為推動(dòng)生命科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng )新性發(fā)展，充分展示和宣傳我國生命科學(xué)領(lǐng)域的重大科研成果，近日，中國科協(xié)生命科學(xué)學(xué)會(huì )聯(lián)合體組織18個(gè)成員學(xué)會(huì )推薦，經(jīng)生命科學(xué)領(lǐng)域同行專(zhuān)家評審及聯(lián)合體主席團評選和審核，向社會(huì )公布了2015年度“中國生命科學(xué)領(lǐng)域十大進(jìn)展”（排名不分先后）。

入選的十大進(jìn)展為：磁受體蛋白MagR的發(fā)現；細胞內膽固醇運輸的新機制；細胞炎性壞死機制研究；發(fā)育過(guò)程中人類(lèi)原始生殖細胞基因表達網(wǎng)絡(luò )的表觀(guān)遺傳調控；昆蟲(chóng)長(cháng)、短翅可塑性發(fā)育的分子“開(kāi)關(guān)”；高等植物光系統I光合膜蛋白超分子復合物晶體結構解析；口服重組幽門(mén)螺桿菌疫苗研究；剪接體的三維結構以及RNA剪接的分子結構基礎研究；化學(xué)重編程中間狀態(tài)的鑒定和化學(xué)重編程新體系的建立。

水稻感受和抵御低溫的機制研究 

水稻起源于熱帶和亞熱帶，對環(huán)境低溫非常敏感，限制了其種植區域。人工馴化選擇使粳稻種植能延伸到低積溫帶區域。近年來(lái)全球氣候變化導致的異常氣溫頻發(fā)，直接威脅水稻的生產(chǎn)，而植物感知低溫機理知之甚少。中國科學(xué)院植物研究所種康研究組與中國水稻所錢(qián)前研究員等合作發(fā)現水稻感受低溫的數量性狀位點(diǎn)基因COLD1賦予了粳稻的耐寒性。該基因編碼一個(gè)九次跨膜的G-蛋白信號調節因子，定位于質(zhì)膜和內質(zhì)網(wǎng)。遇冷時(shí)COLD1與G-蛋白α亞基RGA1互作，激活Ca2+通道、觸發(fā)下游耐寒防御反應；COLD1jap基因起源于中國野生稻而賦予粳稻耐寒性。這是國際上首次報道的植物低溫感受器，揭示了人工馴化賦予粳稻耐寒性的分子細胞學(xué)機制。該成果對于水稻耐寒性的分子設計改良有重要的指導意義和潛在的應用前景。本研究成果在2015年7月《Cell》雜志上以封面論文發(fā)表。

細胞內膽固醇運輸的新機制 

膽固醇是細胞不可或缺的脂類(lèi)物質(zhì)，其代謝異常會(huì )引起動(dòng)脈粥樣硬化和神經(jīng)系統病變。細胞內膽固醇運輸的機制并不清楚。武漢大學(xué)宋保亮團隊研究發(fā)現，過(guò)氧化物酶體與溶酶體之間可產(chǎn)生動(dòng)態(tài)接觸，該過(guò)程由溶酶體上的SytVII蛋白結合到過(guò)氧化物酶體上的脂質(zhì)分子PI(4,5)P2來(lái)介導。膽固醇正是通過(guò)這一新型的細胞器的膜接觸，由溶酶體運輸至過(guò)氧化物酶體。許多過(guò)氧化物酶體基因突變會(huì )導致發(fā)育和神經(jīng)系統功能障礙，該工作第一次揭示了膽固醇堆積是過(guò)氧化物酶體紊亂疾病的發(fā)病原因之一。這項研究不僅發(fā)現了細胞內膽固醇運輸的新機制，揭示了過(guò)氧化物酶體細胞器的新功能，更重要的是為治療膽固醇代謝異常相關(guān)疾病提供了新的線(xiàn)索和思路。研究成果在2015年4月《Cell》上發(fā)表，同期配發(fā)了評述文章。 

細胞炎性壞死機制研究

細胞炎性壞死（細胞焦亡，pyroptosis）是機體的重要免疫防御反應，在清除病原感染和內源危險信號中均發(fā)揮重要作用。細胞焦亡由炎性蛋白酶caspase（caspase-1和caspase-4/5/11）介導，但具體機制完全不清楚。北京生命科學(xué)研究所邵峰團隊和廈門(mén)大學(xué)韓家淮團隊分別獨立鑒定出全新的GSDMD蛋白，并證明GSDMD是所有炎性caspase的共有底物，其切割對于caspase激活細胞焦亡既是必要的也是充分的。這些工作揭示細胞焦亡的關(guān)鍵分子機制，為多種自身炎癥性疾病和內毒素誘導的敗血癥提供了全新的藥物靶點(diǎn)。邵峰和韓家淮論文分布在《Nature》（2015年10月）和《Cell Research》（2015年12月）上發(fā)表。

