2016年度“中国高等学校十大科技进展”入选项目介绍

来源:教育部网站 2016-12-29 15:20 / 海峡都市报电子版

七、肌肉兴奋-收缩偶联的分子机理探索

　　肌肉兴奋收缩偶联(Excitation-contraction coupling, E-C coupling)指的是肌肉接受神经信号发生收缩的过程，是动物最基本的生理过程之一。该过程涉及到两类重要的钙离子通道，分别是位于细胞膜上的电压门控钙离子通道Cav和位于肌质网膜上的兰尼碱受体RyR。Cav被细胞膜的动作电位激活，进一步诱导下游RyR的激活开放，从而引发钙离子大量快速从肌质网释放至细胞质，进而引起肌肉的收缩。Cav的功能异常会导致心率紊乱、癫痫等疾病；RyR的异常则会导致肌中央轴空病等疾病。因此，它们是重要的药物靶点，其结构的解析工作具有重要的生理学和药理学意义。

　　颜宁研究组利用前沿的单颗粒冷冻电镜技术，在世界上首次解析了骨骼肌中RyR1和Cav1.1以及心肌中RyR2的近原子分辨率结构，这一系列突破为理解肌肉兴奋收缩偶联过程提供了关键的结构基础。尤为值得一提的是，Cav1.1系首个真核电压门控钙离子通道的结构，此成果备受瞩目，不仅为理解与多种疾病相关的电压门控钙离子通道和钠离子通道的功能和机理提供了分子基础，也为基于结构的药物研发提供了理论指导。

　　相关成果共发表5篇高水平论文。其中Cav1.1相关工作于2015年12月18日和2016年9月8日分别在Science和Nature发表；RyR1相关工作于2015年1月1日和2016年7月29日发表在Nature和Cell Research；RyR2工作于2016年10月21日在Science发表。

八、亚洲季风的变化规律及其与全球气候变化的关系

　　西安交通大学全球变化研究院程海团队在国际合作的基础上发展了国际先进水平的铀系质谱测量技术（包括提高 230Th和234U半衰期的精准度），在此基础上分别建立了世界最长尺度的东亚季风（64万年）、印度季风（28万年）、南美季风（25万年）和中亚−中国西部西风带（13.5和50万年）的高精度高分辨率石笋同位素记录、及其与全球气候变化之间的相关关系，为全球气候变化研究提供了重要的时间标尺。特别是于2016年6月在《Nature》上以Article形式发表“64万年以来的亚洲季风记录与冰期终止”的论文，通过建立具有精确的绝对年代控制的石笋同位素记录、及其与海洋和冰芯记录的对比关系，进一步揭示了10万年的冰期−间冰期循环是4−5个岁差周期的平均；发现去除太阳辐射影响后的亚轨道尺度石笋气候变化序列与去趋势后的南极温度记录呈精致的反相关关系，并且两者的亚轨道尺度变化都具有比地球偏心率周期更强的岁差和倾角周期；结合深入解析过去64万年以来不同幅度千年气候事件（包括冰期终止事件）之间的内在相似性，进一步回答了“100ka problem”这一经典科学问题。从一定意义上讲，上述工作为洞穴沉积成为古气候变化研究领域的‘第四大支柱’、以及我国石笋古气候研究在国际上取得领先地位做出了重要贡献。