季刊2020第三期.pdf
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目录 CONTENT 1 实验室新闻 科研动态 2 17 学术交流 人才招聘 18 19 发表 SCI 论文 A M 中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室 Key Laboratory of Animal Models and Human Disease H D Mechanisms of Chinese Academy of Sciences 季刊 2020 年 第 3 期 实验室新闻 实验室新闻 2020 年疾病机理与动物模型夏令营圆满落幕 8 月 5-7 日，中国科学院昆明动物研究所第 5 期 “ 疾病机理与动物模型 ” 夏令营通过网络平台与 87 位来自全国各高校的优秀学员连线，开启了为期 3 天的 “ 云 ” 上科学盛宴。活动包括 “ 大咖畅谈 ”、 “ 导师 FUN 谈 ”、“ 阿甘正传 ”、“ 昆动漫谈 ” 和 “ 推免生面试 ”，由中科院动物模型与人类疾病机理 重点实验室、遗传资源与进化国家重点实验室及研究生处联合主办。 2020 年 “ 云 ” 夏令营通过线上讲座、访谈及云游实验室等新尝试，为想要了解昆明动物研究所 的学生提供了便捷又能身临其境的新方式，是疫情形势下的新探索。“ 云 ” 夏令营还安排了推荐免试 研究生网络面试，营员们可尽早锁定硕士、博士研究生席位，人生蓝图快人一步。通过几天的直播互动， 同学们都觉得收获颇丰。 1 A M 中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室 Key Laboratory of Animal Models and Human Disease H D Mechanisms of Chinese Academy of Sciences 季刊 2020 年 第 3 期 科研动态 科研动态 解析环形 RNAs 在脑衰老中的生物学作用 大脑衰老的生物学机理十分复杂，受到遗传、年龄和环境等多个因素的调控和影响，其中随年 龄和环境等因素而变化的表观遗传调控被认为是重要的调控环节之一。基因组中大约 90% 的 DNA 都具有转录活性，但其中仅有 1.5% 的基因能够编码蛋白质，而环状非编码 RNAs (circRNAs) 即属于 不具有编码功能的非编码 RNAs 范畴。近年来，越来越多的研究证据揭示 circRNAs 介导的表观遗传 调控在机体的诸多生命过程和许多疾病，特别是衰老相关的慢性疾病的发生和发展过程中可能发挥 重要的作用。同时有研究发现 circRNAs 在哺乳动物脑内神经元中的呈现非常丰富的表达和动态变化， 但其在脑内的功能 — 特别是灵长类动物大脑发育和衰老过程中的表达变化和潜在的生物学功能仍然 未知。 重点实验室李家立课题组长期从事脑衰老生物学机制研究。在先前的工作中，研究人员通过生 物信息学和 RNA 原位杂交检技术，检测分析了猕猴衰老过程中不同脑区 circRNAs 动态表达变化 的特征。研究发现，脑特异性 circRNAs 呈现出高度的区域、性别和年龄表达差异性。circRNAs 和 mRNAs 之间存在多重的正相关和负相关调控关系。生物学功能计算模拟演示结果表明，circRNAs mRNAs 之间表达变化相关性可能对衰老过程中脑结构和功能变化具有重要调控作用（Cell Discov, 2018）。 尽管 circRNAs 在哺乳动物的大脑中具有丰富的表达，同时也展现出动态的表达变化，但是它 们是否与大脑衰老的发生发展有密切联系，目前仍然未知。在上述工作基础上，研究人员发现： circGRIA1，一个由兴奋性氨基酸受体 -AMPA 受体亚基 Gria1 基因衍生的 circRNA 亚型，在雄性猕 猴脑内多个脑区呈现显著地增龄性表达升高；而且与 Gria1 mRNA 表达水平有明显的负相关。进一 步检测发现 circGRIA1 除了少部分表达分布在神经元胞浆和突触附近外，其主要分布于神经元的细 胞核中，并发现其能够与 Gria1 基因启动子区域有相互作用，通过顺式作用调控 Gria1 mRNA 表达。 体外和体内操纵 circGRIA1 表达能够负性调节 Gria1 mRNA 和蛋白质水平，敲低 circGRIA1 可显著地 改善老年雄性猕猴海马神经元的突触可塑性及突触再生。上述研究结果揭示了脑内特异性 circRNAs 动态表达和生物学作用参与了大脑衰老过程。相关研究发现也为进一步认识和理解灵长类动物复杂 的大脑结构和功能，寻找参与脑衰老进程的调控因子提供了新证据，为探索衰老相关神经疾病的机 理和干预措施提供了参考。 相 关 研 究 结 果 以 “CircGRIA1 shows an age-related increase in male macaque brain and regulates 2 A M 中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室 Key Laboratory of Animal Models and Human Disease H D Mechanisms of Chinese Academy of Sciences 季刊 2020 年 第 3 期 科研动态 synaptic plasticity and synaptogenesis” 为题发表于 Nature Communications。李家立研究员为该论文通 讯作者，昆明动物研究所博士研究生徐开宇、实验师张莹和北京大学博士研究生熊婉迪为该论文的 共同第一作者，该工作同时得到昆明动物研究所胡新天研究员和郑永唐研究员、武汉生命之美公司 张翼博士和陈栋博士、生物化学与细胞生物学研究所陈玲玲研究员的大力帮助。 上述研究得到国家自然科学基金委和科技部 973 等的资助。该项研究工作依托昆明动物研究所 承担建设的 “ 模式动物表型与遗传研究国家重大科技基础设施（灵长类）” 开展。该设施将对灵长类 动物表型与遗传型进行系统研究，连续、快速、精准、标准化、规模化和自动化地获取信息与分析， 客观描述、深入解析生命现象变化中的表型与内在的遗传关系，对生命科学与医药健康领域研究具 有潜在重要意义。 论文链接： https://www.nature.com/articles/s41467-020-17435-7 环形 RNAs 在脑衰老中的生物学作用图示 缺铁性贫血和口服避孕药诱导脑卒中分子机制 缺血性脑卒中通常是由血管阻塞引起的，约占中风的 87％。当前，缺血性脑卒中是全球第二大 死因，也是永久性残疾的最重要原因。两种诱栓因素，包括缺铁性贫血和联合口服避孕药的使用均 与脑卒中的患病风险增加相关，但其潜在分子机制尚不确定。缺铁性贫血是全球最常见的营养失调症， 在全球范围内影响着超过约 20 亿人口。早在三十年前就发现缺铁性贫血与偏瘫和失语症相关。而在 过去的几年中，缺铁性贫血与血栓栓塞疾病之间的联系已得到越来越多的认识。