摘要： 美国Science杂志是国际上著名的自然科学综合类学术期刊，在世界学术界享有盛誉，其被引文量的影响

因子始终高居SCI收录的同类期刊的前几名。由于Science独特的学术地位，因此国内许多科研院所为鼓励学术人

员在此刊物上发表文章，都制定了优厚的奖励措施。2010年国内生命科学领域发展迅速，各大高校也相继在

Science杂志上发表文章，值得关注，其中生命科学领域的包括…… 

生物通报道：美国Science杂志是国际上著名的自然科学综合类学术期刊，在世界学术界享有盛誉，其被引文量的

影响因子始终高居SCI收录的同类期刊的前几名。由于Science独特的学术地位，因此国内许多科研院所为鼓励学

术人员在此刊物上发表文章，都制定了优厚的奖励措施。2010年国内生命科学领域发展迅速，各大高校也相继在

Science杂志上发表文章，值得关注，其中生命科学领域的包括：

免费索取默克《肿瘤技术手册》及海报！

中国农业大学 2篇

Granulosa Cell Ligand NPPC and Its Receptor NPR2 Maintain Meiotic Arrest in Mouse Oocytes

中国农业大学生物学院，农业生物技术国家重点实验室，美国杰克逊实验室（The Jackson Laboratory）的研究

人员解析了NPPC，及其受体在小鼠卵母细胞减数分裂阻滞过程中的重要作用。这一研究成果公布在Science杂志上

。

文章的通讯作者是中国农业大学的夏国良教授，以及美国杰克逊实验室的John J. Eppig，夏国良教授早年毕业于

北京农业大学，现任中国农业大学生物学院教授，博士生导师。教育部长江学者奖励计划特聘教授，国家杰出青

年基金获得者。主要研究方向是促性腺激素刺激卵母细胞成熟过程中的作用途径及机理等。

卵母细胞减数分裂过程中存在三个关键调控点：第一次减数分裂前期、第一次减数分裂中/后期、第二次减数分裂

中期。虽然研究人员对于参与减数分裂的许多方面进行了分析，但是对于卵母细胞减数分裂的控制机制目前知道

的却不多。

在这篇文章中，研究人员发现小鼠壁粒层细胞（mural granulosa cells）能表达C型利钠多肽(natriuretic

peptide precursor type C ，Nppc) 的mRNA，这种多肽是1990年首次从猪的脑组织中分离出的一种新利钠多肽，

研究证实这种多肽广泛存在于机体血管内皮细胞中。并且研究人员也发现在小鼠壁粒层细胞中卵丘细胞（cumulus

cells）表达NPPC受体NPR2的mRNA。

通过进一步实验，研究人员发现NPPC这种多肽能调控卵丘细胞中cGMP表达水平，而且NPPC及其受体NPR2能维持小

鼠卵母细胞减数分裂阻滞，这对于研究分析女性排卵，以及生育能力等方面具有重要的意义。

夏国良教授研究组在胚胎卵巢卵细胞/卵泡发育机制及胚胎卵巢体外再生（Reorganization）研究方面也颇有兴趣

，已发表的研究结果证明小鼠胚胎卵巢中卵细胞的发育趋势是在胚胎11-13天时就已确定，那么决定这种趋势的因

素来源于胚胎本身还是来源于母体对于了解胚胎卵巢的发生发育是非常重要的。另外，胚胎卵巢中卵母细胞在体

外发育过程中是否能够成熟调控、能否进一步受精发育对于卵巢中卵母细胞的开发利用，特别是濒临灭绝动物的

保种都有重要的理论和应用意义。

另外，目前体外器官再生的研究是国际上新的热点之一，研究组成员拟利用小鼠不同日龄胚胎卵巢中的具有多能

性的各种细胞，用细胞旋转培养法建立卵巢器官再生的模型，寻找能够适合于卵巢再生的胚胎卵巢细胞，通过再

生的卵巢组织学特性研究和活体植入后卵巢发育的研究证明其应用于卵巢疾病治疗的可能性，为今后解决患有卵

巢疾病的患者再生育的治疗提供新的理论基础和途径。此外，利用这一技术还可能为转基因动物生产提供新的模

型。

Significant Acidification in Major Chinese Croplands

中国农业大学资源与环境学院张福锁教授领导的科研小组通过深入系统的研究，首次全面报道了自上世纪80年代

以来我国主要农田土壤出现显著酸化的现象，并且发现氮肥过量施用是导致农田土壤酸化的最主要原因。

土壤酸化（表现为土壤pH值的下降）能够加速营养元素流失、促进铝、锰以及重金属等元素的活化、改变土壤微

生物种群及活性、影响作物根系发育和养分吸收、滋生植物病虫害等等，从而对农业生产、生态环境和人类健康

