2024-12-30
前言
时光如梭，一梭又一梭，转瞬间2024年即将结束，2025年即将到来，在这辞旧迎新的时候，小派为大家带了转录调控文章的大盘点。
在2024年里，转录调控项目文章累计发表300余篇，累计影响因子2000+，平均影响因子7.2。这一年，组学文章 “神仙打架”，Nature、Cell 正刊被我们收入囊中，同时Signal Transduction and Targeted Therapy、Advanced Materials、Nature Microbiology、Bioactive Materials、Science Bulletin、Advanced Functional Materials、Nature Communications、Journal of Hazardous Materials等一众顶刊也被轻松拿捏，篇篇精彩，不容错过！
下面小派将分表观调控和转录组学两大模块，精选了2024年一些代表性的文章，来为大家介绍组学文章思路。部分文章点击题目即可跳转软文，快和小派一起来回顾一下吧！
目录
一、表观调控
二、转录组
1、医学
2、动物
3、植物
4、微生物
一、表观调控
表观调控是指在不改变DNA序列的情况下，通过化学修饰或其他机制来影响基因表达的过程。这些调控机制可以在细胞分裂时传递给子代细胞，从而在发育、分化、疾病发生等过程中发挥重要作用。
表观调控组学越来越成为高分文章的利器、国自然的热点了，小派就来带大家回顾2024最新的文章。
1、神经肽信号调控T细胞分化
文章题目：Neuropeptide signaling orchestrates T cell differentiation
期刊：Nature
影响因子：50.5
技术手段：CUT&Tag、ATAC-seq、scRNA-seq、RNA-seq等
技术路线：
研究介绍：
本研究剖析了体外极化过程以及急性病毒感染后体内分化过程中TH1细胞分化的动态调节。利用独特的TH1-TH2双分化培养系统确定了调节T辅助细胞分化的调控因子，并通过多次体外和体内CRISPR筛选系统地验证了其调节功能。研究发现RAMP3（CGRP受体的一个组成部分）在TH1细胞命运决定中具有细胞内在作用。细胞外CGRP通过受体RAMP3-CALCRL发出信号，限制TH2细胞的分化，但通过激活下游的cAMP反应元件结合蛋白（CREB）和激活转录因子3（ATF3）促进TH1细胞分化。ATF3通过诱导Stat1的表达促进TH1细胞分化，Stat1是TH1细胞分化的关键调节因子。病毒感染后，神经元产生的CGRP与T细胞上表达的RAMP3之间的相互作用增强了产生抗病毒干扰素γ的TH1和CD8+T细胞反应，并及时控制了急性病毒感染。本研究确定了一种神经免疫回路，在急性病毒感染期间，神经元通过产生神经肽CGRP参与T细胞命运决定，CGRP作用于表达RAMP3的T细胞，诱导有效的抗病毒TH1细胞反应。
2、拟南芥蓝光受体CRY2在黑暗中具有抑制根系生长的活性
文章题目：The Arabidopsis blue-light photoreceptor CRY2 is active in darkness to inhibit root growth
期刊：Cell
影响因子：45.5
技术手段：chip-seq、RNA-seq等
技术路线：
研究介绍：
本研究揭示了CRY2在黑暗条件下的非典型功能，发现它通过抑制FL1和 FL3与染色质的结合来降低细胞分裂基因的表达，抑制根系发育。蓝光条件下，CRY2与FLs的结合被解除，FLs能够激活细胞分裂基因，促进根系延长生长。这一机制表明，CRY2 在暗环境中和蓝光下的功能具有动态可塑性，通过调控 FLs 的活性和与染色质的结合，协调植物在不同光照条件下（不同部位）生长发育的需求。
3、TGFβ-SMAD信号传导和DNA甲基化的逐步模式调节幼稚到启动的多能性和分化
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-54433-5
文章题目：A stepwise mode of TGFβ-SMAD signaling and DNA methylation regulates naïve-to-primed pluripotency and differentiation
期刊：Nature Communications
影响因子：14.7