大量研究也表明使 用口服避孕药的女性患脑卒中的风险显着增加，是造成育龄期女性脑卒中的危险因素之一。 3 A M 中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室 Key Laboratory of Animal Models and Human Disease H D Mechanisms of Chinese Academy of Sciences 季刊 2020 年 第 3 期 科研动态 重点实验室赖仞研究员领导的团队最近发现缺铁和雌激素分别通过调控转铁蛋白基因调控区的 低氧诱导元件（HRE）和雌激素反应元件（ERE）从而上调转铁蛋白的表达，这表明转铁蛋白上调 与缺铁性贫血和口服避孕药的使用之间存在关联。前期研究已经阐明血浆转铁蛋白与凝血因子和抗 凝血因子以不同的亲和力相互作用以维持凝血系统稳态平衡（Cell Res, 2020）。进一步的小鼠模型 实验发现外源性转铁蛋白处理、缺铁性贫血、雌激素给药或转铁蛋白过表达可以诱导高凝倾向和缺 血性脑卒中的发病，而转铁蛋白抗体干预、转铁蛋白敲降和设计的干预多肽则能显著的减轻脑卒中 的发病。这些数据表明，上调的转铁蛋白是脑卒中发病的危险因素并且是与铁缺性贫血和口服避孕 药诱导血栓形成相关的重要关联因子。该研究也进一步证实了转铁蛋白在维持凝血系统稳态平衡中 的核心作用。该研究为与缺铁性贫血和口服避孕药相关的 血栓疾病的药物开发提供了全新的途径和思路。 该研究结果于近期发表于美国心脏协会刊物 Circulation Research，并被遴选为第 5 期的封面文章。该 论文的第一作者为唐小芃副研究员；昆明动物研究所的方 鸣谦博士研究生、程若梅博士研究生、张治业副研究员和 申传斌助理研究员以及昆明医科大学第二附属医院检验科 王玉明主任为该论文的共同第一作者；赖仞研究员为该论 文的唯一通讯作者。该工作得到了科技部、国家自然科学 基金委、中国科学院及云南省科技厅的资助。 论文链接：https://www.ahajournals.org/doi/abs/10.1161/ CIRCRESAHA.119.316453 精神分裂症和抑郁症功能基因组学研究新进展 精神分裂症和抑郁症等复杂精神疾病是影响人类健康的重大公共卫生难题，然而因为对这类疾 病发病机制尚不完全清楚，对其诊疗往往存在难题。近年来世界范围内的全基因组关联分析（GWAS） 研究报道了许多非编码变异与精神疾病显著相关，这些变异是否存在生物学功能及相关机制仍需深 入探索。 通过系统分析公共数据库中 16p11.2 染色体区域的脑组织基因表达 eQTL 数据和 H3K4me1 等 甲基化组蛋白的 ChIP-seq 数据，重点实验室李明课题组发现一个常见变异 rs4420550 所在位点，显 著富集了一系列标志着转录调控效应的表观修饰蛋白，提示它很可能具有功能后果，且该变异与 MAPK3 基因的 mRNA 表达显著相关。然而，rs4420550 在染色体上距离 MAPK3 基因有 200kb 以上， 4 A M 中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室 Key Laboratory of Animal Models and Human Disease H D Mechanisms of Chinese Academy of Sciences 季刊 2020 年 第 3 期 科研动态 该位点是否存在远端调控作用机制，是一个有趣且非常重要的问题，对于我们了解精神分裂症复杂 的基因调控非常必要。进一步分析脑组织和细胞系的甲基化组蛋白 ChIP-Seq 数据，发现 rs4420550 可能位于 DNA 增强子区域，并利用双荧光报告基因实验证实了这一猜想。随后，通过染色质构象捕 获技术，研究人员发现 rs4420550 所在区域与 MAPK3 基因启动子直接经由染色体回环交互作用。与 此同时，他们也在细胞水平针对 rs4420550 进行单碱基的基因编辑，并得到了在 rs4420550 位点分别 携带 G/G 和 A/A 纯合基因型的细胞群，且已通过 RNA-seq 和 ATAC-seq 分析发现了包括 MAPK3 在 内的多个表达差异显著的基因。功能表型分析发现，携带 rs4420550 不同基因型的细胞表现出显著的 增殖效率的差异。 该研究鉴别了一个具有增强调控效应的常见变异，可以影响细胞功能及精神分裂症的遗传风险。 这个结果为我们认识精神分裂症复杂的远程基因调控作用提供了一个范例。相关结果以 “Functional genomics identify a regulatory risk variation rs4420550 in the 16p11.2 schizophrenia-associated locus” 为题 在线发表于 Biological Psychiatry 杂志。常宏副研究员、博士研究生蔡欣和李慧娟为该论文的并列第 一作者，肖潇副研究员和李明研究员为该论文的共同通讯作者。该工作得到了罗雄剑研究员及姚永 刚研究员的建设性帮助和支持，并获得国家自然科学基金和中国科学院 B 类先导专项等项目的资助。 细胞水平针对 SNP rs4420550 的单碱基编辑 李明课题组早期发现，在染色体 10q24.32 区域中，精神分裂症的风险变异 rs7085104 与一个人 类特异的可变数目串联重复序列（VNTR）高度连锁，且在欧洲和非洲人群中都与剪接体 AS3MTd2d3 的 mRNA 表达显著相关（Nature Medicine, 2016）。近期，他们利用体外的微基因剪接系统证实， 该 VNTR 可以直接调控剪接体 AS3MTd2d3 的表达，并且在中国人群脑组织中 VNTR 也与 AS3MTd2d3 表达显著相关，证实这可能是一个精神分裂症的决定性的风险变异。在体外培养的大鼠海马神经 元中过表达剪接体 AS3MTd2d3，可以导致蘑菇状树突棘密度的显著下降，这与临床上精神分裂症患 5 A M 中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室 Key Laboratory of Animal Models and Human Disease H D Mechanisms of Chinese Academy of Sciences 季刊 2020 年 第 3 期 科研动态 者脑中观察到的现象一致，提示了该剪接体潜在的生物学机制。该研究结果以 “A human-specific schizophrenia risk tandem repeat affects alternative splicing of a human-unique isoform AS3MTd2d3 and mushroom dendritic spine density” 为题在线发表于 Schizophrenia Bulletin 杂志。博士研究生蔡欣和杨 智辉为该论文的并列第一作者，常宏副研究员和李明研究员为该论文的共同通讯作者。