构成严重的潜在威胁，对粮食安全和环境安全产生长远影响，是土壤学、生态学和环境科学等领域广泛关注的重

大问题。该论文通过对我国主要农田土壤pH值20年的变化研究发现，我国农田土壤pH值平均下降了约0.5个单位，

相当于土壤酸量（H+）在原有基础上增加了2.2倍。其中，经济作物体系土壤酸化比粮食作物体系更为严重；即使

是过去被认为对酸化不敏感的石灰性土壤，其pH值也同样出现了显著下降的现象。在自然条件下土壤酸化是一个

相对缓慢的过程，土壤pH值每下降1个单位通常需要数百年甚至上千年，而我国过去20年来的高投入集约化农业生

产大大加速了农田土壤的酸化过程。

通过系统的理论分析，该论文发现氮肥过量施用是我国农田土壤酸化加速的首要原因。在华北冬小麦-夏玉米轮作

、华南水稻-小麦轮作等“一年两熟”种植体系中氮肥大量施用每年所产生的酸量（20-30千摩尔/公顷）约占总产

酸量的60%；蔬菜大棚等设施农业中过量施氮的年产酸量（约200千摩尔/公顷）占总产酸量的90%。秸秆移出带走

的盐基对土壤酸化的贡献（15-20千摩尔/公顷）虽然因农作物种类和生物产量而有所差异，但明显低于氮肥施用

的贡献。值得注意的是，长期以来被当作土壤酸化主要原因的酸雨在农田土壤酸化中的贡献并不大，仅为0.5-2.0

千摩尔/公顷。由此可见，在保证粮食生产的前提下严格控制氮肥施用量，减少过量施氮，不仅是作物高产高效的

需要，而且也是缓解农田土壤酸化的重要途径。

目前生产上仍然普遍存在“氮肥越多越高产”的错误观念，过量施氮已成为集约化农业生产体系相当普遍的严重

问题。从上世纪80年代以来，我国氮肥用量迅猛增长，到90年代中期我国已成为世界氮肥生产和消费的第一大国

，在占世界7%的耕地上消耗了全球35%的氮肥。统计资料显示：1981年至2008年，粮食年产量从3.25亿吨增加到

5.29亿吨，增长了63%，而氮肥消费量却从1118万吨增加到3292万吨，增长了近2倍。由此带来不良后果包括：氮

肥生产效率不断下降，氮肥损失引起的环境问题日趋严重。过量施用氮肥导致的土壤酸化、温室气体排放和地下

水硝酸盐污染等问题已成为全球集约化农业可持续发展的严重威胁。就我国而言，北方一些蔬菜大棚由于长期过

量施用氮肥使土壤pH值由原来的7-8降低到4-5，病虫害严重发生，蔬菜品质和产量显著下降，一半以上的氮肥养

分进入地下水造成饮用水硝酸盐污染。南方部分红壤的pH值已经降至3-4之间，造成玉米、烟草、茶叶等农作物的

大量减产甚至绝收。需要指出的是，这类问题不仅出现在我国，而且也在世界各地的集约化农业生产中普遍存在

，氮肥过量施用导致的包括土壤酸化在内的一系列农业与生态环境问题在全球范围引起广泛关注，该论文发现的

过量施氮造成农田土壤酸化现象充分揭示了这一重大问题。

该课题组及其合作单位的另一研究结果表明，华北平原和太湖流域农田中过量使用氮肥主要通过气体和硝酸盐的

形式进入大气和地下水，如果采用科学的养分管理技术可以在降低氮肥用量30-60%的条件下既保证粮食产量又不

至造成氮肥污染，实现农业和环境的“双赢”。因此，如何在持续提高作物产量的同时，控制或降低氮肥用量、

有效地减少过量氮素对环境的负面影响，已经成为国际农业和生态环境领域所共同面临的重大科学问题。

复旦大学 2篇

Regulation of Cellular Metabolism by Protein Lysine Acetylation

Acetylation of Metabolic Enzymes Coordinates Carbon Source Utilization and Metabolic Flux

人体的各种生理反应都是由蛋白参与和调节的，而这些蛋白的表达和活性同时也受多水平，多方面的调节。蛋白

的乙酰化和去乙酰化是蛋白活性调节的一种重要的形式，通过乙酰化或去乙酰化，改变了染色质结构或是转录因

子的活性，可以调节基因转录的活性。目前乙酰化研究已经成为基因表达、蛋白组学、酶动力学研究中的一个重

要方面。

复旦大学的这两篇文章都从乙酰化的角度入手，并且在全世界首次发现乙酰化修饰是生物代谢的重要调控手段，

这为开发调控代谢的药物提供了新的思路，为包括肿瘤在内的新的治疗手段的发展提供了可能。

上海交通大学 1篇

Arsenic Trioxide Controls the Fate of the PML-RAR Oncoprotein by Directly Binding PML

