| 果蝇Drosophila busckii中tgo直系同源基因的基因模型 |
Perez, J. |
2026-07-01 |
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Drosophila busckii 的 2015年9月（UC Berkeley ASM127793v1/DbusGB1）基因组组装（GenBank 登录号：GCA_001277935.1）中 tango (tgo) 直系同源基因的基因模型。该直系同源基因作为开发数据集的一部分进行鉴定，旨在利用基因组学教育伙伴关系课程本科生研究经验的基因注释协议，研究果蝇属中胰岛素/胰岛素样生长因子信号通路（IIS）的进化。 |
| 靶向ARF1与C9orf72:SMCR8:WDR41复合物相互作用的小分子可抑制其在ALS/FTD中涉及的过度激活 |
Dixon, E. |
2026-07-01 |
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C9orf72基因中的六核苷酸重复扩增是肌萎缩侧索硬化症（ALS）/额颞叶痴呆（FTD）最常见的遗传病因。C9orf72蛋白与SMCR8和WDR41形成复合物（CSW），该复合物作为GTP酶激活蛋白（GAP）调控ARF1和RAB小GTP酶。尽管这些发现提示ARF1-GAP失调与ALS/FTD相关，并支持抑制ARF1作为潜在干预手段，但目前缺乏调节ARF1-CSW相互作用的小分子。本研究发现，在散发性ALS和携带C9orf72突变的ALS患者运动皮层中，ARF-GAP蛋白ASAP1（又称AMAP1、DDEF1或Centaurin β4）的酪氨酸磷酸化（Tyr-782）水平上调。外源性C9orf72表达可部分模拟已知ARF1抑制剂布雷菲德菌素A的作用，导致高尔基体分散。通过计算机辅助理性药物设计与高通量虚拟筛选，我们鉴定出MCULE-5095997944（命名为SCC944）作为ARF1-CSW调节剂。SCC944直接结合ARF1，并在ARF1激活后降低GTP结合的ARF1水平。该化合物展现出类似布雷菲德菌素A的ARF1依赖性细胞器组织改变（包括高尔基体、微管和线粒体），但其蛋白质运输模式与布雷菲德菌素A机制不同。本研究首次鉴定出靶向ARF1-CSW相互作用的小分子，进一步支持ARF1调控作为ALS/FTD潜在治疗策略。 |
| 准静态力需求不足以解释阿根廷蚂蚁攀爬时爪垫的接合机制。 |
Cao, Y. |
2026-07-01 |
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阿根廷蚂蚁（Linepithema humile）利用粘附垫（爪垫）攀爬光滑表面。已有研究发现，蚂蚁能根据运动模式调整单个爪垫的接触状态，但尚不清楚它们如何协调多足爪垫接触以实现高效攀爬，以及攀爬步态中爪垫接触的动态变化。由于爪垫是公认的粘附器官，我们假设不同足爪垫的接触分布与攀爬时维持身体平衡所需的法向力相关。为验证这一假设，我们利用受抑全内反射（FTIR）传感器测量了阿根廷蚂蚁在垂直玻璃表面的爪垫接触面积，并将其与准静态模型计算的法向力需求进行对比。与法向力需求相反，实测爪垫接触在向上与向下攀爬时呈现不对称性，且随时间动态变化。结果表明，准静态力学需求不足以解释攀爬蚂蚁的爪垫接触模式，需纳入身体动力学、蚂蚁解剖结构及行为偏好等其他因素。 |
| 水螅富含聚糖、几丁质增强的粘附结构组装由一种凝集素样蛋白HvAb1协调完成。 |
Achrainer, M. |
2026-07-01 |
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水生动物在众多关键功能中使用粘合剂，而可逆性是一项关键适应性。可逆湿性粘附的分子机制仍知之甚少。以淡水刺胞动物水螅（Hydra vulgaris）为模式生物，我们解析了分泌型粘合剂中分子组装的机制，并发现了一种由凝集素样蛋白——水螅粘附蛋白1（HvAb1）组织的、基于聚糖和蛋白质的结构。我们确认HvAb1是粘附基质中非冗余的组织者，具有基盘特异性且为分泌型。敲低HvAb1会严重损害附着能力，并以镶嵌模式破坏足迹结构，仅HvAb1阳性的粘附足迹区域保留正常结构。该粘合剂对麦胚凝集素（WGA）具有反应性，并包含由基盘特异性几丁质合酶合成的纤维状几丁质子网络。施加外源性几丁质酶可消除WGA染色和水螅附着，表明WGA阳性成分在粘附中发挥关键作用。因此，我们的研究结果描述了一种以聚糖为主的基质，通过凝集素样蛋白（HvAb1）组织，并由几丁质增强，从而实现在水下可逆粘附。这使水螅成为更深入理解水下可逆粘附原理的易处理模型，并可能为未来仿生可持续粘合剂的研发提供启示。 |