口服重組幽門(mén)螺桿菌疫苗研究 

幽門(mén)螺桿菌（Hp）是慢性胃炎、胃及十二指腸潰瘍的致病菌，是胃癌的主要致病因子。我國胃病患者超過(guò)1億，每年因胃癌死亡者達20萬(wàn)人。第三軍醫大學(xué)鄒全明、中國食品藥品檢定研究院曾明和江蘇省疾病預防控制中心朱鳳才三位教授聯(lián)合研究，發(fā)明了“Hp分子內佐劑粘膜疫苗”設計原理和安全高效的首個(gè)人用分子內粘膜免疫佐劑；設計與制造出全新的Hp疫苗組份；研究出國際上首個(gè)Hp疫苗生產(chǎn)與檢定質(zhì)量標準。歷時(shí)15年，完成了Hp疫苗5000余人參加的臨床試驗，成功研發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權的世界首個(gè)Hp疫苗，并安全、有效，保護率達71.8%，獲國家1.1 類(lèi)新藥證書(shū)。

剪接體的三維結構以及RNA剪接的分子結構基礎研究

“中心法則”是分子生物學(xué)中的關(guān)鍵定理，描述了細胞最基礎的生命活動(dòng)。在真核細胞中，蘊藏在基因組DNA序列中的遺傳信息先傳遞給信使RNA。轉錄的RNA需經(jīng)剪接體（Spliceosome）成熟之后再翻譯成蛋白質(zhì)，執行生物學(xué)功能。剪接體（Spliceosome）是一個(gè)巨大而又復雜的動(dòng)態(tài)分子機器，清華大學(xué)施一公課題組創(chuàng )新性地利用酵母細胞內源性蛋白提取獲得了性質(zhì)良好的樣品，并利用前沿的單顆粒冷凍電子顯微鏡技術(shù)，首次解析了酵母剪接體近原子水平的高分辨率三維結構，并在此基礎上進(jìn)行了詳細分析，闡述了剪接體對前體信使RNA執行剪接的工作機理。這一研究成果2015年9月在《Science》雜志以?xún)善�“背靠背”的長(cháng)文發(fā)表。 

磁受體蛋白MagR的發(fā)現 

生物能否感知及如何感受地球磁場(chǎng)的存在是生命科學(xué)中的未解之謎。北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院謝燦實(shí)驗室及合作者發(fā)現普遍存在于動(dòng)物中的磁受體基因，其編碼的磁受體蛋白MagR具備內源磁性，能識別外界磁場(chǎng)并順應磁場(chǎng)方向排列，據此提出一個(gè)新的“生物指南針”分子模型。這項發(fā)現有助于分析動(dòng)物遷徙和生物導航之謎，同時(shí)也為未來(lái)發(fā)展基于磁場(chǎng)進(jìn)行大分子分離純化，操縱細胞活性和動(dòng)物行為包括磁遺傳學(xué)，以及新型磁性生物材料的開(kāi)發(fā)提供了可能。本研究成果在2015年11月《NatureMaterials》雜志上發(fā)表。

昆蟲(chóng)長(cháng)、短翅可塑性發(fā)育的分子“開(kāi)關(guān)”

昆蟲(chóng)長(cháng)、短翅可變發(fā)育是生物發(fā)育可塑性的典型例子，是昆蟲(chóng)進(jìn)化成功的重要特性。稻飛虱是水稻的最重要害蟲(chóng)，若蟲(chóng)可以根據環(huán)境條件變化，選擇性地發(fā)育為能飛行的長(cháng)翅型成蟲(chóng)，或發(fā)育為不能飛行但繁殖更強的短翅型，這種可塑性發(fā)育是該蟲(chóng)成為毀滅性大害蟲(chóng)的重要原因。浙江大學(xué)張傳溪教授帶領(lǐng)的團隊研究發(fā)現，稻飛虱翅芽的兩個(gè)胰島素受體在長(cháng)、短翅分化中作用相反，起著(zhù)分子“開(kāi)關(guān)”作用。抑制胰島素受體I基因和胰島素通路會(huì )導致轉錄因子FOXO進(jìn)入細胞核，若蟲(chóng)就發(fā)育為短翅型成蟲(chóng)；而抑制在翅芽組織中特異表達的胰島素受體II基因就會(huì )導致FOXO滯留于翅芽的細胞質(zhì)，若蟲(chóng)就發(fā)育為長(cháng)翅型成蟲(chóng)。本研究成果在2015年3月《Nature》雜志上發(fā)表，被認為“是多型現象分子機理研究的一個(gè)里程碑”，在稻飛虱防治上具有重要價(jià)值。