技术手段：ATAC、cut&tag、ChIP-seq、RNA-seq等
部分研究结果：
转录组分析
表观调控peak分析
两步模型描述了从幼稚到成熟外胚层的转变以及随后的分化
研究介绍：
Smad4与Smad2和Smad3（Smad2/3）结合形成转录调控复合物，在典型TGFβ通路中至关重要。尽管Smad4作为常见介质在调节TGFβ信号传导中发挥着重要作用，但它并不是所有反应的必需条件。Smad2/3独立于Smad4的作用仍未得到充分研究。在这里，我们引入了一个分步范例，其中Smad2/3通过与不同的效应器协作来调节小鼠胚胎干细胞（mESC）的谱系启动和分化。在从幼稚到启动的转变过程中，Smad2/3上调DNA甲基转移酶3b（Dnmt3b），从而建立正确的DNA甲基化模式，进而使Smad2/3能够与外胚层标记基因启动子和增强子的低甲基化中心结合。因此，在没有Smad2/3的情况下，Smad4本身不能启动外胚层特异性基因转录。当启动的外胚层细胞开始分化时，Dnmt3b参与全局基因组甲基化的积极性降低，而Smad4接过了这场接力赛的接力棒，与Smad2/3形成复合物以支持中内胚层诱导。因此，缺乏Smad4的mESC可以经历启动过程，但难以进行下游分化。这项研究揭示了TGFβ信号传导背后的复杂机制及其在细胞过程中的作用。
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二、转录组
转录组是指一个细胞、组织或生物体在特定条件或状态下转录的所有RNA集合，包括mRNA、非编码RNA等。转录组测序（RNA-Seq）利用新一代测序技术，检测基因表达、发现新的转录本、分析基因结构变异和识别基因表达调控网络，从而揭示基因功能和调控机制。无论是在基础生物学研究还是临床应用中，转录组测序都发挥着重要作用。
1、医学
1、基因可编程细胞膜复合纳米颗粒靶向联合治疗癌症
文章题目：Genetically programmable cell membrane-camouflaged nanoparticles for targeted combination therapy of colorectal cancer
期刊：Signal Transduction and Targeted Therapy
影响因子：40.8
技术手段：RNA-seq、代谢组等
技术路线：
研究介绍：
由于CRC（结直肠癌）早期无症状，因其高发病率和高死亡率，预计到2030年，全球发病例将超过220万例，死亡人数将达到110万例。目前，手术干预联合化疗和放疗是中晚期结直肠癌的主要策略。虽然传统的治疗方法有一定的效果，但副作用明显。因此，迫切需要设计更安全、更有效的结直肠癌治疗方法。本研究开发了一种新型细胞膜仿生纳米药物平台MPB-3BP@CM NPs，该纳米平台可通过阻断CD47，显著增强巨噬细胞对CRC细胞的吞噬能力，为治疗结肠癌提供了更有效更安全的新方法，也为其他癌症疾病的治疗提供了新思路。
2、中国耐碳青霉烯肺炎克雷伯菌荚膜类型、抗生素耐药性和毒力因素纵向多中心研究
文章题目：Carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae capsular types, antibiotic resistance and virulence factors in China: a longitudinal, multi-centre study
期刊：Nature microbiology
影响因子：20.7
技术手段：RNA-seq、全基因组测序、q-PCR、宏基因组等
技术路线：
研究介绍：
耐碳青霉烯肺炎克雷伯菌(CRKP)由于其多重耐药性质和感染高死亡率已成为对公众健康的严重威胁。根据2023年中国抗微生物药物监测网络(CHINET)的数据显示，肺炎克雷伯菌已成为中国临床第二大分离细菌，耐药率从2005年的2.9%稳步上升至2023年的30.0%。耐药性的增加反过来限制了治疗选择，并增加了对控制CRKP感染的新策略的需求。本文描述了中国为期五年的多中心CRKP相关感染监测，并全面概述了CRKP菌株的荚膜、耐药性以及关键毒力特征的分布与演变情况。同时，还阐述了一种CRKP的平衡进化过程，这一过程导致临床样本中维持了中等但相对稳定的无荚膜及O-抗原缺失菌株水平。
3、具有ROS清除、抗焦亡和ECM再生功能的微环境响应金属酚网络释放平台，用于椎间盘退变