该研究工作 得到国家自然科学基金等项目的资助。 剪接体 AS3MTd2d3 影响蘑菇状树突棘的密度 此外，该研究团队还对另一种社会负担沉重的精神疾病 - 抑郁症的遗传易感机制进行了探索。 通过对前人报道的染色体 1p31.1 区域与抑郁症相关的遗传变异进行进一步研究，证实了其中一个 欧洲人群中的疾病风险变异 rs12129573 在我国汉族人群中也与疾病显著相关，并发现该风险变异和 一个人类特异的 Alu 变异 rs70959274 高度连锁。鉴于 Alu 变异片段较长，且已知多在疾病及表型相 关的 GWAS 位点富集，它们很可能发挥重要的功能影响。据此，他们对 rs70959274 进行了深入分 析，发现它位于一个长链非编码 RNA LINC01360 的启动子区域。值得注意的是，rs70959274 的插入 变异与 LINC01360 的 mRNA 低表达显著相关，由于该插入片段中有多个 CpG 位点，且大多处于高 度甲基化状态，很可能是通过表观遗传修饰相关机制对基因表达产生影响。通过报告基因实验，证 实 rs70959274 的插入变异可以抑制转录活性；当利用 CRISPR/Cas9 删除掉该段序列后，LINC01360 的表达显著上调。与此同时，rs70959274 插入序列的删除亦导致其它抑郁症风险基因（DRD2 和 FLOT1）的表达变化。进一步蛋白信号网络分析发现，该插入序列的改变显著影响突触传递、神经 发生、学习记忆、PI3K-Akt 等一系列生物学过程的基因表达改变。该研究结果以 “Identification of a functional human-unique 351-bp Alu insertion polymorphism associated with major depressive disorder in the 1p31.1 GWAS risk loci” 为题在线发表于 Neuropsychopharmacology 杂志。博士研究生刘伟鹏、蔡欣、 杨智辉以及新乡医学院的李文强副教授为该论文的并列第一作者，肖潇副研究员、李明研究员和新 6 A M 中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室 Key Laboratory of Animal Models and Human Disease H D Mechanisms of Chinese Academy of Sciences 季刊 2020 年 第 3 期 科研动态 乡医学院的吕路线教授为该论文的共同通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金等项目的资助。 论文链接： https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0006322320319247 https://academic.oup.com/schizophreniabulletin/advance-article/doi/ 10.1093/schbul/sbaa098/5871224 https://www.nature.com/articles/s41386-020-0659-2 揭示产毒动物种内竞争的靶标切换机制 动物生存适应是动物学领域重要研究内容。动物的生存适应面临着来自生物因素和非生物因 素的挑战，需要与物种和环境进行密切互作。在物种互作中，动物尤其需要通过种内和种间的竞 争来获取生存资源。产毒动物主要依赖其毒液进行物种互作，它们拥有通过亿万年进化而来的毒液 系统，主要依赖毒液成分的生物学功能来与进行种内和种间竞争。目前的研究主要集中在毒液介导 的种间竞争机制。重点实验室赖仞课题组长期关注产毒动物的博弈策略，在种间竞争机制的解析方 面取得了一些重要进展 , 如揭示了蜈蚣利用毒素进行捕食（PNAS, 2018; PNAS, 2013）和防御 (Nat Commun, 2015)，蝎子利用毒素进行防御 (Sci Adv, 2017)，蛙类利用受体突变逃避毒素作用 (Natl Sci Rev, 2019)。但是，人们对产毒动物种内竞争机制的认知还十分不足。 最近，重点实验室赖仞课题组以蜈蚣作为研究对象，揭示了一种高效应对种间和种内竞争的 “ 靶 点切换机制 ”。在该工作中，研究人员观察到蜈蚣种群内存在激烈竞争，同时伴随着同类之间的毒液 注入。与种间竞争不同，蜈蚣种群内个体之间的毒液注射能迅速导致非致死性的运动系统短暂麻痹， 与种内竞争生存资源的生物学意义相吻合。进而，研究人员发现蜈蚣的毒液仅专一抑制蜈蚣神经元 上的钾离子流，而对其他类型的离子流并无作用，提示在其种内竞争中发挥功能的可能是一种钾离 子通道。进一步的分子克隆与功能实验表明，这种钾离子通道是蜈蚣介导 A 型瞬时钾电流的 Shal 通道。 另一方面，研究人员证实蜈蚣毒素 SsTx 是介导 Shal 抑制的关键毒液成分。因此 SsTx-Shal 的相互作 用是介导蜈蚣种内竞争的物质基础和重要机制，其生物学效应是非致死性运动系统短暂麻痹。 有趣的是，SsTx 只作用于蜈蚣的 Shal 通道，而不作用于其他物种的 Shal。进一步研究表明蜈蚣 Shal 通道在其孔区 353 位点上携带了一个谷氨酸突变（E353），SsTx 正是通过其 17 位点上的赖氨 酸（K17）与蜈蚣 Shal 的 E353 形成盐键，从而抑制 Shal 的功能。对于其他物种而言，该位点上的 氨基酸均不带电荷，无法与 SsTx 形成相互作用。因此，Shal 通道在蜈蚣中可能发生了特化并成为种 内竞争的毒素作用靶点。Shal 主要分布于蜈蚣的运动神经元和血管环上，SsTx 抑制 Shal 后产生运动 神经元的超兴奋以及血管环的收缩，进而介导了种内竞争中的短暂麻痹。 在蜈蚣的种间竞争中，毒液成分通过抑制猎物的 KCNQ 或激活捕食者的 TRPV1 实施捕食或逃 7 A M 中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室 Key Laboratory of Animal Models and Human Disease H D Mechanisms of Chinese Academy of Sciences 季刊 2020 年 第 3 期 科研动态 逸被捕食（PNAS, 2018）。而蜈蚣的这些受体需要进行特化，对毒液产生耐受，以保持适度的种内 竞争强度。因此对产毒动物而言，毒液系统的进化是一把 “ 双刃剑 ”，在提升种间竞争效率的同时也 伴随着大量自身受体的特化，避免同种个体的相互残杀。本研究以 SsTx 为例，对蜈蚣自身受体的特 化进行了探索。研究人员发现，SsTx 能靶向其他物种的 Shaker 通道，但不作用于蜈蚣的 Shaker。这 是由于蜈蚣 Shaker 孔区 399 位点上携带一个精氨酸突变（R399），与 SsTx 上的正电荷基团形成相 斥作用力，消除了 SsTx 与蜈蚣 Shaker 的相互作用。 