Picarro | 揭示印度半岛碳循环之谜：高分辨率贝叶斯反演揭示二氧化碳通量

印度半岛碳循环之谜

The Mystery of the Indian peninsula's carbon cycle

随着全 球气候变化的日益严重，CO2排放已成为人们关注的焦点之一。了解CO2通量的分布和变化对于制定有效的环境保护政策具有重要意义。传统的观测方法存在着精度低、时间和空间分辨率不足等问题，如何提高观测精度成为了研究的重 点。

贝叶斯反演作为一种有效的数学方法，可以通过利用已知信息对未知参数进行推断，以揭示CO2通量的分布和变化。下面这篇论文的研究成果对于深入了解CO2通量的分布和变化，制定有效的环境保护政策具有重要的现实意义和应用价值，一起来看看！

揭示印度半岛碳循环之谜：

高分辨率贝叶斯反演揭示二氧化碳通量

工业时代以来，二氧化碳（CO2）浓度增加了近50%，主要归因于人类活动，尤其是化石燃料的燃烧。CO2对人为辐射强迫具有重要贡献。就过去10年国家尺度CO2排放量而言，印度排名第三，占全 球总量的7%。印度上空大气CO2的季节性变化主要受季风动力学导致的植被生长和运输的季节性变化所控制。然而，印度大气中CO2摩尔分数的精确测量是有限的。

基于此，在所附的文章中，来自印度的研究团队基于2017年-2010年印度半岛Thumba（8.5°N，76.9°E） ，Gadanki（13.5°N，79.2°E）和Pune（18.5°N，73.8°E）三个站点地面CO2高精度原位观测数据（Picarro G2401气体浓度分析仪）、用于反演的不同来源CO2先验通量（源自ODIAC的化石燃料排放、源自VPRM模型的大气-生物圈交换、源自GFED的野火排放、源自OTTM模型的海洋通量）、高分辨率拉格朗日粒子扩散模型FLEXPART（通过计算点、线、面或体积源释放的大量粒子的轨迹，来描述示踪物在大气中长距离、中尺度的传输、扩散、干湿沉降和辐射衰减等过程。该模式既可以通过时间的前向运算来模拟示踪物由源区向周围的扩散，也可以通过后向运算来确定对于固定站点有影响的潜在源区分布） ，通过贝叶斯模型反演了印度半岛的CO2通量。

在本研究中，Picarro G2401气体浓度分析仪用于测量Gadanki和Pune站的CO2混合比。测量间隔为2.5 s。在Gadanki站，使用外置真空泵和聚四氟乙烯管，以约400 SCCM流速，从树冠上方离地面约13米的建筑物顶部将环境空气引入Picarro分析仪。在Pune站，Picarro仪器安装在一座高层建筑顶部，使用外置真空泵和Synflex Decabon管将离地面约15米的环境空气输送至分析仪。两台仪器都定期使用NOAA的气瓶进行校准。

【结果】

（a）Thumba、（b）Gadanki和（c）Pune每周测量（青色）和模拟（橙色）的CO2混合比的时间变化。

(a) 先验通量，(b) 后验通量及其差异平均值。

【结论】

基于独立估计，印度半岛地区的CO2来源（3.34 TgC yr−1）比化石燃料和生态系统交换综合的来源略强。在季节尺度上，冬季、季风前、季风和季风后季节，印度半岛上空先验通量的通量修正分别为4.68、6.53、-2.28和4.41 TgC yr-1。该研究强调了使用贝叶斯法优化某个区域的地表CO2通量的重要性。强调在反演过程中需要考虑先前的通量不确定性和观测不确定性。反演实验中使用台站的CO2测量结果能够捕捉到印度半岛的足迹，有助于更好地限制反演中的通量。但也需要进行长期持续监测，以进一步降低估计通量的不确定性。

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    在今日《科学》的论文中，André Nussenzweig研究团队以有丝***后的神经元和巨噬细胞为研究体系，发现DNA主动去甲基化对于增强子激活是必要的，并且解释了神经元和巨噬细胞增强子上DNA单链损伤的来源以及阐述其中的机制。

    据研究者介绍，在哺乳动物细胞中，5-甲基胞嘧啶（5mC）是***主要的DNA修饰，它对于发育和细胞分化有重要作用。5mC可被TET酶氧化为5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)、5-甲酰基胞嘧啶（5fC）和5-羧基胞嘧啶（5caC），引起DNA去甲基化。