| 龟藤壶属（Platylepas）的物种界限、宿主关联及可能的宿主转移 |
Hayashi, R. |
2026-07-01 |
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藤壶属Platylepas包含海洋脊椎动物的专性附生生物，但海蛇专食性物种P. ophiophila的分类地位和演化历史仍不明确。本研究通过从海龟、海蛇和儒艮标本中获取的壳形态学比较及线粒体COI和核H3基因序列数据，重新评估了Platylepas属的物种界限和宿主关联。结果表明，P. ophiophila是一个有效物种，在系统发育和形态学上均与广泛分布的海龟藤壶P. decorata和P. hexastylos存在显著差异。此外，我们首次报道了P. ophiophila在海牛目宿主（儒艮Dugong dugon）上的记录，这一发现促使我们重新审视全球范围内海牛目动物藤壶的历史记录。系统发育分析显示，海龟附生生物P. decorata是该属最早分化的支系，这与Platylepas祖先与海龟相关的假说一致，该结论得到遗迹化石记录的支持。P. ophiophila支系的后续分化可能代表了一次重要的宿主利用转变：从海龟向分类学上差异显著但生态关联密切的海草生态系统栖居者（海蛇和海牛目动物）的古老宿主转移。本研究厘清了Platylepas属的物种界限，并为结合现有分子和化石证据探讨宿主关联及潜在宿主转移提供了分析框架。 |
| 知觉采样的变化导致了表征漂移。 |
Yuan, Y. |
2026-07-01 |
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随时间推移，同一刺激引发的神经响应模式逐渐变化的现象被称为表征漂移，该现象已在多个皮层区域被广泛观测到。漂移通常归因于突触可塑性或更新驱动的内在神经动力学。本研究验证了一个补充性假说：漂移可能源于注意力或注视点转移等系统性行为变化。我们开展了一项纵向眼动追踪实验，14名成年受试者在2-4周内完成6次实验，自由观看自然图像，其中部分图像在单次及跨次实验中重复呈现。通过Wasserstein距离量化每位受试者两次实验间注视密度图的相似性，发现实验间隔时间越长，注视模式差异越大，表明注视行为存在系统性的方向性漂移。为评估这些行为变化是否可能诱发神经表征改变，我们将注视掩蔽图像输入灵长类腹侧视觉通路层级深度神经网络模型CORnet-S。通过计算成对激活差异的Frobenius范数量化表征距离，结果显示在所有四个模型层（V1、V2、V4、IT）中，表征距离均随注视图间隔实验次数增加而增大。基于核的最大均值差异检验进一步证实，表征距离的经验分布与随机对照存在显著差异。这些发现表明，随时间推移对视觉场景采样方式的微小系统性偏移，足以引发视觉皮层的表征漂移。更广泛而言，该结果提示即使在简单任务中，行为随时间发生的细微变化也难以避免，且这些变化可能足以在缺乏内在神经编码重构的情况下驱动表征漂移。 |
| 一个算子统御全局：统一脑动力学中的连接组谐波、湍流与复杂谐波 |
Kringelbach, M. L. |
2026-07-01 |
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大脑动力学可以用三种不同的便捷数学语言来描述，即连接组谐波、湍流和复谐波（CHARM）。我们在此证明，这些理论框架可以在函数演算下严格统一为一个自伴算子及其单一谱测度。连接组拉普拉斯算子承载该测度；谐波是其谱投影，湍流平滑核是其预解式，而CHARM形式是其酉传播子。实现这一精确统一的桥梁是教科书中的事实：指数距离规则（湍流模型的经验核）是屏蔽拉普拉斯算子的格林函数，因此局部序参量是通过同一算子（其特征函数即为谐波）的预解式传递的相位场。单一共享控制参数——谱间隙——同时产生皮层层级结构、湍流信息级联以及CHARM形式所测量的结构化干涉。这一统一性提出了强有力的预测主张：若谐波投影、湍流预解式和CHARM传播子确实是同一算子的三个函数，那么任何重新调谐该算子的结构扰动必须同步改变这三个特征，且必须通过单一耦合实现。我们通过麦角酸二乙酰胺（LSD）的药理学扰动来验证这一预测——该物质已知会改变情绪状态——通过用5-HT2A受体密度图经验性地扰动算子，并检验单一标量耦合是否能同时预测通过预解式观测到的多尺度湍流变化，以及通过一阶瑞利-薛定谔微扰理论预测的宏观谐波能量再分布。我们发现两个独立的功能域对同一算子的单一结构扰动产生同步响应。该恒等式在算子演算层面是精确的，其对大脑的适用性依赖于一个关键承重结构——连接组的度异质性（我们已明确阐述）。我们提出，这种单算子结构是我们纠缠环理论必要的数学框架。 |