综上所述，研究人员通过探索同一个蜈蚣毒液成分（SsTx）在种间和种内不同受体上的功能转变， 发现了一种高效的 “ 靶点切换机制 ”。该机制使蜈蚣能够使用同一套毒液成分进行靶点的灵活切换， 有效调控适合的种内竞争和种间竞争强度，极大降低了产毒动物的生物能耗。 相关研究成果以 “Target switch of centipede toxins for antagonistic switch” 为题在线发表于 Science 子刊《Science Advances》杂志上。中科院昆明动物所杨仕隆研究员（现任东北林业大学教授）、中 科院昆明动物所王云飞博士（现任东北林业大学副教授）和云南大学的王璐副研究员为该论文的第 一作者，中科院昆明动物所赖仞研究员为该论文的通讯作者。 论文链接：https://advances.sciencemag.org/content/6/32/eabb5734。 蜈蚣毒素通过“靶点切换”灵活转换种内和种间竞争 揭示血小板外向内信号传导新机制及低出血风险抗血栓药物研发新靶点 血栓性疾病（包括心梗、脑梗）的发病率高居各类疾病之首，是目前导致居民死亡的首要因素。 现阶段临床中所使用的抗血栓药物大多会增加患者的异常出血风险，这严重地限制了抗血栓药物的 使用。针对血栓形成过程中的关键因素开发低出血风险的抗血栓药物是一个研究的难点。血小板是 哺乳动物血液中主要的细胞成分之一，其在血栓形成和止血过程中发挥着极其关键的作用。αIIbβ3 8 A M 中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室 Key Laboratory of Animal Models and Human Disease H D Mechanisms of Chinese Academy of Sciences 季刊 2020 年 第 3 期 科研动态 整合素是血小板中特有的，与血小板激活密切相关的膜蛋白。临床中常使用的抗血栓药物依替巴肽、 阿昔单抗和替罗非班均是通过竞争性地结合于 αIIbβ3 胞外域的配体结合区，通过抑制其与配体的结 合发挥抗血栓作用，但是这些药物无一例外地增加患者的出血风险。 重点实验室赖仞课题组在以前工作的基础上（Thrombosis and Haemostasis, 2020），最近发现 由血小板 β3 整合素、14-3-3ζ 蛋白以及 c-Src 激酶构成的复合体在血小板激活和血栓形成中发挥重 要的作用。14-3-3ζ 蛋白通过同时结合于 β3 整合素胞内 “TST” 结构域和 c-Src 的 SH2 结构域促进 14-3-3ζ-c-Src-integrin-β3 复合体的形成以及 αIIbβ3 整合素外向内的信号传导。针对此复合物形成的 关键结合位点，团队成员设计发掘了两个抑制剂 KF7 和 THO。这些抑制剂可以干扰 14-3-3ζ-c-Srcintegrin-β3 复合体的形成并抑制血小板的聚集和延展，但不会显著地改变 αIIbβ3 与其配体的结合以 及血小板的黏附。小鼠模型实验发现干扰该复合体能够显著抑制血栓发生，但不会增加出血风险。 此研究为开发新型、低出血风险的抗血栓药物提供了新靶点和思路，同时也提供了一系列潜在的抗 血小板 / 抗血栓先导分子。 该研究结果以 “14-3-3ζ-c-Src-integrin-β3 complex is vital for platelet activation” 为题在线发表于美 国血液学会期刊 Blood。中科院昆明动物所申传斌博士、中国科学技术大学博士生刘明、中科院昆明 动物所研究实习员徐润佳和中科院昆明动物所王淦副研究员为该论文的共同第一作者。赖仞研究员 和多伦多大学 Heyu Ni 教授为该论文的共同通讯作者。此研究获得中国科学院，青年创新促进协会， 国家自然科学基金委，云南省科学技术厅，中国科学院生物资源项目计划的资助。 论文链接：https://doi.org/10.1182/blood.2019002314 14-3-3ζ-c-Src-integrin-β3 复合体在血小板激活中的关键作用 9 A M 中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室 Key Laboratory of Animal Models and Human Disease H D Mechanisms of Chinese Academy of Sciences 季刊 2020 年 第 3 期 科研动态 研究发现分泌型细胞内吞体通道介导免疫抗原提呈 免疫系统在机体内发挥抵御病原微生物感染和抑制肿瘤发生的作用。获得性免疫是针对特定抗 原并同时具有免疫记忆的特异性免疫保护体系。抗原提呈是获得性免疫的第一步，由专业抗原提呈 细胞摄取，加工和递呈抗原信息以激活 T 细胞。虽然经过长期的研究，抗原提呈过程中的细胞分子 机制依然存在许多盲点，也是临床药物和疫苗研发的障碍之一。与人们熟悉的传统膜蛋白不同，孔 道形成蛋白可以单体可溶性形式存在，特定条件下通过寡聚化后再插入生物膜系统形成膜通道。目 前对孔道形成蛋白的认识和研究集中于它们的细胞毒性作用，而极大地忽略了它们的其他功能。 重点实验室张云课题组前期从两栖动物中发现了脊椎动物第一个分泌型孔道形成蛋白和三叶因 子复合物 CAT（发明专利 ZL200810058028.5; PLoS One, 2008）。该蛋白质机器通过一条新颖的分 子作用通路，包括胞外调控组装 (J Biol Chem, 2020)，双受体模式内吞入胞 (Commun Biol, 2019)，细 胞内吞 / 溶酶体上物质通道形成，刺激细胞外泌体分泌，在机体天然免疫，粘膜屏障修复和细胞物 质运输中发挥了重要作用 (PNAS, 2014, 封面故事；J Infect Dis, 2017; FASEB J, 2019)，进而形成了分 泌型细胞内吞体通道的创新性概念。课题组进一步揭示分泌型细胞内吞体通道的作用途径与抗原提 呈所需要的细胞机制非常吻合。研究表明 CAT 可增加胞饮而促进细胞抗原摄取，并中和内吞体的酸 化环境，所形成的细胞内吞体通道介导抗原肽的胞质释放，同时促进功能性的细胞外泌体产生，这 些作用显著提高了抗原提呈细胞的抗原提呈，特别是 MHC-I 介导的抗原交叉提呈，并最终有效地激 发包括细胞和体液免疫在内的获得性免疫。论文以 “A secreted pore-forming protein modulates cellular endolysosomes to augment antigen presentation” 为题发表于美国实验生物学学会联合会会刊 FASEB Journal。 研究不仅进一步证实了分泌型细胞内吞体通道存在的细胞生物学功能和意义，也为人们深入研 究获得性免疫系统抗原提呈 的分子策略和机制提供了全 新的思路和线索，同时为疫 苗研发提供了新的佐剂候选 分子。中科院昆明动物所邓 成捷和刘龙作为文章的共同 第一作者，昆明动物所张云 研究员和昆明医科大学李盛 安博士为文章的共同通讯作 者。 