文章题目：Microenvironment-responsive metal-phenolic network release platform with ROS scavenging, anti-pyroptosis, and ECM regeneration for intervertebral disc degeneration
期刊：Bioactive Materials
影响因子：18.7
技术手段：RNA-seq等
技术路线：
部分研究结果：
临床退行性髓核组织标本的病理改变
转录组测序分析以及WB
研究介绍：
在本研究中，我们开发了多功能且微环境响应的金属酚网络释放平台（TMP@Alg-PBA/PVA），装载的TMP纳米颗粒可按需释放以清除ROS。体外和体内研究表明，该平台能有效靶向线粒体、减少细胞焦亡、抑制ECM降解，并增加IVD含水量。该平台通过抑制IL-17/ERK信号通路，为IVDD治疗提供了一种优秀的抑制焦亡的方法。尽管已有类似平台报道，但TMP@Alg-PBA/PVA具有按需释放和多方面作用的优势，显示出治疗IVDD的潜力，值得进一步临床前研究。
4、ARID1A在破骨细胞生成过程中保护细胞命运决定的通道化
文章题目：ARID1A safeguards the canalization of the cell fate decision during osteoclastogenesis
期刊：Nature Communications
影响因子：14.7
技术手段：RNA-se、scRNA-seq、chip-seq等
技术路线：
研究介绍：
骨髓祖细胞中Arid1a的缺乏会在增殖-分化转换过程中损害OC谱系的分化，导致骨量过多。ARID1A对于在主TF Nfatc1 SE区域与共激活子BRD4/指定谱系的TF PU.1形成转录装置凝聚体是必不可少的，从而保护OC命运的渠化。ARID1A-cBAF和BRD9-ncBAF复合物的功能相互拮抗，控制和维护命运决定过程。ARID1A-“加速器”和BRD9-“刹车”的拮抗作用都依赖于协同激活剂BRD4-“离合器”在OC命运管化过程中。
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2、动物
1、LSD1 通过调节颗粒细胞自噬和抑制 Wt1 促进 FSH 应答性卵泡形成
文章题目：LSD1 promotes the FSH responsive follicle formation by regulating autophagy and repressing Wt1 in the granulosa cells
期刊：Science Bulletin
影响因子：18.9
技术手段：RNA-seq、蛋白组、cut&tag等
技术路线：
研究介绍：
本研究为探究颗粒细胞中组蛋白去甲基化酶（LSD1）在有腔卵泡形成过程中的作用，构建了该编码基因的多种颗粒细胞条件性敲除小鼠和细胞模型。证明组蛋白去甲基化酶（LSD1）是调节颗粒细胞自噬及颗粒细胞分化的重要分子开关，LSD1参与调控FSH介导的有腔卵泡发育及卵泡命运决定过程。一方面，敲除Lsd1会导致WT1的mRNA和蛋白水平积累，进而下调颗粒细胞中FSH受体（FSHR）的表达，进而抑制次级卵泡对FSH激素的响应。另一方面，敲除Lsd1会导致颗粒细胞中自噬相关蛋白Atg16l2的表达水平上调，从而抑制颗粒细胞自噬。该研究揭示了LSD1作为重要的表观遗传分子参与促性腺激素FSH调控雌性哺乳动物有腔卵泡形成的分子机制。
2、MicroRNA和肠道微生物群改变了父亲暴露于聚乙烯纳米塑料的代际效应
原文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c06298
文章题目：MicroRNA and Gut Microbiota Alter Intergenerational Effects of Paternal Exposure to Polyethylene Nanoplastics
期刊：ACS Nano
影响因子：16.2
技术手段：small RNA seq、16S等
部分分析内容：
Small RNA分析结果
研究介绍：
