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年，风里走雨里行，一路艰辛，但同时取得了丰硕的研究成果，同时创造了多次首次，注定了年的不平凡：浙江万里学院在Science发表成果，首次明确了龟类物种表观遗传机制与温度依赖性别决定之间的因果关系和直接遗传联系；西安交通大学首次在Science顺利组装装罂粟基因组图谱；首都医科大学首次在Cell揭示了sGBM的全面体细胞突变情况，并为精确的神经肿瘤学提供了MET靶向治疗....
由于年成果过多，但是得从众多的研究成果中挑选出重大的成果，这难度着实非常大，这整整困扰了iNature编辑部一个月，iNature经过反复的讨论及研究，最终遴选出了10大生命重大成果，iNature可以肯定，对于另外的成果也是相当出色。如果有什么不妥，欢迎大家留言讨论。
1.中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所合成生物学重点实验室覃重军研究团队与合作者在国际上首次人工创建了单条染色体的真核细胞；
2.中国科学院神经科学研究所孙强等团队培育出首个体细胞克隆猴；
3.中国科学院动物研究所胡宝洋研究员、周琪研究员和李伟研究员团队合作首次实现哺乳动物孤雄生殖；
4.中国农大张福锁院士等团队与千百万农民一起实现农业绿色增产增效；
5.曹雪涛研究组揭示TET2在炎症应答中的新功能；
6.宋尔卫团队揭示成纤维细胞亚群调控肿瘤干细胞新机制；
7.北京大学李毓龙研究组开发了新型、可基因编码的多巴胺荧光探针；
8.朱冰课题组揭示卵子独特表观遗传状态的建立机制及其对生育能力的影响；
9.上海生科院潘巍峻揭示造血干细胞等归巢机制；
10.北京大学毛有东研究组首次获得完整的蛋白酶底物加工周期系列冷冻电镜结构。
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1.Nature：中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所合成生物学重点实验室覃重军研究团队与合作者在国际上首次人工创建了单条染色体的真核细胞
中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所合成生物学重点实验室覃重军研究团队与合作者在国际上首次人工创建了单条染色体的真核细胞，该成果于北京时间年8月2日在国际知名学术期刊《自然》在线发表。这一成果在中科院B类先导专项“细胞命运可塑性的分子机制与调控”以及国家自然科学基金委和科技部等项目支持下，完全由中国科学家独立完成，是合成生物学具有里程碑意义的重大突破。人类能否创造生命？年，美国科学家J.CraigVenter和他的科研团队在《科学》杂志报道了世界上首个“人造生命”——含有全人工化学合成的与天然染色体序列几乎相同的原核生物支原体，引起了轰动。此次，以覃重军研究组为主的研究团队完成了将单细胞真核生物?酿酒酵母天然的十六条染色体人工创建为具有完整功能的单条染色体。该项工作表明，天然复杂的生命体系可以通过人工干预变简约，自然生命的界限可以被人为打破，甚至可以人工创造全新的自然界不存在的生命。生物学教科书中将自然界存在的生命体分为具有被核膜包裹染色体细胞核的真核生物和染色体裸露无核膜包裹的原核生物。染色体携带了生命体生长与繁殖的遗传信息，真核生物通常含有线型结构的多条染色体，而原核生物通常含有环型结构的一条染色体。覃重军研究员大胆地假设真核生物也能像原核生物一样，用一条线型染色体装载所有遗传物质并完成正常的细胞功能。在“大胆猜想”之后，他与薛小莉副研究员“工程化精准设计”了定制人造单染色体酵母的指导原则以及理性分析、实验设计、工程化推进的总体方案。博士生邵洋洋从年开始尝试并发展高效的染色体操作方法。历经4年时间，通过15轮的染色体融合，最终成功创建了只有一条线型染色体的酿酒酵母菌株SY14。此后，覃重军研究组进一步与合成生物学重点实验室赵国屏院士研究组、中科院生物化学与细胞生物学研究所周金秋研究员研究组、武汉菲沙基因信息有限公司及军事医学科学院赵志虎研究员等团队合作，深入鉴定SY14的代谢、生理和繁殖功能及其染色体的三维结构；发现虽然人工创建的单条线型染色体的三维结构发生了巨大变化，但SY14酵母具有正常的细胞功能，因此颠覆了染色体三维结构决定基因时空表达的传统观念，揭示了染色体三维结构与实现细胞生命功能的全新关系。