| 精神分裂症中脑部乳酸与酮体热力学传感器的状态依赖性转录组崩溃 |
Krantz, B. A. |
2026-07-01 |
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代谢精神病学近期通过靶向生酮干预，在难治性精神分裂症（SCZ）的临床救治中取得了前所未有的突破。然而该领域始终缺乏明确的基因组锚点，导致这些疗法的生物物理机制长期未获解释。本研究报道了驱动该病理过程的决定性代谢传感器阵列的发现。通过整合SCZ全基因组关联研究（GWAS）汇总统计的高分辨率拓扑图谱、三维染色质构象（Hi-C）及多组织转录组学数据，我们识别出HCAR2/HCAR1串联基因座侧翼存在大规模非编码结构变异——该基因座是大脑核心热力学调控枢纽。研究证实，尽管这些受体的蛋白质编码硬件保持完整，但其共享的三维拓扑关联结构域（TAD）已发生根本性断裂。这种结构崩塌在人脑皮层中引发完美的转录组双重分离效应：3'端突变"摩天楼"严重下调HCAR1乳酸应急制动系统，而5'端突变簇则选择性瘫痪HCAR2β-羟基丁酸（BHB）与烟酸冷却开关。这种双翼增强子失效机制优雅地解释了精神分裂症历史生物标志物的明确基因组病因学，从物理层面阐明了慢性脑脊液乳酸蓄积与著名的"烟酸潮红缺失"现象。此外，外周组织eQTL图谱揭示了显著的拮抗多效性，表现为睾丸中HCAR1乳酸穿梭系统的过度激活，这解释了该代谢灾难性架构在进化中的保守性。最终，我们将精神分裂症重新定义为进化性"燃料错配"：人类大脑为适应祖先生酮环境而进化出的高性能认知架构，在缺乏现代高血糖饮食所剥夺的必需BHB冷却剂时，遭遇灾难性热力学崩溃。 |
| 昼夜节律光感受器隐花色素通过GABA能神经环路在短冬样日长下促进觉醒。 |
Chen, L. |
2026-07-01 |
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季节性情感障碍（SAD，也称冬季抑郁症）的核心症状是嗜睡，但"冬季困倦"的成因尚不明确。本研究发现，果蝇体内缺乏昼夜节律感光蛋白隐花色素（CRY）会导致其在类似冬季的短日照条件下睡眠增加，这与SAD患者的嗜睡症状相似。CRY在合成主要抑制性神经递质GABA的神经元中发挥作用，包括已知作为昼夜节律起搏器的小腹侧外侧神经元，并下调GABA能张力。这进而增强了促觉醒的大腹侧外侧神经元（受GABA-A受体抑制的昼夜节律神经元亚群）的神经活动。已知CRY蛋白会被光降解，因此仅在短日照条件下，该GABA能回路中的CRY才能发挥增强觉醒的功能。综上，我们揭示了特异性调控冬季短日照条件下觉醒状态的机制，这可能为理解SAD中的冬季困倦提供新见解。 |
| 在原发性支气管上皮细胞中，与交叉保护作用相关的干扰素刺激基因具有独特特征，可抵御继发性病毒感染。 |
Tymchenko, A. |
2026-07-01 |
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呼吸道病毒感染，例如由鼻病毒、腺病毒、流感病毒、呼吸道合胞病毒（RSV）和SARS-CoV-2引起的感染，是全球健康面临的重大挑战。尽管已有大量研究，但针对这些感染仍缺乏有效且特异性的抗病毒治疗，患者护理通常仅限于缓解症状。SARS-CoV-2大流行，以及禽流感H1N1和尼帕病毒的出现，凸显了呼吸道作为关键病毒靶点的重要作用。呼吸道病毒感染在不同年龄组之间表现出显著的传染性和疾病严重程度差异。流行病学和细胞层面的证据表明，其对儿童和成人群体具有不同的影响。例如，COVID-19对老年人的影响尤为严重，而鼻病毒和腺病毒等病毒常导致儿童严重发病。此外，临床研究表明，初次呼吸道感染可对后续相同或不同呼吸道病毒的感染提供短暂保护。在本研究中，我们利用来自儿童和成人供体的分化支气管上皮（BE）模型，评估了静息状态和病毒感染期间的年龄依赖性差异。我们研究了供体年龄如何影响BE中的感染易感性和病毒传播，重点关注对鼻病毒A型和C型以及腺病毒5型的转录反应。重要的是，我们证明先前的病毒感染可对后续感染提供保护，无论供体年龄或初始病毒类型如何。这种交叉保护由干扰素信号驱动，导致感染细胞和旁观细胞中表达一组狭窄且特异的干扰素刺激基因（ISGs）。值得注意的是，IFI44L与交叉保护水平的相关性最强，且其单独过表达可显著减少BE的病毒感染。这些发现表明BE中存在独特的干扰素驱动的先天免疫反应特征，为开发针对呼吸道病毒感染的新治疗策略提供了重要见解。 |