    在DNA主动去甲基化过程中，5fC和5caC被胸腺嘧啶DNA糖基化酶（TDG）切除产生无碱基位点，并后续产生DNA单链损伤。其能通过碱基切除修复（BER）途径***终修复转化为C碱基。

    根据过往研究数据，研究者推测单链DNA损伤可能与TET-TDG介导的5fC/5caC切除有关。利用细胞工程获得的兴奋性神经元（iNeuron），研究者降低了细胞TDG水平，结果发现此行为可让神经元中可以积累大量的5fC/caC。

    随后，研究者利用课题组开发的DNA单链损伤检测技术发现，降低TDG水平几乎消除了DNA单链损伤。这也说明，神经元中DNA单链损伤来源于TDG依赖的DNA主动去甲基化。

▲研究示意图（图片来源：Active DNA demethylation damages DNA，DOI: 

    除了在神经细胞增强子上观察到重复出现的DNA损伤修复事件，研究者还使用了由前体B细胞转分化来源的巨噬细胞作为测试对象。通过CRISPR/Cas9敲除TET2和TDG蛋白，研究者也在巨噬细胞中发现了主动去甲基化引起的DNA单链损伤和修复过程。

    不过两者也有着略微的区别，巨噬细胞偏好使用短补丁碱基切除修复（short-patch BER）以填补单核苷酸断裂缺口，而神经元会同时使用长补丁碱基切除修复 （long-patch BER）和短补丁碱基切除修复。

    根据论文，TDG缺失不会影响巨噬细胞和神经细胞的分化，却会在分化过程中让数千种基因的表达发生变化。这对细胞的行为是有影响的，例如TDG缺失削弱了巨噬细胞吞噬细菌的能力。而TDG被敲除，会部分影响神经元分化成熟相关基因的表达上调，包括神经突触前信号通路调控的相关基因。

    研究者指出，新研究发现的机制对于肿瘤治有一定启示意义。在DNA 主动去甲基化过程中，若使用抗肿瘤胞嘧啶类似物（Ara-C）中断DNA修复会触发 TDG 依赖性DNA损伤应答和神经元死亡，这表明神经元在正常分化和分化成熟后内在的生理活动可能会导致化疗造成的神经损伤。

    André Nussenzweig课题组博士后王东鹏，吴薇（兼共同通讯作者，现为中科院分子细胞科学***创新中心研究员）和研究科学家Elsa Callen为该论文的共同***作者。

    现阶段核酸检测是分析疾病的重要手段，洛阳吉恩特生物giant-bio自主研发生产的纳米核酸提取磁珠（DNA/RNA提取磁珠） 磁响应时间迅速，提取效率高，可明显缩短实验时间，提高实验效率，并在提取结果上保持稳定,另外羧基磁珠和氨基磁珠也是制作免疫磁珠的重要原料。

ATP是一种在所有活的细菌、酵母菌和霉菌细胞等活体细胞中存在的能量单位。由于活的微生物丰富地含有ATP，因此通过检测ATP的量，我们可以了解样品中微生物的多少。在样品中微生物的ATP被提取出后，与荧光素酶和荧光素发生作用，从而产生荧光。荧光的强弱与ATP的含量成正比。借助荧光仪，我们可以测量到这一荧光量，并据此推断出样品中微生物的情况。

ATP荧光检测仪广泛应用于卫生监督机构、医疗系统以及食品饮料生产过程的关键控制点监控等领域。由于所有活细胞中都含有一定量的ATP，因此ATP的含量可以清晰地反映样品中微生物和其他生物残余的多少。借助ATP荧光检测仪，我们可以实时采样监测，从而及时判断样品的卫生状况。

ATP荧光检测仪的使用具有诸多优势。首先，它操作简便，结果快速、准确。只需提取样品中的ATP并进行荧光测量，即可迅速得出微生物的状况。同时，ATP荧光检测仪还具备很高的灵敏度，可以检测到微生物在样品中的微量存在。其次，ATP荧光检测仪的应用范围广泛，不仅适用于食品饮料生产过程的质量监控，还可以用于医疗领域的卫生监督。此外，ATP荧光检测仪还可以用于实验室的微生物学研究，帮助科研人员更好地了解微生物的分布和繁殖情况。

