三连发！中国科大一周集齐 CNS 正刊

　　8 月 2 日、4 日及 8 日，国际学术期刊《自然》《科学》《细胞》发表了中国科学技术大学生命科学与医学部团队 3 篇成果论文，分别报道了植物生长素转运机制、发现肿瘤免疫治疗新潜在靶点、光感知促进脑发育神经机制 3 个方面取得的重要进展。

　　《自然》：植物生长素 搬运工 首露线 日，《自然》杂志以 快速通道 形式发表了中国科学技术大学生命科学与医学部教授孙林峰团队在植物生长机理上的重大进展。

　　特定 PIN 家族成员在细胞质膜上具有不对称分布的特点，它们的分布位置决定了生长素 搬运 的方向。解析 PIN 蛋白的三维结构对于理解生长素的 搬运 过程有极大的帮助，是生长素研究领域亟待解决的科学问题，同时也有助于针对 PIN 蛋白设计小分子，找到更有效、更安全的农用除草剂或植物生长调节剂。

　　图 1 拟南芥 PIN1 蛋白三种状态下的结构和转运机制示意图。这一实验体系利用更易培养、方便蛋白表达的哺乳动物 HEK293F 细胞，操作也更容易进行，为生长素运输研究提供一种新手段。

　　为解决 PIN1 蛋白构象不稳定及分子量较小的问题，孙林峰团队与中国科学院分子细胞科学卓越创新中心李典范团队合作，利用体外纳米抗体合成技术，筛选得到了靶向 PIN1 蛋白的纳米抗体，并利用冷冻电镜单颗粒重构技术，成功解析了 PIN1 与一种纳米抗体结合的、分辨率为 3.0 埃的结构，首次揭示了经典 PIN 家族蛋白成员的三维结构。

　　8 月 4 日，中国科学技术大学生命科学与医学部教授周荣斌、江维团队与转化医学与创新药物国家重点实验室唐任宏团队合作，在《科学》杂志在线发表研究论文，发现了下丘脑 - 垂体轴及其产生的激素 α -MSH，可以通过其受体 MC5R 促进髓系造血和免疫抑制性的髓系细胞产生，从而促进肿瘤生长。MC5R 有望成为一个潜在的肿瘤免疫治疗新靶点。

　　图 2 垂体荷尔蒙抑制肿瘤免疫的机制示意图。肿瘤免疫治疗已成为继手术治疗、放疗和化疗之后的第四大肿瘤治疗方法。肿瘤对免疫系统的抑制是其逃避免疫系统监视的重要原因。

　　中国科学技术大学生命科学与医学部教授薛天、特任研究员鲍进团队在探索光感知促进脑发育的神经机制方面取得突破性进展。8 月 8 日，相关研究成果发表于《细胞》。

　　图 3 发育早期视网膜自感光神经节细胞介导的光感知通过激活视上核和室旁核的催产素神经元，促进不同大脑高级认知区域（大脑皮层、海马等）神经元突触的协同发育。在发育过程中，视网膜自感光神经节细胞是最早具有感光功能的视网膜感光细胞，这暗示它可能是介导光促进幼年大脑发育最关键的感光细胞。

　　研究人员首先通过敲除编码视网膜自感光神经节细胞感光蛋白的基因 Opn4，发现缺失视网膜自感光神经节细胞感光能力的新生鼠在出生后发育早期，其多个感觉皮层和海马椎体神经元的自发微小兴奋性突触后电流频率显著降低，且形态学显示椎体神经元的树突棘数量也显著减少；而在出生后即完全避光暗饲养的实验中，对照组与缺失该细胞细胞感光能力的新生鼠皮层和海马的突触功能与数量没有显著差异。

　　为进一步探究视网膜自感光神经节细胞的光感知促进皮层和海马突触发生的环路和分子机制，研究人员通过质谱检测、新生小鼠脑及视网膜神经示踪和调控，发现当视网膜自感光神经节细胞被光激活后，会通过视网膜至下丘脑的视网膜自感光神经节细胞 - 视上核 - 室旁核神经环路，激活视上核和室旁核的催产素神经元，进而提升了脑脊液中的催产素浓度；而催产素作为神经元突触建立的关键调控分子之一，直接促进了多个大脑皮层和海马的突触形成。

　　为探究发育早期光促进脑突触发育对成年后高级脑认知能力的影响，研究人员通过训练小鼠学习不同频率的声音刺激与奖励 / 惩罚的相关性，发现幼年期视网膜自感光神经节细胞光感受的缺失，会导致小鼠成年后的学习速度显著下降，而这种成年后学习能力的缺陷可以被幼年时人为激活视网膜自感光神经节细胞或视上核的催产素神经元所挽救。