研 究 获 得 国 家 基 金 委 云南联合基金重点项目，“ 云 分泌型细胞内吞体通道介导的免疫抗原提呈 10 A M 中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室 Key Laboratory of Animal Models and Human Disease H D Mechanisms of Chinese Academy of Sciences 季刊 2020 年 第 3 期 科研动态 岭学者 ” 计划以及国家基金面上项目的资助。 论文链接：http://dx.doi.org/10.1096/fj.202001176R 揭示干扰素信号通路的调控新机制 干扰素（IFN）信号通路是天然免疫的主要组成部分，在宿主抵抗病原体中发挥重要功能；IFN 的产生和下游通路的激活受到精密的调控。转录因子 STAT1 是 IFN 通路的关键效应因子。IFN 信号 通路激活时，STAT1 蛋白被其激酶 JAK1 磷酸化修饰，进而形成异源或者同源二聚体并转移入核调 控下游靶基因的转录激活。RNF220 是 RING 泛素连接酶家族的一员。中科院昆明动物所毛炳宇课题 组最近的相关研究报道了泛素连接酶 RNF220 通过介导不同靶蛋白以及不同类型的泛素化修饰参与 脊椎动物神经系统发育过程和相关疾病的发生和进展（Cell Rep, 2019; Development, 2020）。但关于 RNF220 在其他系统尤其是在先天免疫和宿主抵抗感染中的功能和作用机制未知。 重点实验室齐晓朋课题组通过与毛病宇课题组合作研究，发现外源细菌感染以及 IFN 刺激能诱 导宿主细胞内源 Rnf220 基因的表达；生化实验结果表明，泛素连接酶 RNF220 与 STAT1 蛋白相互作 用并催化 STAT1 蛋白序列上多个赖氨酸位点上的 K63 形式的多泛素化修饰；进一步的研究发现，这 种翻译后修饰促进了 STAT1 与其激酶 JAK1 的相互作用，增强了 STAT1 蛋白的磷酸化修饰水平，从 而促进了 IFN-STAT1 信号通路的激活。同时，Rnf220 缺陷细胞中的 IFN-STAT1 信号通路的激活受到 抑制，Rnf220 缺陷小鼠比野生型小鼠更易感染鲍曼不动杆菌和 HSV-1 病毒。该研究结果揭示了泛素 连接酶 RNF220 正反馈调控 IFN-STAT1 信号通路的分子机制，并提示 RNF220 有望成为抗外源细菌 和病毒感染的潜在治疗靶点。 该 研 究 成 果 以 “RNF220 mediates K63linked polyubiquitination of STAT1 andpromotes host defense” 为 题 发 表 在《Cell Death & Differentiation》杂志上。中国科学院昆明动物 研究所已毕业博士生郭晓敏和马鹏程副研究 员为文章的共同第一作者，齐晓朋和毛炳宇 研究员为文章的共同通讯作者。该研究工作 得到了国家重点研发计划、国家自然科学基 金、中国科学院和云南省项目的支持。 论 文 链 接：https://www.nature.com/ articles/s41418-020-00609-7 RNF220 正反馈调控 IFN-STAT1 信号通路激活的分子机制 11 A M 中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室 Key Laboratory of Animal Models and Human Disease H D Mechanisms of Chinese Academy of Sciences 季刊 2020 年 第 3 期 科研动态 解析树鼩抗病毒天然免疫通路基因特异性和 HCV 病毒感染模型受限的遗传机制 树鼩是灵长类动物的近亲，作为实验动物具有很好的应用价值，日渐受到重视。前期我们利用 新一代测序技术，完善和更新了树鼩基因组（KIZ version 1, Nat Commun 2013; KIZ version 2, Zool Res 2019: www.treeshrewdb.org），利用新版基因组，可以更好获取对树鼩的遗传特性认识，解释其用于 人类疾病动物模型，尤其是病毒感染模型创建的遗传基础。如我们针对树鼩基因组中重要的抗病毒 天然免疫基因 RIG-I 缺失这一现象开展的研究表明，树鼩 MDA5（tMDA5）能够替代缺失的 RIG-I 功能，识别 RIG-I 特异性识别的病毒，结合与 RIG-I 相互作用的蛋白 STING（又称为 MITA/ERIS/ MPYS），诱导干扰素 β 的产生。tMDA5 获得更强大的抗病毒功能，可能源于其受到正选择作用。 该研究从树鼩 RIG-I 基因缺失出发，结合系统的功能实验，很好地展现了哺乳动物抗病毒天然免疫 的适应性和功能多样性（PNAS, 2016）。树鼩中 RIG-I 基因缺失，是否对于抗病毒天然免疫通路中的 其他基因也有影响，是一个尚未回答的有趣的科学问题。 近期，重点实验室姚永刚课题组发现位于内质网的接头蛋白 STING，在树鼩细胞中存在两种不 同的转录本。STING 可以动态监控细胞内 DNA 以及环二核苷酸（cyclic dinucleotides, CDNs）的异常 存在，从而发挥承上启下的抗微生物感染的枢纽功能。与全长的树鼩 STING 基因（tSTING-FL）相 比，短的树鼩 STING 转录本（tSTING-mini）缺失羧基 C 末端结构域（CTD）。tSTING 这两种转录 本在 RNA 病毒和 DNA 病毒诱导下，存在迥异的抗病毒功能，tSTING-FL 保持了其原始的功能，可 以更明显地激活 DNA 病毒诱发的天然免疫信号通路，发挥抗 DNA 病毒作用。与 tSTING-FL 不同， 在细胞静息状态下，tSTING-mini 就与 tMDA5/tLGP2、tIRF3 存在相互作用，在 RNA 病毒感染后， tMDA5/tLGP2 介导的信号通路得以更快速启动。同时，这条信号通路在 tLGP2 协助下，可以更强烈 地激活 I 型干扰素的表达。另外，由于 tSTING-mini 在静息状态下就与 tIRF3 相互作用，在 RNA 病 毒感染时，可快速磷酸化 IRF3，并导致其入核。这些改变，促使 tSTING-mini 展示出了更快更强的 抗 RNA 病毒的能力。在完成一系列快速高效的抗 RNA 病毒反应后，tSTING-mini 可被细胞核中的 E3 泛素连接酶复合体 tDTX3L-tPRAP9 降解，从而避免免疫过激。该研究揭示了树鼩天然免疫信号 通路基因 STING 在调节抗 DNA 病毒和 RNA 病毒功能中的重要性，拓展了我们对抗病毒信号通路的 分子机制的认识。该研究结果以 “An Alternative Splicing of Tupaia STING Modulated Anti-RNA Virus Responses by Targeting MDA5-LGP2 and IRF3” 为题发表在 Journal of Immunology。