上海交通大学医学院附属瑞金医院上海血液学研究所/医学基因组学国家重点实验室等处的研究人员解析三氧化二

砷（俗称砒霜）治疗急性早幼粒细胞性白血病（APL）分子机制，揭示了癌蛋白PML-RAR 是砷剂治疗APL的直接药

物靶点。他们发现三氧化二砷直接与癌蛋白PML端的“锌指”结构中的半胱氨酸结合，诱导蛋白质发生构象变化和

多聚化，继而发生SUMO化、泛素化修饰而被蛋白酶体降解。癌蛋白的降解最终导致白血病细胞走向分化和凋亡。

使APL成为人类急性白血病分子靶向治疗取得临床治愈的成功范例。这一成果丰富了APL靶向治疗的理论，对于推

动其它类型白血病和实体瘤的分子靶向治疗研究也具有十分重要的指导意义。

文章通讯作者是来自上海交通大学医学院附属瑞金医院上海血液学研究所/医学基因组学国家重点实验室的陈竺院

士和陈赛娟院士。

APL是一种特殊类型的急性髓细胞性白血病，具有特征性的PML-RAR 癌蛋白。APL曾经被认为是最为凶险的白血病

之一，很多患者在发病早期即死于严重出血而缺乏有效的治疗方法。1985年，上海血研所王振义教授在国际上率

先应用全反式维甲酸（ATRA）治疗APL患者取得成功，80%以上患者可以完全缓解，但短期内容易复发。上世纪90

年代，在哈尔滨医科大学张庭栋教授等应用传统中药三氧化二砷治疗APL患者取得疗效的基础上，上海血研所陈竺

、陈赛娟研究员等用三氧化二砷成功治疗全反式维甲酸耐药复发的APL患者，并发现砷剂诱导白血病细胞分化和凋

亡的双重药理学机制。他们经过进一步临床实践证明全反式维甲酸和三氧化二砷联合应用可以使约90％的APL患者

达到5年无病生存，且未见明显长期毒性作用，从而使APL成为第一种基本可以被治愈的急性髓细胞性白血病。“

追本溯源”，揭示临床现象所蕴涵的科学本质，阐释药物的分子靶点和机制，对于认识恶性肿瘤的发病机制和探

索治疗理论的创新都具有重要意义。全反式维甲酸通过靶向结合到癌蛋白PML-RAR 的维甲酸受体（RAR ）结构域

，重新启动髓系细胞的分化基因调控网络，诱导白血病细胞分化成熟继而凋亡。但长期困扰着研究人员的问题是

：三氧化二砷的直接分子靶点和分子机理是什么？

基于对前期研究结果的分析和对重要科学问题的敏感性，陈竺、陈赛娟首先提出：砷剂很可能直接靶向PML-RAR

癌蛋白，发挥特异性治疗作用。药物分子靶点的研究首先需要解决的难题是对药物进行标记和示踪。三氧化二砷

是一种小分子无机化合物，难以标记。研究人员巧妙地借助两种有机砷-一种用生物素加以标记，另一种则在与蛋

白相邻巯基结合后可以发出红色荧光信号，证实了砷剂在细胞内可以直接结合癌蛋白PML-RAR ，而未标记的三氧

化二砷则能竞争性抑制此种结合。进一步的追踪则将砷的结合部位定位到癌蛋白上的PML结构域。随后，研究人员

利用生物技术合成PML结构域蛋白，通过多种质谱和光谱学分析证实砷通过与半胱氨酸形成砷硫配位共价键结合到

PML结构域上。他们又与其他课题组合作，借助结构生物学和生物物理学的方法解析了砷与PML蛋白结合的配位模

式和局部结构。PML-RAR 癌蛋白的PML部分含有锌指结构域，生理条件下与锌结合，研究者通过核磁共振技术发现

砷在较高浓度下可以竞争性替换锌与蛋白的结合。接着，他们又解析了砷的结合如何决定该癌蛋白的命运这一问

题，通过细胞内、外的实验发现砷剂结合PML结构域后诱导蛋白质构象变化和多聚化，促进其与一种介导翻译后修

饰的酶UBC9之间的相互作用增强，使癌蛋白更容易被一种类泛素样蛋白SUMO修饰，继而发生泛素化修饰而被蛋白

酶体降解。癌蛋白的降解最终导致白血病细胞走向分化和凋亡。使APL成为人类急性白血病分子靶向治疗取得临床

治愈的成功范例。

这一研究成果不仅阐释了三氧化二砷治疗APL的药物分子靶点和分子机制，其更为深远的意义在于：第一，全反式

维甲酸和砷剂分别靶向结合到同一癌蛋白的不同区域而发挥协同作用，诱导白血病细胞分化凋亡，为肿瘤治疗的

新策略提供了理论和实践依据。第二、砷剂是一种具有2000多年历史记载的古老中药，用现代科学手段揭示中药

的分子作用机制，将促进我国科学家对祖国传统医学宝库进行深入探索和挖掘。第三，这一研究成果是多学科多

研究领域的整合和交叉的结果，为临床科学研究开拓了新的途径。该研究以上海血研所老中青三代科研队伍为核

心，联合了国内外多家科研机构，包括中国科学院上海生命科学院生化细胞所和药物所，中科院高能物理研究所

，中国科学技术大学生命科学院，合肥国家同步辐射实验室，中科院动物所，中法生命科学与基因组研究中心，

法国巴黎第七大学等多家单位的课题组，精诚合作，联合攻关而共同取得了突破。该研究得到了国家863计划，

973计划，国家自然科学基金，上海市重大科技专项基金等的资助。