充分利用ATP荧光检测仪的优势，可以有效提升卫生管理水平。通过定期对食品饮料生产过程中的关键控制点进行ATP检测，可以及时发现和解决潜在的卫生问题，保障食品安全。此外，ATP荧光检测仪的使用还有助于医疗系统及时监测和控制医疗环境的卫生状况，减少交叉感染的风险。

综上所述，ATP荧光检测仪以其独特的原理和广泛的应用领域，对于了解样品中微生物的状况以及判断卫生状况具有重要意义。它的使用不仅简便快捷，还具备高灵敏度和精确度。ATP荧光检测仪的广泛运用必将在食品、医疗和科研领域中发挥越来越大的作用，推动健康与卫生的全面提升。

       荣登封面的这项研究成果来自哈佛***神经科学家Joshua Sanes教授领衔的科学家团队。研究人员采用高通量单细胞基因测序的方法，创建了灵长类动物的视网膜细胞型态分类图谱，揭示为我们带来敏锐视觉的细胞有哪些特殊的基因特征。这项研究同时为理解人类视觉在疾病情况下如何被破坏提供了重要的基础。

      凹：让我们看得清清楚楚明明白白真真切切

人类的视觉在哺乳动物中出类拔萃，比如我们能够阅读，分辨人脸。这些功能可不简单，需要视觉能够分辨极细微的差异，并能迅速对焦。高清视觉全得归功于视网膜中间一个极小的特殊区域——***凹，也就是眼底黄斑的中心。凹的直径不到1.5毫米，面积只占视网膜的不到1%，但大脑获得的视觉信息却有50%来自这里。

     凹的特殊，还不仅是因为视线的“焦点”落在此处提供清晰影像，要知道哺乳动物中只有部分灵长类生物进化出了这个结构，比如人类。

▲“那（fovea）是个稀罕物，岂是什么生物都能有的？”

      凹为人类提供了视力的同时，却让科学家在解决人类视觉疾病时面临一个难题。就拿实验“劳模”小鼠来说，虽然它们为人类的科学研究提供了无数疾病模型，但它们“鼠目寸光”，视网膜没有***凹！这种 “先天缺陷”让它们在视觉相关疾病的模型上帮不上什么忙。再加上***凹结构太微小了，过去科学家在灵长类动物上的研究也止于形态解剖学的描述。

     终，他们在凹和外周视网膜中均鉴定出了近70种不同类型的细胞，并且还知道了每一个类型的细胞表达哪些基因。

      详尽的细胞分类图谱给科学家们提供了许多过去不知道的信息。用Sanes教授的话说，“我们现在弄清楚了凹特别在哪里。”

▲凹的细胞和外周视网膜类型相似，但组成却不同 

       尽管细胞类型九成相同，但***凹和外周视网膜的细胞类型组成不同。更关键的是，在同类型的细胞中，***凹处的细胞检测到表达与外周不一样的基因。非常有意思的是，这些基因的表达和***凹独特的视觉信息处理极为相关，科学家们相信，可能这才是***凹功能特殊的原因。

       核酸提取产品对细胞筛选的方法已日渐成熟，原理是将包被一抗的磁珠与细胞表面对应的分子特异性结合，或者将包被二抗的磁珠与已经与细胞表面分子特异性结合的一抗结合。核酸提取磁珠携带与之结合的细胞吸附与分离柱或试管上，实现阳性细胞或阴性细胞的分离。洛阳吉恩特生物自主研发生产了各类核酸提取磁珠，可以实现稳定的实验结果。

      做梦——人在睡眠时自然发生的一个过程。来自日本理化学研究所的科学家发现，做梦这件事归功于Chrm1 和 Chrm3 两个关键基因。当敲除这两个基因时，人在快速眼动(REM)睡眠期的睡眠水平会下降，且不再做梦、记忆减退。人在睡觉过程中，脑电图会发生各种随着睡眠深度不同而不同的变化。根据脑电图的不同特征，睡眠分为两种状态：非眼球快速运动睡眠（NREM睡眠）和眼球快速运动睡眠（REM睡眠），梦境通常发生在REM睡眠期。

      此前研究表明，乙酰胆碱受体（可产生副交感神经兴奋效应，即心脏活动、消化腺分泌增加、瞳孔缩小等）参与了REM睡眠的调节，为了揭示REM睡眠背后的分子机制，在***新一项研究中，通讯作者Hiroki Ueda及其团队在小鼠模型中实验了胆碱能神经元，这种神经元布满乙酰胆碱受体。

