新聞及香港科大故事
2023

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科大研究人員發現蛋白新靶點 或有助治療衰老相關疾病
香港科技大學(科大)的研究團隊利用骨骼肌的成人幹細胞(或肌肉幹細胞)作為模型系統,發現一種關鍵蛋白,或能揭示如何逆轉衰老過程,並有助進一步推動研發針對衰老相關疾病和各種線粒體疾病的干預治療措施。
在人類衰老過程中,身體的細胞會經歷一個細胞衰老的過程,它們不再分裂但不會死亡,就像 「僵屍細胞」一樣,在人體內累積,造成細胞損傷,並導致與衰老有關的缺陷。值得留意的是,細胞能否維持健康的功能取決於它們產生化學能量的能力,其中線粒體作為細胞產生能量之源,發揮著重要的作用。不過,隨著細胞老化,它們產生足夠能量的能力會下降,而線粒體活動的減少正正與許多組織的衰老有關。正常的線粒體功能對於肌肉幹細胞修復受損的骨骼肌,以及維持用於未來再生的常駐幹細胞庫非常重要。然而,研究人員一直以來仍不清楚在衰老過程中調節線粒體新陳代謝的信號途徑。
由科大生命科學部何善衡生命科學副教授張曉東領導的研究團隊,最近發現一種名為CPEB4的信使核糖核酸(mRNA)結合蛋白,能透過正面調控線粒體的蛋白合成作用,維持線粒體的新陳代謝,從而維持足夠的能量輸出。此外,研究團隊發現CPEB4蛋白的含量會在各種衰老小鼠組織中下降,特別是骨骼肌。他們還觀察到,與成年肌肉不同,衰老標誌物——與衰老相關的β-半乳糖苷酶(SA-β-gal)會在衰老的肌肉組織中累積,顯示老年肌肉會在受損後出現衰老的跡象(見圖1)。更重要的是,他們的研究證明,恢復老年肌肉幹細胞中的CPEB4水平,可以增加線粒體蛋白的產生,提高能量輸出,並有效防止細胞衰老。而值得注意的是,將重新表達CPEB4的肌肉幹細胞移植到老年的實驗小鼠體內,可改善其肌肉再生功能(見圖2)。同樣地,CPEB4在各種人類細胞系中的表達也能防止細胞衰老。

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香港科技大學研究人員研究miRNA生物起源 揭開長久以來非經典切割機制的謎團
爲了研究並徹底驗證新發現的非經典切割機制,香港科技大學(科大)研究團隊在生命科學部助理教授阮俊英(Tuan Anh Nguyen)教授的帶領下,采用了多種尖端技術,如miRNA測序、pri-miRNA結構分析以及大約26萬個pri-miRNA的高通量切割實驗。與經典機制不同的是,非經典機制不依賴於經典機制所需的幾個關鍵蛋白和RNA特徵序列。該研究還揭示了pri-miRNA上以前未被發現的DROSHA識別位點(DRES),同時證明了這些位點對非經典切割至關重要,並且也有助於經典機制中pri-miRNA加工。此外,該研究揭示了這種非經典切割機制在進化方面的保守性,並證明了它在多個動物物種中是保守的。這一發現表明,非經典機制在miRNA生物起源和調控的進化中起著重要作用。
MicroRNAs(miRNAs)是對基因功能起著至關重要調控作用的微小RNA分子。它們有助於調控多種生物過程,如細胞生長、發育和免疫。近年來,科學家們對miRNAs進行了廣泛的研究,以便更好地理解它們的功能以及其生物起源中涉及的機制。現在,科大的研究人員在分子生物學方面取得了突破性的發現,揭示了負責在人類和其他動物中處理初級miRNA轉錄本(pri-miRNAs)來影響miRNAs生物起源的miRNA加工複合體(MP,DROSHA-DGCR8複合物)的非經典切割機制。這一開創性的發現揭開了長久以來分子生物學中關於pri-miRNA切割的謎團,並可能對我們關於基因調控、細胞過程以及動物miRNA生物起源進化的理解産生深遠影響。