姚永刚课题组的许 凌博士是该论文的第一作者，姚永刚研究员为通讯作者。 在另一项研究中，该研究团队关注在丙型肝炎病毒（hepatitis C virus，HCV）感染过程中，影 响感染高度种属特异性的线粒体抗病毒信号蛋白（MAVS）基因。该基因和 RIG-I / STING 等位于 同一通路。树鼩可感染 HCV，但整体上 HCV 感染率低，极少形成持续性感染，其原因尚未明确。 12 A M 中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室 Key Laboratory of Animal Models and Human Disease H D Mechanisms of Chinese Academy of Sciences 季刊 2020 年 第 3 期 科研动态 在人肝细胞中，HCV 感染后，其编码的丝氨酸蛋白激酶 NS3/4A 会在第 508 位氨基酸位置上切割人 MAVS 蛋白（hMAVS），从而逃逸 MAVS 介导的宿主抗病毒的先天免疫应答反应，实现病毒增殖。 我们前期研究发现，树鼩 MAVS（tMAVS）在结构和功能方面和人 MAVS 具有一定的保守性（Dev Comp Immunol, 2015）。HCV 感染树鼩原代肝细胞后，病毒可以复制。HCV NS3/4A 可与 tMAVS 共 定位，并识别其第 508 位保守的半胱氨酸，进而切割 tMAVS。tMAVS 蛋白的第 506 位氨基酸残基是 谷氨酸，虽然不是 hMAVS 中的缬氨酸，但仍可支持 NS3/4A 切割 tMAVS。NS3/4A 对 tMAVS 切割后， 可抑制下游 IRF3 介导的干扰素 β 的产生，但不影响 NF-κB 信号通路的激活状态。该发现从病毒逃 避宿主天然免疫的角度，揭示了树鼩易感 HCV 却难以形成持续性感染的原因。研究结果以 “Tupaia MAVS is a dual target during HCV infection for innate immune evasion and viral replication via NF-κB” 为 题，发表在 Journal of Immunology。姚永刚课题组的许凌博士和余丹丹为该论文的共同第一作者，姚 永刚研究员为通讯作者。 上述研究工作得到钟劲研究员、陈新文研究员和郑永唐研究员的大力支持 , 得到 NSFC- 云南联 合基金项目、NSFC 青年基金项目、中科院和云南省项目的资助。 论文链接： 1. https://www.jimmunol.org/content/early/2020/05/05/jimmunol.1901320 2. https://www.jimmunol.org/content/early/2020/09/08/jimmunol.2000376 树鼩抗病毒天然免疫通路基因的特异性 A. 树鼩 STING 的不同转录本参与 RNA 病毒介导的抗病毒分子机制 ; B. 树鼩 MAVS 在 HCV 感染过程中的信号传导中发挥双重角色作用。 新冠肺炎动物模型研究新进展 为了更好地了解新冠病毒（SARS-CoV-2）的致病机理，筛选有效的预防或治疗方法，迫切需要 合适的感染和疾病动物模型。 13 A M 中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室 Key Laboratory of Animal Models and Human Disease H D Mechanisms of Chinese Academy of Sciences 季刊 2020 年 第 3 期 科研动态 重点实验室姚永刚课题组与郑永唐课题组合作，对灵长类动物近亲树鼩进行了新型冠状病毒感 染模型的创建研究。研究人员选择不同年龄段的树鼩，包括 1 岁左右的成年树鼩和 5-6 岁的老年树鼩， 感染 SARS-CoV-2。在树鼩接种病毒后的不同天数进行肺部影像学、病毒载量、血常规和生化及组织 病理学等分析。研究结果表明，树鼩可以感染 SARS-CoV-2 病毒。X 射线检查可以在大多数感染树 鼩看到肺部浸润影像。在感染后 3、5 和 7 天，感染树鼩肺组织中可检测到病毒 RNA，血常规和血 清生化相关参数也发生变化，包括天冬氨酸转氨酶（AST）和尿素氮（BUN）水平升高。感染后 3 天成年组和 7 天老年组树鼩肺组织病理学染色显示肺泡间隔增厚，间质出血。在病毒载量高峰方面， 两个不同的年龄组树鼩中存在一些差异。 该研究提示，中国树鼩有可能成为 SARS-CoV-2 致病机制研究、药物和疫苗评价的模型动物。 相关研究结果近日发表在 Zoological Research 上。昆明动物所许凌副研究员和余丹丹副研究员为共同 第一作者，郑永唐研究员和姚永刚研究员为共同通讯作者。该工作得到科技部、国家自然科学基金委、 中国科学院及云南省科技厅的资助。 A B C 树鼩树鼩可感染新冠病毒 A. 通过点眼滴鼻和喉头注入接种新冠病毒；B. 新冠感染后，不同年龄段树鼩肺组织中均可检测到病毒 RNA；C. 不同年龄段树鼩肺组织病理学染色显示肺泡间隔增厚，间质出血。 动物模型研究发现老年新冠肺炎患者预后不良可能原因 流行病学数据显示，新冠病毒（SARS-CoV-2）感染者中，老年人危重症比例及死亡率更高： 80％死亡病例年龄大于 60 岁；62％住院患者年龄大于 55 岁；53％入住 ICU 的患者年龄大于 65 岁。 14 A M 中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室 Key Laboratory of Animal Models and Human Disease H D Mechanisms of Chinese Academy of Sciences 季刊 2020 年 第 3 期 科研动态 因此，高龄是目前公认的新型冠状病毒感染死亡最重要风险因素。新冠病毒感染老年猕猴疾病模型 对研究新冠肺炎老年患者的疾病进程、发病机制及治疗策略具有重要意义。 近期，重点实验室郑永唐课题组建立了 SARS-CoV-2 感染老年与青年中国猕猴疾病模型，并比 较了其发病进程特点。结果表明，感染后第 1 周青年猕猴肺部病毒载量明显高于老年猕猴；感染后 第 2 周青年猕猴肺部病毒载量明显下降，而老年猕猴病毒载量无统一下降趋势。肺部病理结果显示， 与老年猕猴相比青年猕猴在感染后第 1 周肺部出血及免疫细胞浸润更为明显；感染后第 2 周青年猕 猴表现为间质性肺炎，而老年猕猴表现为气管及血管周围免疫细胞大量浸润，提示感染后第 2 周老 年猕猴肺部免疫损伤持续存在。对肺组织中 13 种不同细胞因子检测发现：感染后第 1 周，青年猕猴 肺部大多数细胞因子的平均浓度高于老年猕猴；然而，老年猕猴肺部细胞因子浓度在感染后第 2 周 明显高于青年猕猴。与感染后第 1 周相比，感染后第 2 周青年猕猴肺部细胞因子浓度下降，而老年 猕猴肺部细胞因子浓度显著增加。因此，老年猕猴在感染后第 2 周形成了更严重的细胞因子风暴。 