DOI：http://www.giant-bio.com/home-newsinfo-id-4263.html

在发表于《Cell Reports》杂志上题为“Muscarinic Acetylcholine Receptors Chrm1 and Chrm3 Are Essential for REM Sleep”的这篇文章中，研究人员首先通过突触抑制这些神经元来识别对睡眠至关重要的神经元群体。之后使用CRISPR基因编辑技术系统地禁用乙酰胆碱受体基因。

       让人意外的是，当敲除了乙酰胆碱受体基因Chrm1和Chrm3后，他们发现，REM睡眠期几乎丧失，而失去了这一睡眠阶段也就意味着不再产生做梦现象。

       另一方面， NREM睡眠可分为I、II、III、IV四个阶段，其中I、II期称“浅睡眠”，III、IV期称为“深睡眠”。II期非快眼动睡眠期占总睡眠时间的50%左右。研究人员据此认为该实验中小鼠睡眠时间的缩短或是由于NREM睡眠时间缩短造成，这就表明，胆碱能调节对NREM睡眠也很重要。通过进一步研究，作者继而得出，REM睡眠受损也会缩短NREM睡眠的持续时间。

      一般来说，当REM睡眠出现障碍时，会出现一系列问题，如精神压抑、过度饮酒、脑血管疾病和变性性神经系统疾病等。然而在这项研究中，作者们观察到，当广泛分布于不同大脑区域的Chrm1和Chrm3基因被敲除时，尽管小鼠几乎完全不再经历REM睡眠，但仍然存活了下来。

        作者、RIKEN研究员Yasutaka Niwa说:“令人惊讶的发现是，尽管REM睡眠几乎完全丧失，小鼠还是可以存活的，这将使我们能够严格验证REM睡眠是否在学习和记忆等基本生物功能中发挥了关键作用。”

总结来说，这些发现强烈暗示Chrm1 和 Chrm3基因对梦境以及睡眠调节的重要性，尤其是对REM睡眠发挥的作用。

        生物磁珠对细胞筛选的方法已日渐成熟，原理是将包被一抗的磁珠与细胞表面对应的分子特异性结合，或者将包被二抗的磁珠与已经与细胞表面分子特异性结合的一抗结合。磁珠携带与之结合的细胞吸附与分离柱或试管上，实现阳性细胞或阴性细胞的分离。洛阳吉恩特生物自主研发生产了各类生物磁珠，可以实现稳定的实验结果

Unravelling the mysteries of a molecular chaperone

揭示分子伴侣Hsp90的作用机制

[报告简介]

热休克蛋白90 (Hsp90)是一种由ATP驱动的分子伴侣，是参与细胞分裂和信号传导的调节等复合物的重要组成部分，也是肿瘤早期检测的新型标志物。Hsp90分子具有高度的灵活性，所以结构表征无法完全揭示诸如Hsp90构象变化的确切方式，其与核苷酸的作用，不同的结构域取向等机制。本次报告中，Kasia Tych教授将介绍通过单分子光镊技术研究Hsp90的折叠机制，Hsp90的带电柔性连接区域的作用机理，比较Hsp90的同源物并揭示核苷酸结合对Hsp90二聚体界面的稳定性影响。通过C-trap荧光光镊系统揭示理解共分子伴侣对Hsp90构象周期和单分子力学性质的影响机制的Z新进展。

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[主讲人介绍]

Kasia Tych教授    荷兰格罗宁根大学

Kasia Tych教授，博士毕业于英国利兹大学，博后期间先后在Lorna Dougan和Matthias Rief教授课题组研究极端生物蛋白的单分子生物物理和通过光镊研究热休克蛋白体系动力学性质。2020年Kasia Tych教授加入格罗宁根大学，结合荧光成像和光镊技术对热休克蛋白进行单分子层次表征，深入了解蛋白质的结构—功能—动力学关系。

[报告时间]

开始  2020年06月18日  15:00

结束  2020年06月18日  16:00

请点击注册报名链接，预约参加在线讲座

[直播好礼]

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      2018年以来，肿瘤免疫研究进一步突破。本文将围绕陈列平教授的三篇ding级论文，揭示新一代肿瘤免疫疗法。