该研究成果是通过经典分子生物学“假设驱动”与合成生物学“工程化研究模式”来探索解析生命起源与进化中重大基础科学问题的一个新范例。将天然复杂的酵母染色体通过人工改造以全新的简约化形式表现出来，是继原核细菌“人造生命”之后的一个重大突破。单染色体酵母的“诞生”，连同我国科学家参与的酵母染色体全人工合成工作，是继上世纪六十年代人工合成结晶牛胰岛素和tRNA之后，中国学者再一次利用合成科学策略，去回答生命科学领域一个重大的基础问题，即建立原核生物与真核生物之间基因组进化的桥梁。这是合成生物学“建物致知”理念的生动体现，为人类对生命本质的研究，开辟了新方向。酿酒酵母是研究染色体异常的重要模型，1/3基因与具有23对染色体的人类基因同源。端粒是线型染色体末端的保护结构。随着细胞分裂次数的增加，端粒的长度逐渐缩短，当端粒变得不能再短时，细胞就会死亡。人类的过早衰老与染色体的端粒长度直接相关。此外，端粒的缩短还与许多疾病相关，包括基因突变，肿瘤形成等。与天然酵母的32个端粒相比，覃重军研究团队人工创造的单条线型染色体仅有2个端粒，为研究人类端粒功能及细胞衰老提供了很好的模型。
注：解析转载自植物生理生态研究所
在该研究团队的前期研究中，研究人员从小鼠卵细胞的cDNA文库中筛选鉴定到一个新型的DNA甲基化调控基因Stella。在体细胞中过表达Stella会通过与DNA甲基化调控因子UHRF1形成复合体，干扰DNA甲基化修饰在有丝分裂过程中的维持。由于Stella高表达于卵母细胞，在本工作中，研究人员探索了Stella在卵母细胞成熟过程中的功能，发现Stella通过一个主动的出核转运过程，防止UHRF1在卵母细胞核内累积。Stella敲除雌鼠的卵母细胞出现了异常的UHRF1核内累积、过度的DNA甲基化，并使成熟的卵子基因组甲基化水平翻倍，达到了与精子DNA甲基化相仿的水平。卵子基因组的低DNA甲基化状态不同于几乎所有其它细胞类型，本研究则发现了保障卵子这一独特的甲基化状态的首个调控因子。
此前的研究表明Stella对于卵子发生、排卵及受精等过程不是必须的，但来自Stella敲除雌鼠的卵在受精后不能正常进行着床前发育，导致雌性不育。本研究发现Stella缺失导致的异常高甲基化主要发生在沉默的基因组区域，虽然这些基因启动子的异常甲基化对卵子发生过程的干扰不大，但严重影响了成熟卵子的质量和受精后二细胞期胚胎的母源基因组激活。有趣的是，此前已知丧失了几乎所有DNA甲基化的卵子并不影响胚胎的着床前发育，因此科学界曾认为卵子特有的DNA甲基化状态并不重要。而本工作则表明，母源基因组特有的甲基化谱对于发育至关重要，但重要性并非在保障那些甲基化的区域，而是在保障那些非甲基化的区域处于这一独特的非甲基化状态。本研究揭示了卵子这一独特的基因组低甲基化状态的生物学意义。
此外，DNA甲基化酶DNMT1长期被认为是一个维持性甲基化酶，在细胞内仅能使用半甲基化的DNA作为底物。本研究发现，在Stella缺失的卵细胞中发生的异常甲基化是由DNMT1负责催化的，首次毫无异议地证明了DNMT1在体内具有不依赖于原有甲基化而从头建立DNA甲基化的能力。这一发现改写了教科书对DNA甲基化酶的分类。更重要的是，这一发现对DNMT1在体内多种已退出细胞周期的细胞类型（例如卵母细胞和神经元）中的高表达提供了功能解释的线索，对DNMT负责的DNA甲基化在衰老过程中的意义有着重要的启示。
中国科学院生物物理研究所朱冰研究员为本文通讯作者，朱冰课题组博士生李颖峰、张珠强博士和同济大学高绍荣课题组陈嘉瑜博士是本文的共同第一作者。同济大学高绍荣课题组、中国科学院生态环境研究中心汪海林课题组、美国西南医学中心汪志高课题组、中科院上海生化细胞所徐国良课题组、华东师范大学翁杰敏课题组、美国加州大学洛杉矶分校范国平课题组和美国贝勒医学院张普民博士课题组参与了本合作研究。该研究得到国家自然科学基金委、科技部、中国科学院和上海市科委等支持。
Stella防止DNMT1介导的从头甲基化从而保证卵正常的甲基化组
注：原文解析转载自中科院生物物理所