免疫荧光实验证实，青年猕猴感染后第 2 周肺部免疫细胞数量减少，而老年猕猴肺部 CD11b+ 细胞浸 润增加并伴有 CD8+ T 细胞持续浸润。对外周血中 T 细胞活化、调节和功能进行评估发现，两组动物 在 SARS-CoV-2 感染后 T 细胞分化增强且免疫活化相关标记蛋白表达增加。与青年猕猴相比，老年 猕猴外周血 IFN-γ+CD8+ T 细胞、TNFα+CD4+ T 细胞和 TNFα+CD8+ T 细胞比例在感染后第 2 周显著 增加，提示老年猕猴外周血中存在更多的促炎细胞，进入肺部后导致持续的免疫损伤。 青年及老年猕猴 SARS-CoV-2 感染后免疫反应特征 A: 感染后第 2 周老年猕猴肺部存在持续免疫损伤；B: 感染后第 2 周老年猕猴出现明显细胞因子风暴；C: 感染后第 2 周老年猕猴肺部 CD11b+ 细胞及 CD8+ T 细胞持续浸润；D: 感染后老年猕猴外周血 T 细胞具有促炎特性。 15 A M 中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室 Key Laboratory of Animal Models and Human Disease H D Mechanisms of Chinese Academy of Sciences 季刊 2020 年 第 3 期 以上结果提示，延迟但更严重的细胞因子风暴和免疫细胞浸润可能是老年新型冠状病毒感染者 预后不良的原因。相关研究论文近日发表在 Zoological Research 上。昆明动物所宋天章助理研究员、 郑宏毅博士后、靳林副研究员和韩建保工程师为共同第一作者，郑永唐研究员为通讯作者，该工作 同时得到南京大学附属鼓楼医院蔡后荣教授的大力帮助。该研究得到国家重点研发计划项目资助。 16 A M 中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室 Key Laboratory of Animal Models and Human Disease H D Mechanisms of Chinese Academy of Sciences 季刊 学术交流 2020 年 第 3 期 学术交流 特邀报告 报告时间：2020 年 8 月 19 日 报告题目：Regulation of breast cancer initiation and metastasis 报告人：中科院上海营养与健康研究所胡国宏研究员 邀请人：陈策实研究员 报告时间：2020 年 8 月 19 日 报告题目：TEM8 Enriches Neovasculogenic Tumorinitiating Cells and Promotes Triple Negative Breast Cancer Progression 报告人：复旦大学柳素玲教授 邀请人：陈策实研究员 报告时间：2020 年 9 月 4 日 报告题目：脂肪干细胞的基础研究及临床转化 报告人：同济大学医学院徐俊教授 邀请人：陈勇彬研究员 17 A M 中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室 Key Laboratory of Animal Models and Human Disease H D Mechanisms of Chinese Academy of Sciences 季刊 2020 年 第 3 期 人才招聘 人才招聘 招聘岗位：高级项目管理岗位 2-3 人 岗位职责：1. 主要从事项目管理、动物实验操作及实验设计、数据分析等工作； 2. 协助学科组长开展 成果转移转化等工作；3. 完成学科组长交办的其它任务。 招聘要求：1. 神经生物学、动物学、眼视光学或应用光学硕士及其以上学历；2. 爱岗敬业，责任心强， 吃苦耐劳，身体健康，具较强的服务意识和团队协作精神；3. 具有较强的独立工作能力和 管理能力，具备科技报告撰写能力，有良好的文字表达能力和协调沟通能力；4. 英语听、说、 读、写熟练；5. 能熟练操作常规办公软件。 联 系 人：胡老师 huyingzhou@mail.kiz.ac.cn 详情链接：http://www.kiz.cas.cn/qt/tzgg/zp/rczp/bsh/202007/t20200715_5629804.html 招聘岗位：科研助理岗位 2-3 人 岗位职责：1. 协助学科组长开展科研项目申报、管理及外联工作；2. 实验室日常管理工作：参与实验 室管理，负责实验设备、试剂购置和维护管理，保障实验室正常运转；3. 协助学科组长管 理实验室团队；4. 参与科研工作：开展实验室的常规实验，负责实验材料培养和收集、管理， 进行文献、数据收集和分析等。 招聘要求：1. 生物学或眼视光学等相关专业，本科及以上学历；2. 具有较强的服务意识和工作责任心， 身体健康，工作积极主动，踏实肯干，善于交流协作；3. 文字能力强，英语能力强者优先； 4. 能熟练操作常规办公软件；5. 实验动物实验管理工作经验者优先。 联 系 人：胡老师 huyingzhou@mail.kiz.ac.cn 详情链接：http://www.kiz.cas.cn/qt/tzgg/zp/rczp/bsh/202007/t20200715_5629804.html 18 A M 中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室 Key Laboratory of Animal Models and Human Disease H D Mechanisms of Chinese Academy of Sciences 季刊 2020 年 第 3 期 发表 SCI 论文 发表 SCI 论文 1. Tang XP, Fang MQ, Cheng RM, Zhang ZY, Wang YM, ShenCB, Han YJ, Lu QM, Du YG, Liu YY, Sun ZH, Zhu LP, Mwangi J, Xue M, Long CB, Lai R. Iron-deficiency and estrogen are associated with ischemic stroke by up-regulating transferrin to induce hypercoagulability. Circ Res, 2020, 127(5): 651-663. 2. Xu K, Zhang Y, Xiong W, Zhang Z, Wang Z, Lv L, Liu C, Hu Z, Zheng YT, Lu L, Hu XT, Li J. CircGRIA1 shows an age-related increase in male macaque brain and regulates synaptic plasticity and synaptogenesis. Nat Commun, 11(1): 3594. 