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晶體表面在固-固轉變前就可變成另一種晶體
冰在零下攝氏幾度尚未達到零度熔點時,表面就已經熔化出一薄層水了,這種預熔化現像對滑冰和雪花生長很重要。類似地,液體往往在達到其凝固溫度前便於平坦的基底上結出一薄層晶體,即預凝固或預結晶。逼近相變(如熔化和結晶)溫度時,表面層的厚度通常會增加並發散。除了預熔化和預凝固外,是否存在類似相變前兆的表面層仍很少被探索。
香港科技大學韓一龍教授的團隊提出,在固-固相變前,某些晶體表面可形成同素異形晶體層,並將其命名為預固-固轉變。比如,金剛石表面附近的碳原子若能在達到金剛石-石墨轉變溫度之前就重排列成石墨晶格,那麼這就是一個預固-固轉變。其機制與預熔化或預凝固基本相同,即新形成的表面層降低了總表面能量。 韓教授的團隊指出,預固-固轉變出現在兩個同素異形晶體可以形成一個共格界面時,即兩個晶格的格點間距和方向恰當時,它們在界面處可完美吻合,所以能量極低。因此,高密度的晶體表面可以形成一層低密度的同素異形晶體。
韓教授的團隊進一步在實驗和計算機模擬中證實了預固-固轉變。他們發現具有三角晶格的膠體薄膜晶體的表面可以形成四方晶格,因為它們能形成共格界面,表面層的厚度隨著溫度逼近固-固轉變點呈冪律增長,與預熔化類似。這些實驗結果都被他們的模擬所證實,而且模擬發現不同相互作用的原子模型都具有類似現象。
1842 年,電學之父邁克爾·法拉第(Michael Faraday)首次推測預熔化的存在,但直到 1980 年代才通過實驗明確證實。預凝固作為第二類現象在 20 世紀 50 年代到 70 年代被提出並觀察到。 韓教授的團隊提出並觀察到的預固-固轉變是第三種作為相變前兆的表面浸潤層。

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科大研究人員開發出嶄新方法合成炭疽黴素 刷新全球最高產量紀錄
香港科技大學(科大)的研究團隊開發出一種嶄新化學合成方法製造炭疽黴素(anthracimycin)和炭疽黴素B (anthracimycin B),產量較現有方法多63倍,刷新全球最高產量紀錄。此項突破性的發現將大大推動把炭疽黴素轉化為抗生素的發展,以對付由抗生素耐藥細菌甚至超級細菌引起的致命細菌感染。
自科學家於十年前在一種海洋微生物中發現炭疽黴素後,便一直就炭疽黴素能對抗革蘭氏陽性菌(包括臭名昭著的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌 (MRSA) 和炭疽桿菌)的潛力進行研究。於眾多病原體中,MRSA一般會引起難以治療的葡萄球菌感染,因為該細菌對青黴素(penicillin)等一些常用抗生素具有耐藥性。雖然科學家們正努力將炭疽黴素開發為一種新的臨床抗生素,以應對常用抗生素耐藥性及治療失效的威脅,但由於現有合成炭疽黴素的方法所製造的產量稀少,故此遇到了研究上的困難。
由科大化學系副教授童榮標教授和科大海洋科學系講座教授錢培元教授領導的團隊設計了一種高效的化學合成策略,能夠有效提高炭疽黴素的產量。這個化學合成方法僅由十個步驟組成,是現有合成炭疽黴素的路線中最短。這不僅較目前的方法能生產多63倍的炭疽黴素,而且於化學過程中所使用的試劑和溶劑減少,從而降低了成本。
團隊亦首次通過實驗證明了炭疽黴素能夠抑制MRSA生物膜的形成。另外,相較被視為抵禦革蘭氏陽性菌感染的最後一道防線藥物——萬古黴素(vancomycin),較低濃度的炭疽黴素便可以殺死或抑制細菌生長。
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天生我材,還是艱苦奮鬥?— 科大兒童心理學研究
香港科技大學(科大)的研究人員發現,與勤奮的人相比,兒童對天資聰穎的人有更高評價,而且這種偏好會延續到成年。
這項研究還表明,即使中國文化已較為重視努力,在中國人心目中,還是認為有天賦的人更能幹。
研究亦發現,中國兒童認為有天賦的人比努力的人更友善,他們亦更樂意與天資聰穎的人互動。至於成年人則雖然認為具備天賦的人比努力的人更能幹,但對前者的其他方面卻沒有特別高的評價。
這項研究由香港科技大學社會科學部博士候選人馬少聰主持、該學部的兼任副教授陳伊慈指導,並與倫敦大學學院和威斯康星大學麥迪遜分校副教授蔡佳蓉合作。馬少聰目前同時是哈佛大學訪問學者。
「我們很重視成就,而我們是怎樣評估和看待別人的成就的呢?了解這個心理過程非常重要。這項研究發現,人們對於以不同方式取得成就的人,原來自小已不知不覺地抱有偏見。儘管大家都認爲天賦和努力是實現目標的必要途徑,但我們的研究結果表明,人們實際上更喜歡有天賦的人,這種自然偏好存在於童年,並延續到成年期。」馬少聰說。
「這種偏見可能會影響兒童的社交模式,因爲它可能會導致兒童與有天賦的人互動較多,而與努力的人互動較少。但是這種偏好也會隨著年齡而減少,表明這種對自然天賦的偏好比以往研究所知更有可塑性。」
「自然性偏差」指人們更偏好那些天生有才能的人,而非通過努力成功的人,即使兩者最終取得的成就一樣。