1、免疫正常化

      2018年10月，陈列平教授团队在《Cell》杂志上发表了A Paradigm Shift in Cancer Immunotherapy: From Enhancement to Normalization关于“免疫正常化”的综述文章，肿瘤免疫正常化（Normalizing tumor immunity），在理念上改变了我们对肿瘤免疫的认识，文章指出抗PDZL（这里包括所有目标在于阻断这个通路的所有方法），在原理上并不是增强免疫反应，而是把病人自身应该有的，但在肿瘤生长中被弱化的反应带回到常态。

      文章中将免疫反应过程比作一条有流水的通道。在这个过程中，正常的免疫反应就是通道中正常通畅的水流。如果通道堵塞，水流受到影响，通道将无法充分排水。在这种情况下，“增强”策略可以解释为增加通道的压力，以克服排水不足，但如果通道内压力增加太多，就会有破坏通道的风险。反之，“正常化”策略则会通过识别并解除阻塞以恢复正常水流，避免危及通道管壁。

图1  免疫增强与免疫正常化

2、LAG-3-FGL1通路的作用

      同年12月，陈列平教授团队再次在《Cell》上发表了题为Fibrinogen-like Protein 1 Is a Major Immune Inhibitory Ligand of LAG-3的论文，证明了纤维介素蛋白1(Fibrinogen-like protein 1, FGL1)是LAG-3的一个重要的功能性配体，并揭示了该LAG-3-FGL1通路在肿瘤免疫中的作用。

      淋巴细胞活化基因3 (LAG-3)是一种主要存在于活化T细胞上的转基因膜蛋白，其主要作用是作为一种表达YZ信号的受体。纤维蛋白原样蛋白1 (FGL1)是一种肝脏分泌的蛋白质，可以YZ抗原特异性T细胞活化。

图2  FGL1作为LAG-3的功能性配体可以YZT细胞活化

      FGL1-LAG-3相互作用是独立于B7-H1-PD-1通路的另一条肿瘤免疫逃逸通路，阻断这条通路能和抗PD-1ZL起到协同作用。

      总之，本研究发现并证明了FGL1-LAG-3是肿瘤免疫逃逸的一条新通路，且可作为肿瘤免疫ZL的潜在靶点。

3、肿瘤ZL的靶点

      2019年3月，陈列平教授团队在Nature Medicine上发表题为Siglec-15 as an immune suppressor and potential target for normalization cancer immunotherapy的论文，鉴定并证明了Siglec-15是一种免疫YZ分子，可作为正常化免疫ZL的潜在靶点。

图3  TCAA筛选结果示意图

      Siglec-15是一个唾液酸结合型免疫球蛋白样凝集素家族基因，编码一个非常短的胞外结构域，该结构域包含一个免疫球蛋白可变区和一个2型恒定区。 

      该团队通过一个高通量功能筛选系统（Genome-scale T cell activity array, TCAA）鉴定了该分子。Siglec-15除了在健康的骨 髓细胞中表达外，在多种人类肿瘤细胞和肿瘤侵犯的骨 髓细胞中广泛高表达，且其表达是与B7-H1互斥的。

      Siglec-15在多种正常的免疫细胞中不表达或低表达，但在巨噬细胞中可见表达，且能被巨噬细胞集落刺激因子所诱导，是一种巨噬细胞相关的免疫YZ分子，同时Siglec-15又能为IFN-γ所调节，这可能是它与B7-H1表达互相排斥的部分原因。重要的是Siglec-15能在体内外YZ抗原特异性T细胞的活性。

      动物实验发现，基因敲除或抗体封闭Siglec-15后的转基因小鼠模型所荷载的移植瘤生长明显受YZ，肿瘤微环境中的抗肿瘤免疫反应明显增强。Siglec-15特异性的单抗α-S15单独使用即有抗肿瘤作用，当与anti-PD-L1联合时效果明显增加。Anti-Siglec-15与已有的ZL手段相比，具有一些明显的优势，比如Siglec-15在正常组织上表达极少，正常组织可能不会受到Anti-Siglec-15疗法的影响，安全性预期良好。同时肿瘤细胞和肿瘤相关巨噬细胞可见表达，具有较高的选择性，甚至可能成为肿瘤微环境选择性ZL的靶点。

写在结尾的话：

      在陈列平教授团队的两篇研究论文中,均使用到PerkinElmer的放射性试剂和检测仪器对T细胞的功能进行研究, PerkinElmer为人类健康贡献自己的力量。如果您对我们的解决方案感兴趣可以留言给我们。

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珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决Z棘手的科学和YL难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。

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