在这项研究中，开发了一种小鼠模型，其中雄性小鼠通过每日强饲法给予浓度为 2 mg/L 的 200 nm 聚乙烯纳米颗粒 （PE-NPs），持续 35 天，以评估 PE-NPs 在排他性雄性谱系传递范式中的代际效应。观察到父亲暴露于 PE-NPs 显着影响生长表型和性激素水平，并诱导 F0和 F1代。在 F 中观察到 microRNA （miR）-1983 的上调和 miR-122-5p 、 miR-5100 和 miR-6240 的下调F0和 F1小鼠，可能受到生殖信号通路的影响，此外，肠道微生物群的改变和随后的 Spearman 相关性分析表明，Desulfovibrio （C21_c20） 和瘤胃球菌 （gnavus） 丰度的增加以及 Allobaculum 丰度的降低与生精功能障碍呈正相关。这些发现在粪便微生物群移植试验中得到了验证。该研究结果表明，父系暴露于 PE-NPs 引起的 miRNA 和肠道菌群的变化介导了代际效应，为父系遗传影响的潜在机制提供了更深入的见解。
3、大豆囊线虫利用脂壳寡糖水解酶抑制植物微生物共生体
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41564-024-01727-5
文章题目：A soybean cyst nematode suppresses microbial plant symbionts using a lipochitooligosaccharide-hydrolysing enzyme
期刊：Nature Microbiology
影响因子：20.5
技术手段：RNA-seq、Western blot等
部分分析结果：
晶体结构示意图
研究介绍：
本文通过生化结合结构分析，揭示了大豆包囊线虫 通过分泌一种名为 HgCht2 的酶来水解关键的共生信号分子脂壳寡糖 （LCO） 来抑制共生，解决了载脂蛋白 HgCht2 的三维结构，以及其壳寡糖结合和 LCO 结合形式。这些结构阐明了酶的底物结合和水解机制。同时设计了一种 HgCht2 抑制剂 1516b，它成功地抑制了包囊线虫对固氮根瘤和吸收磷的丛枝菌根共生的拮抗作用。由于 HgCht2 在所有包囊线虫中系统发育上都是保守的，该研究揭示了寄生包囊线虫拮抗微生物共生建立的分子机制，并提供了一种小分子解决方案。
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3、植物
1、嫁接诱导的茄子中镉含量降低与硫代葡萄糖苷的合成有关
文章题目：Decreased cadmium content in Solanum melongena induced by grafting was related to glucosinolates synthesis
期刊：Science of the Total Environment
影响因子：8.2
技术手段：RNA-Seq、靶向氨基酸代谢组、qPCR等
技术路线：
研究介绍：
嫁接是一种影响作物生长和发育的传统园艺方法。本研究中，用托鲁巴姆根茎嫁接并没有明显改变紫丽人的果实品质，果实产量显着提高。此外，低浓度的镉污染并不影响农作物的生长发育。另外研究还表明，嫁接引起的紫丽人叶片和果实中总硫和镉含量的下降与GSL密切相关。本研究为安全利用镉污染的土壤、探索植物中镉的远距离迁移以及培育低镉积累的作物提供了理论依据。
2、小麦中 tae-miR9670 的过表达通过靶向 mTERFs 增强了对镉的耐受性，且不会影响产量
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.136448
文章题目：Overexpression of tae-miR9670 enhances cadmium tolerance in wheat by
targeting mTERFs without yield penalty
期刊：Journal of Hazardous Materials
影响因子：12.2
部分分析内容：
转录组学分析结果
研究介绍：
在这项研究中，通过 miRNA分析鉴定了小麦科特异性 miRNA tae-miR9670 对小麦中 Cd 暴露有反应。Tae-miR9670 可以靶向编码线粒体转录终止因子 （mTERF） 的基因，介导其 mRNA 切割并抑制其表达。过表达 Tae-miR9670 显着增强了小麦幼苗的 Cd 耐受性，生物量增加和丙二醛 （MDA） 水平降低，H2O2和 Cd 含量。因此，参与 ROS 清除、解毒和重金属转运的多个下游基因在Tae-miR9670 过表达植物中上调。此外，与野生型对照相比，过表达 Tae-miR9670 的成熟植株的籽粒 Cd 含量降低了60% 以上。结果还表明，在小麦中过表达Tae-miR9670 保留了与产量相关的性状，从而克服了抗逆性和籽粒产量之间的权衡。总体而言，该研究结果为 Tae-miR9670 在小麦 Cd 耐受性中的作用及其在培育低 Cd 品种中的潜在应用提供了新的见解。
