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发育生物学中一个主要问题是，功能上相关的基因类群是怎样在正确的时间和正确的地点被打开的。“长基因间非编码RNA” (lincRNAs)已被发现与基因沉默和激发都有关系，并且可能是对基因表达进行长距离控制的一种手段。现在，一种被称为HOTTIP的lincRNA（它协调多种5΄ HOXA调控性基因的激发）已在HOXA位点的5΄端被发现。“染色质looping”使HOTTIP接近其目标基因，在目标基因中，它帮助组蛋白H3赖氨酸-4的三甲基化及基因转录。

K.C. Wang, et al., "A long noncoding RNA maintains active chromatin to coordinate homeotic gene expression," Nature, 472:120-4, 2011.

推荐理由：这篇论文利用分子及发育学方法确定了一个长链非编码RNA的特殊生物功能以及效应机制。这一研究发现为科学家们研究其他长链非编码RNA的功能提供了一个极好的范例。

2.着丝粒-微管相互作用调控机制

为了在细胞分裂过程确保染色体正确分离，纺锤体微管必须准确地连接到染色体着丝粒上。在这篇文章中，研究人员证实细胞通过Aurora B激酶对丝粒蛋白的磷酸化作用，以及蛋白磷酸酶1（PP1）的脱磷酸化作用对这一过程进行调控。

D. Liu, et al., "Regulated targeting of protein phosphatase 1 to the outer kinetochore by KNL1 opposes Aurora B kinase1," J Cell Biol,

推荐理由：这篇文章帮助研究人员更深入地了解了着丝点上激酶与磷酸酶的协同作用，证实了Aurora B是着丝粒-微管间相互作用的关键调控因子，通过磷酸化关键的微管结合蛋白从而防止发生错误的连接。

3. 植物怎样应对热压力

重复性元素如“反转录转座子”（移动基因元素，分别构成人类和玉米基因组的40%和60%）的转录正常情况下是受到抑制的，以防止它们在整个基因组中失控地扩散。Ito等人发现，拟南芥植物中的热压力诱导ONSEN逆转录因子的转录。ONSEN的积累被“小干涉RNA” (siRNAs)抑制。在没有siRNAs的情况下，新的ONSEN插入出现在后代中，在分化过程中已经发生了转座。这些结果表明被siRNAs抑制的压力留有一个记忆，从而为防止植物面对环境压力时发生隔代反转录转座提供了一种方式。

H. Ito, et al., "An siRNA pathway prevents transgenerational retrotransposition in plants subjected to stress," Nature, 6472:115-9, 2011.

推荐理由：控制反转录转座子的活性被认为是维持真核细胞基因组稳定性的一个重要机制。过去从未有研究证实拟南芥中“小干涉RNA” (siRNAs)信号能够抑制新的转座子拷贝在后代中累积。这篇文章不仅第一次证实了siRNAs在防止隔代转座子移动中的关键性作用，还揭示了压力记忆对发育晚期转座子活性的影响。

4. 谷氨酸受体类基因在花粉管中的作用及机制

研究人员运用药理学、电生理学以及基因功能缺失的突变体等研究技术，首次在烟草和拟南芥中发现谷氨酸受体类离子通道（glutamate receptor–like channels, GLRs）利用D-丝氨酸（D-Serine）作为配体（ligand）而介导钙离子的跨质膜内流，进而调节花粉管顶端细胞的[Ca2+]cyt梯度，最终影响花粉管的生长及其形态建成。研究还发现，在丝氨酸消旋酶基因被敲除的拟南芥突变体（SR1）中，野生型植物的花粉管在SR1雌蕊中的生长发生缺陷并伴以GLR（GLR1.2，GLR3.7）的钙离子通道活性降低。

E. Michard, et al., "Glutamate receptor-like genes form Ca2+ channels in pollen tubes and are regulated by pistil D-serine," Science, 332:434-7, 2011.

推荐理由：上述研究成果首次阐明了高等植物GLR家族成员需要特定的配体物质以开启其钙离子通道功能，以及与此直接关联的系列分子生理学事件－胞质钙振荡与花粉管发育；揭示了植物雄性配子体与雌蕊组织之间相互识别、生长适应的一种全新生物信号机理，此类似于动物神经系统中普遍存在的由氨基酸开启的信息交流机制。这不仅是植物分子生物学上的重大发现，而且对微生物学、动物学、生物医学等其他领域的研究也具有重要的学术参考价值。

5. DNA去甲基化机制

来自美国约翰•霍金斯大学的科学家们在人类肾细胞和成年小鼠脑组织中解析了促使DNA序列发生与癌症、精神疾病及神经退行性疾病相关的关键性化学改变——DNA去甲基化的机制。

在这篇文章中研究人员首先利用几种不同的化合物诱导细胞DNA上的胞嘧啶（C）发生甲基化改变，并在随后观察了甲基化胞嘧啶（mC）的变化。在两天里，研究人员并未观察到发生任何改变，然而当他们将一种称为TET1的蛋白添加到细胞中时，发现某些甲基化的胞嘧啶转化为了羟甲基胞嘧啶(hmC)，而某些则逆转为普通的胞嘧啶，这表明TET1促使DNA上的胞嘧啶发生了脱甲基化。而当研究人员向细胞中加入另一种Apobec1蛋白时，发现脱甲基化过程得以进一步增强。

在接下来的试验中，研究人员对过去发表的一项研究工作展开了更深入的研究。在当时发表的研究论文中宋洪军曾证实电休克治疗（ECT）中的电刺激可促使小鼠中大脑细胞的生长，这一效应有可能是DNA甲基化状态改变的结果。在新研究中，研究人员将研究小鼠分为ECT样电刺激处理组及对照组，然后利用遗传工具结合PCR技术对来自这些小鼠大脑组织细胞中的基因组微小区域进行了扩增，随后对这些DN**段上胞嘧啶状态进行了比较分析。利用先进的基因测序技术，研究人员分析了两组小鼠脑细胞中DNA特殊区域的胞嘧啶甲基化状态包括普通胞嘧啶、甲基化胞嘧啶、羟甲基胞嘧啶。研究结果表明ECT确实诱导DNA发生了去甲基化，而TET1是这一过程的关键性作用因子。

J.U. Guo, et al., "Hydroxylation of 5-methylcytosine by TET1 promotes active DNA demethylation in the adult brain," Cell, 145:423-34, 2011.

推荐理由：近期的研究表明5-hmeC是大脑中广泛存在的一种核苷酸形式。新研究第一次证实了这一碱基是脱甲基化作用过程中的一个关键性的中间物，推动研究者更深入地了解了DNA去甲基化机制。

6.植物中的死亡调控因子

在这篇文章中，研究人员植物Metacaspase是一种哺乳动物caspases同系物。在拟南芥中Metacaspase还具有调控细胞程序性死亡和天然免疫的功能。表明在不同的谱系中这些基因的功能具有高度的保守性。

N.S. Coll, et al., "Arabidopsis type I metacaspases control cell death," Science, 330:1393-7, 2011.

推荐理由：这篇文章第一次提供了植物植物Metacaspase是一种哺乳动物caspases同系物的证据，并证实其在调控植物细胞程序性死亡中起着至关重要的作用。

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来源：生物通