, Zeng M, Massey AC, de Cabo R, Kaushik S, Cuervo AM. Calorie restriction and calorie-restriction mimetics activate chaperone-mediated autophagy. Proc Natl Acad Sci U S A. 2024 Jun 25;121(26):e2317945121. END文案 | 黎莹斯排版 | 黎莹斯审核 | 黎莹斯发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展

INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background “僵尸鹿病毒”实际上是对一种名为慢性消耗性疾病（Chronic Wasting Disease，CWD）的朊病毒病的俗称。这种疾病影响鹿类（包括驼鹿、麋鹿和其他种类的鹿），导致它们表现出类似“僵尸”的症状，包括体重显著减轻、行为异常（如丧失对人类的恐惧、攻击性增加和重复的动作）、失去身体协调能力（表现出不稳定的步态）、过度流口水和饮水；会出现木僵状态，最终导致死亡。CWD由异常折叠的朊蛋白（prion protein，PrP）引起，这些朊蛋白会诱导正常细胞PrP发生错误折叠，形成更多的异常朊蛋白，进而在宿主体内传播和积累。 CWD的传播方式包括：1.直接接触：鹿类之间通过唾液、尿液、粪便等体液接触传播。2.环境传播：朊蛋白可以在土壤和植物中存活多年，健康的鹿类通过食用或接触被污染的环境而感染。地理分布：CWD最早在美国被发现，目前已在北美洲、韩国以及北欧一些国家（如挪威、芬兰和瑞典）存在。虽然CWD主要影响鹿类，但由于其与其他人类朊病毒病（如新型克雅氏病，vCJD）有相似之处，科学家们一直关注其是否具有人畜共患病的潜力。目前尚未有确凿证据表明CWD能感染人类。研究目的Objectives      评估慢性消耗性疾病 (Chronic Wasting Disease, CWD) 感染人类神经组织的潜在能力。METHODS•✦研究方法✦•类器官培养：诱导多能干细胞（iPSCs）衍生的人类大脑类器官（hCOs）来模拟人类神经组织，使用两种不同朊病毒基因型129MM（与人畜共患朊病毒病易感性相关）与129MV（人群最常见的基因型）的人类大脑类器官。CRISPR/Cas9 基因敲除（KO, Knockout）：生成朊病毒基因敲除类器官确保任何观察到的朊病毒传播是由于CWD接种物而非内源性人类朊蛋白PrP。CWD暴露：将类器官暴露于高浓度的来自三种不同来源的CWD接种物（白尾鹿，骡鹿，麋鹿）。图1图2图3感染检测：实时震荡诱导转化（Real-Time Quaking-Induced Conversion, RT-QuIC）测定法检测朊病毒种子活性。(RT-QuIC是一种高度敏感的体外检测技术，用于检测朊病毒病的感染性朊病毒颗粒/种子。该方法通过加速朊蛋白的异常折叠和聚集来检测极低浓度的朊病毒种子。朊病毒种子可以诱导正常朊蛋白（PrP^C）转化为异常的、传染性的形式（PrP^Sc）)免疫组织化学（Immunohistochemistry, IHC）和Western blot分析以检测蛋白酶耐受性朊蛋白的沉积。PrestoBlue活力测定和LDH释放测定评估类器官的代谢活性和细胞完整性。（图1-图3）FINDINGS•✦研究发现✦•研究结果      持续暴露7天，感染后监测180天，CWD暴露的类器官中没有出现新的CWD传播或人类朊病毒耐蛋白酶形式的沉积。检测到一些原始接种物（CWD朊病毒接种物）的持久存在，但在朊病毒基因敲除的类器官中同样存在，因此不归因于人类朊病毒的传播（持久存在的朊病毒仅仅是接种物的残留，而不是新产生的朊病毒传播的结果）。总体结果表明，CWD在大脑类器官中未能成功传播，支持了CWD朊病毒向人类传播的强物种屏障。（图4）图4研究结论      人脑组织对CWD存在显著的物种障碍，但不能排除CWD进入人类的可能性。DISCUSSION•✦研究讨论✦•1.使用hCOs建模人类神经组织。包含多种基因型（129MM和129MV）增强了结论的普适性。尽管hCOs是先进模型，但可能无法完全复制人类大脑组织的复杂性。 2.采用多种筛查技术（RT-QuIC、IHC、Western blot）确保结果可靠且全面。3.尽管有180天的观察期，朊病毒疾病可能有非常长的潜伏期，可能需要更长时间的研究才能完全排除传播。参考文献Groveman BR, Williams K, Race B, Foliaki S, Thomas T, Hughson AG, Walters RO, Zou W, Haigh CL. Lack of Transmission of Chronic Wasting Disease Prions to Human Cerebral Organoids. Emerg Infect Dis. 2024 Jun;30(6):1193-1202. doi: 10.3201/eid3006.231568. PMID: 38781931; PMCID: PMC11138967.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC11138967/END文案 | 杨青林排版 | 杨青林发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展