高等植物光系統I 光合膜蛋白超分子復合物晶體結構解析

光系統I（PSI）光合膜蛋白超分子復合物是光合作用中高效吸能、傳能和轉能的系統，其量子轉化效率幾乎為100%。中國科學(xué)院植物研究所匡廷云、沈建仁研究團隊在原子水平分辨率的高等植物光系統I-捕光天線(xiàn)（PSI-LHCI）晶體結構，解析了高等植物PSI-LHCI的精細結構，其中包括16個(gè)蛋白亞基和205個(gè)輔因子，總分子量約600kDa；揭示光系統I的4個(gè)捕光色素蛋白復合體（Lhca1-4）在天然狀態(tài)下的結構及相互關(guān)系，LHCI全新的色素網(wǎng)絡(luò )系統和LHCI紅葉綠素的結構，明確提出LHCI向核心能量傳遞可能的4條途徑。該研究成果對于闡明光合作用機理及提高作物光能利用效率和開(kāi)辟太陽(yáng)能利用的新途徑都具有重要的理論和實(shí)踐意義。該研究成果在2015年5月《Science》期刊以長(cháng)文的形式并作為封面文章發(fā)表。 

發(fā)育過(guò)程中人類(lèi)原始生殖細胞基因表達網(wǎng)絡(luò )的表觀(guān)遺傳調控

生殖細胞（精子和卵細胞）是人類(lèi)生命繁衍、維持物種穩定和延續的種子和紐帶，在胚胎發(fā)育過(guò)程中來(lái)自原始生殖細胞。人類(lèi)原始生殖細胞基因表達網(wǎng)絡(luò )的特征及其表觀(guān)遺傳學(xué)調控一直是亟待解決的重大發(fā)育生物學(xué)問(wèn)題。北京大學(xué)湯富酬研究團隊與北京大學(xué)第三附屬醫院?jiǎn)探苎芯繄F隊緊密合作，采用單細胞轉錄組高通量測序等一系列關(guān)鍵技術(shù)，深入、系統地解析了人類(lèi)原始生殖細胞多個(gè)發(fā)育階段的轉錄組和DNA甲基化組的動(dòng)態(tài)變化，揭示了人類(lèi)原始生殖細胞基因表達調控的一系列關(guān)鍵獨特特征，這為人們提供了一個(gè)深度解析人類(lèi)原始生殖細胞中基因表達網(wǎng)絡(luò )表觀(guān)遺傳調控的精準坐標系統，有助于更好地理解人類(lèi)生殖細胞和早期胚胎發(fā)育的根本規律。該項研究未來(lái)對輔助生殖技術(shù)安全性評估、以及臨床上生殖細胞發(fā)育異常相關(guān)疾病機理的解析等可能具有重要意義。該研究成果2015年6月在《Cell》期刊發(fā)表。

化學(xué)重編程中間狀態(tài)的鑒定和化學(xué)重編程新體系的建立

“體細胞重編程”技術(shù)可以將已經(jīng)分化和特化的體細胞誘導逆轉成為“生命之初”的多潛能干細胞。北京大學(xué)鄧宏魁的研究團隊在2013年報道小分子化合物誘導的體細胞重編程技術(shù)（化學(xué)重編程）的基礎上，發(fā)現了化學(xué)重編程的一個(gè)中間狀態(tài)，其基因表達譜、體內發(fā)育能力和重編程能力均類(lèi)似于胚外內胚層(XEN)細胞。這一發(fā)現表明化學(xué)重編程是一個(gè)分子路徑上完全不同于轉基因誘導體細胞重編程的全新途徑，為進(jìn)一步改進(jìn)化學(xué)重編程體系提供了一個(gè)關(guān)鍵的分子路標；并將大幅提升了化學(xué)誘導的多潛能干細胞（CiPS細胞）的誘導效率。這一成果體現了小分子化合物調控細胞命運的特點(diǎn)和優(yōu)勢，有望在再生醫療中為獲得病人自體的組織和器官提供理想的細胞來(lái)源。該研究成果2015年12月在《Cell》雜志發(fā)表。