3、二苯甲酮- 3及其代谢物对角毛藻的影响
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.171371
文章题目：Effects of benzophenone-3 and its metabolites on the marine diatom Chaetoceros neogracilis: Underlying mechanisms and environmental implications
期刊：Science of the Total Environment
影响因子：8.2
技术手段：RNA-seq 、qPCR、流式细胞
技术路线：
研究介绍：
本研究以海洋硅藻新毛囊藻为模型，评估了BP3及其两种细菌主要代谢物（BP8和BP1）的毒性作用和机制。结果表明，BP3对BP3的毒性高于BP8和BP1,72h中位有效浓度分别为0.4、0.8和4 mg/L。暴露于环境相关浓度的三种二苯甲酮后，光合效率显著降低，而在较高浓度时，细胞活力、膜完整性、膜电位和代谢活性可能进一步受损。通过转录组分析，基因本体和KEGG途径富集分析，发现三种被测二苯甲酮通过改变相似的途径破坏了硅藻的光合作用和氮代谢。综上所述，研究发现，二苯甲酮类物质可能对世界各地沿海水域硅藻的光合作用、产氧、初级生产力、固碳和氮循环构成重大威胁。
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4、微生物
1、通过对多粘类芽孢杆菌进行代谢工程改造，以实现利用杨木水解物高效生产 2,3 - 丁二醇
文章题目：Metabolic engineering of Paenibacillus polymyxa for effective production of 2,3-butanediol from poplar hydrolysate
期刊：Bioresource Technology
影响因子：11.4
技术手段：RNA-seq，代谢组学，qPCR
技术路线：
研究介绍：
本研究通过对多粘类芽孢杆菌转录组和代谢组的联合分析，揭示了2,3-BD的合成途径和一些限制因素。通过对多粘类芽孢杆菌基因组中的ldh1、ldh3、bdh、spo0A和spoIIE进行基因修饰，提高了2,3-BD的产量。该工程菌株通过发酵杨树原水解液，2,3-BD产量最高可达0.465 g/g。2,3-丁二醇和乙醇的总得率为21.7 g/L。本研究为多粘类芽孢杆菌发酵生产2,3-丁二醇和乙醇提供了一种新的改进方法。
2、血浆活化水对肠炎沙门氏菌生物大分子的作用机制：生物学效应、计算机模拟和转录组学分析
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.153946
文章题目：Mechanism of action of plasma-activated water on biomacromolecules in Salmonella Enteritidis: Biological effect, computer simulation, and transcriptomics-based analysis
期刊：Chemical Engineering Journal
影响因子：13.3
技术手段：RNA-Seq、分子对接等
部分分析内容：
转录组学分析结果
研究介绍：
肠炎沙门氏菌（S. Enteritidis）是食品工业中引起食源性疾病最重要的原因之一。在这项工作中，使用了从等离子体喷射器产生的等离子体激活水（PAW）来减少S. Enteritidis的污染。通过生物学变化、分子对接和转录组学揭示了PAW的抗菌机制。结果表明，添加乳酸可以提高PAW的抗菌活性和效率，并确认了PAW中自由基的存在和抗菌活性。同时，PAW处理导致生物分子特征功能团的损伤，并导致脂质的氧化和DNA的降解。分子对接结果进一步表明，活性物种可以通过氢键与关键结合位点周围的氨基酸残基相互作用，影响结构的稳定性。此外，转录组学结果表明，PAW主要作用于细菌蛋白，而在较小程度上作用于膜脂质和DNA。总体而言，本工作全面分析了PAW对生物大分子的作用机制，并为等离子体技术的广泛应用提供了理论基础。