3. Yang S, Wang Y, Wang L, Kamau P, Zhang H, Luo A, Lu X, Lai R. Target switch of centipede toxins for antagonistic switch. Sci Adv, 2020, 6(32): eabb5734. 4. Shen C, Liu M, Xu R, Wang G, Li J, Chen P, Ma W, Mwangi J, Lu Q, Duan Z, Zhang Z, Dahmani FZ, Mackeigan DT, Ni H, Lai R. The 14-3-3ζ-c-Src-integrin-β3 complex is vital for platelet activation. Blood, 2020, 136(8): 974-988. 5. Guo X, Ma P, Li Y, Yang Y, Wang C, Xu T, Wang H, Li C, Mao B, Qi X. RNF220 mediates K63-linked polyubiquitination of STAT1 and promotes host defense. Cell Death Differ, 2020. doi: 10.1038/s41418-02000609-7. 6. Cai X, Yang ZH, Li HJ, Xiao X, Li M, Chang H. A human-specific schizophrenia risk tandem repeat affects alternative splicing of a human-unique isoform AS3MTd2d3 and mushroom dendritic spine density. Schizophr Bull, 2020. doi: 10.1093/schbul/sbaa098. 7. Deng CJ, Liu L, Liu LZ, Wang QQ, Guo XL, Lee WH, Li SA, Zhang Y. A secreted pore-forming protein modulates cellular endolysosomes to augment antigen presentation. FASEB J, 2020. doi: 10.1096/ fj.202001176R. 8. Xu L, Yu D, Yao YL, Gu T, Zheng X, Wu Y, Luo RH, Zheng YT, Zhong J, Yao YG. Tupaia MAVS is a dual target during hepatitis C virus infection for innate immune evasion and viral replication via NF-κB. J Immunol, 2020. doi: 1D0.4049/jimmunol.2000376. 9. Shen C, Liu M, Tian H, Li J, Xu R, Mwangi J, Lu Q, Hao X, Lai R. Conformation-specific blockade of αIIbβ3 by a non-RGD peptide to inhibit platelet activation without causing significant bleeding and thrombocytopenia. Thromb Haemost, 2020. doi: 10.1055/s-0040-1714215. 10. Lan XQ, Zhao F, Wang QQ, Li JH, Zeng L, Zhang Y, Lee WH. Isolation and characterization of the major centipede allergen Sco m 5 from Scolopendra subspinipes mutilans. Allergol Int, 2020. doi: 10.1016/j.alit.2020.06.003. 11. Guo X, Wang C, Xu T, Yang L, Liu C, Qi X. SiO2 prompts host defense against Acinetobacter baumannii in- fection by mTORC1 activation. Sci China Life Sci, 2020. doi: 10.1007/s11427-020-1781-8. 12. Song TZ, Zheng HY, Han JB, Jin L, Yang X, Liu FL, Luo RH, Tian RR, Cai HR, Feng XL, Liu C, Li MH, Zheng YT. Delayed severe cytokine storm and immune cell infiltration in SARS-CoV-2-infected aged Chinese rhesus macaques. Zool Res, 2020, 41(5): 503-516. 13. Xu L, Yu DD, Ma YH, Yao YL, Luo RH, Feng XL, Cai HR, Han JB, Wang XH, Li MH, Ke CW, Zheng YT, Yao YG. COVID-19-like symptoms observed in Chinese tree shrews infected with SARS-CoV-2. Zool Res, 41(5): 517-526. 14. Zeng L, Li W, Chen CS. Breast cancer animal models and applications. Zool Res, 2020, 41(5): 477-494. 15. Huang XS, Luo RH, Hu XL, Chen H, Xiang SY, Tang CR, Zhang CT, Shen XN, Zheng YT. The new NNRTI ACC007 combined with lamivudine and tenofovir disoproxil fumarate show synergy anti-HIV activity in vtro. Curr HIV Res, 2020. doi: 10.2174/1570162X18666200620211922. 19 A M 中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室 Key Laboratory of Animal Models and Human Disease H D Mechanisms of Chinese Academy of Sciences 季刊 2020 年 第 3 期 20