3、一株单核增生李斯特菌拮抗乳杆菌的筛选、益生菌特性及抑制机制
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.167587
文章题目：Screening, probiotic properties, and inhibition mechanism of a Lactobacillus antagonistic to Listeria monocytogenes
期刊：Science of The Total Environment
影响因子：8.2
技术手段：互作转录组、qPCR等
技术路线：
研究介绍：
本研究从中国东北泡菜中分离出一株能完全杀死单核增生乳杆菌的植物乳杆菌4-10。益生菌特性显示广谱细菌抑制，拮抗16种革兰氏阳性、革兰氏阴性和真菌物种。对模拟肠液和胃液耐受后，存活率>45%。植物乳杆菌4-10对氯霉素、强力霉素、红霉素和四环素敏感，并表现出良好的疏水性、自聚集性和共聚集性。与单核增生乳杆菌共培养时，可破坏细胞结构，并在15 h内作为致死剂。通过转录组学分析和验证实验，发现植物乳杆菌4-10可以通过产生细菌素来抑制单核增生乳杆菌膜转运相关基因的表达，从而破坏细胞膜结构，综上所述，植物乳杆菌4-10具有良好的益生菌特性和抗菌作用，作为一种天然抑菌剂具有良好的研究前景和应用前景。
4、红发夫酵母DW6利用两阶段pH策略从甘蔗糖蜜中高产虾青素
原文链接：https://doi.org/10.1039/d3gc04918c
文章题目：High astaxanthin production by Xanthophyllomyces dendrorhous strain DW6 from cane molasses using two-stage pH strategies
期刊：Green Chemistry
影响因子：9.3
技术手段：RNA-seq等
技术路线：
研究内容：
本研究首次分离到一株产虾青素的假单胞酵母DW6，并对其虾青素合成途径进行了全基因组测序。此外，还对酵母生长和虾青素合成的温度、pH、碳源和氮源等发酵参数进行了全面研究。因此，开发了一种两阶段pH发酵策略，以缓解代谢压力并促进虾青素积累。转录组分析发现，FADA的关键基因用于脂肪酸降解，GGPS1用于虾青素合成，以及参与谷胱甘肽和过氧化物酶体代谢的基因在用于两阶段pH过程的改进虾青素合成中起主要作用。最后，以甘蔗糖蜜为唯一碳源和氮源，利用红发夫酵母（X.dendrorhous）从有机废弃物中获得了虾青素且含量最高。总之，本研究为虾青素的大规模生产奠定了基础。
5、转录组学分析揭示了光胁迫下红冬孢酵母 Z11提高类胡萝卜素产量的潜在机制
原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.jafc.3c07535
文章题目：Transcriptomic Analysis Reveals the Potential Mechanisms for Improving Carotenoid Production in Rhodosporidium toruloides Z11 under Light Stress
期刊：Journal of Agricultural and Food Chemistry
影响因子：6.1
技术手段：RNA-seq等
部分分析内容：
转录组分析结果
研究介绍：
红冬孢酵母（Rhodosporidium toruloides）是一种有前途的产油红色酵母，可以在工业上合成类胡萝卜素。在这项研究中，首先研究了不同光照时间和间隔对R. toruloides Z11产类胡萝卜素的影响。结果显示，当R. toruloides Z11每天光照12小时时，可以获得较高的类胡萝卜素含量（1.29 mg/g），与黑暗培养相比增加了1.98倍。转录组分析揭示，光压力能有效促进R. toruloides中类胡萝卜素生物合成途径的GGPS1和AL1基因以及DNA光解途径的phr基因的表达水平。这项工作将为通过基因工程进一步提高类胡萝卜素的生产效率提供分子基础。
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