继1 月Cell、Cell Reports 先后推出“Best of 2015”合集后，近日Molecular Cell 杂志 也推出了年度最佳合集，回顾了去年的一些突出技术进展。该合集包括了4 篇Review &Perspectivey，以及6 篇技术论文。

 

1Review & Perspectivey

 

Cryo-EM: A Unique Tool For The Visualization Of Macromolecular Complexity

 

3D 低温电子显微镜（cryo-electron microscopy ，cryo-EM）是一种结构生物学技术，近 期取得了飞跃的发展。由于所需样品量少，不需要结晶，且可在电脑中成像分类，该技术在 分析混合物的组成和构象方面有很大的潜能。这一综述主要介绍了cryo-EM 的发展历史、 Single-Particle EM Reconstruction 原则以及近期技术突破等内容。

 

High-Throughput Sequencing Technologies

 

人类基因组测序已经深刻地改变了我们对生物学、人类多样性和疾病的理解。过去的十年里， DNA 测序技术取得了非凡的进展，基因组医学时代也逐渐成为可能。

 

这一综述盘点了可选择的商业化高通量测序（HTS）平台，来源公司包括Illumina、Life Technologies/ThermoFisher/Ion Torrent、Pacific Biosciences 以及Oxford Nanopore Technologies；总结了HTS 的用途，包括绘制基因组的3D 结构、表征转录组、微生物测序、 罕见病测序和癌症基因组测序等；此外，文章还分析了HTS 技术目前的限制性以及在个体化 医学时代中的角色。

 

Imaging Live-Cell Dynamics and Structure at the Single-Molecule Level

 

过去十年里，荧光显微镜、荧光关联谱和荧光标记技术的快速发展使得我们能够在高分辨率 下观察活细胞中不同分子的Robustness 和Stochasticity。这篇综述介绍了光学显微镜观 察分子结构细节的困难之处（衍射极限）、单分子的定位和追踪、荧光关联谱、Noninvasive 单细胞成像原则、单分子成像方式、标记和染色的发展，以及相关技术未来发展的方向和挑 战等内容。

 

Expanding the Biologist’s Toolkit with CRISPR-Cas9

 

关于CRISPR 技术已经不用做太多的背景介绍，这篇Perspective 的作者之一是加州大学伯 克利分校的Jennifer A. Doudna，文章介绍了CRISPR/Cas9 的发现过程、基因编辑机制、 高通量筛选功能、脱靶效应以及未来发展方向等内容。

 

2Technology Articles

 

Monitoring Mitochondrial Pyruvate Carrier Activity in Real Time Using a BRET-Based Biosensor: Investigation of the Warburg Effect

 

将丙酮酸运送到线粒体中需要一种特定的载体，即线粒体丙酮酸载体（mitochondrial pyruvate carrier，MPC）。MPC 代表了碳代谢的中心节点，它的活性在生物能学中可能发 挥着关键的作用。为了确定MPC 在恶性细胞中是否仍起作用，领导该研究的科学家小组开发 出了一种生物传感器来测量它的实时活性。结果表明，癌细胞中的MPC 活性较低；当增加细 胞溶质中丙酮酸的浓度时，这种低活性状态可以被逆转。这一生物传感器有望成为研究多种 类型细胞中碳代谢和生物能学的独特工具。

 

Tracking Distinct RNA Populations Using Efficient and Reversible Covalent Chemistry

 

这篇文章描述了一种标记和纯化4-thiouridine(s4U)-containing RNA 的化学方法。研究证 明，与常用的HPDP-biotin 相比，methanethiosulfonate 试剂与s4U 形成二硫键更有效。 这一改进有望用于基于追踪不同的RNA 的研究方法，如标记4-thiouridine 研究组织特异性 转录。

 

SpDamID: Marking DNA Bound by Protein Complexes Identifies Notch-Dimer Responsive Enhancers

 

这项研究中，科学家们开发出一种Split DamID（SpDamID）技术，能够精确地标记“称为 转录因子的调控蛋白”是在活细胞细胞核中的哪个部位与DNA 相互作用。作者报道称， SpDamID 可标记活细胞中的DNA，并且仅在两个标记的蛋白在相同的DNA 链上彼此接近相互 作用的情况下。

 

A Regression-Based Analysis of Ribosome-Profiling Data Reveals a Conserved Complexity to Mammalian Translation

 

基因组学的一个基本目标是鉴定表达蛋白的完整集合。在这项研究中，科学家们展示了一个 基于核糖体分析和线性回归的实验和分析框架，用于翻译过程的系统识别和量化。在 lipopolysaccharide 刺激的小鼠树突状细胞和HCMV 感染的人成纤维细胞中使用这一方法鉴 定出了许多新型蛋白质编码序列，包括micropeptides 和已知蛋白的突变体。这一研究揭示 了哺乳动物翻译过程意想不到的复杂性。

 

Measuring In Vivo Mitophagy

 

线粒体自噬（mitophagy）的变化与衰老及其相关疾病的关系越来越紧密。然而，现在依然 没有一种很便捷的方法可用于分析体内的mitophagy 过程。在这项研究中，科学家们描述了 一种转基因小鼠模型，这一模型表达了荧光标记Keima 的线粒体靶向形式 （mitochondrial-targeted form of the fluorescent reporter Keima，mt-Keima）。广泛比较mt-Keima 小鼠的原代细胞和组织揭示了mitophagy 过程中的许多重要差异。此外， 研究人员还通过mt-Keima 小鼠分析了mitophagy 如何随条件变化。

 

Massively Systematic Transcript End Readout, ‘‘MASTER’’: Transcription Start Site Selection, Transcriptional Slippage, and Transcript Yields

 

这项研究中，科学家们开发了一种基于下一代测序的技术，称作MASTER。利用这一技术， 研究人员确定了大肠杆菌RNA 聚合酶在体外和体内的共同核心启动子全部转录起始位点；定 义了决定TSS 选择、反复启动和转录量的TSS 区域的DNA 序列；明确了DNA 拓扑学和三磷酸 核苷（NTP）浓度的影响。这种快速的测序方法，结合先进的生物化学及化学方法有望帮助 揭示转录过程中DNA 解链的关键机制。

 

备注：文中所有文章均可点击“Best of Molecular Cell 2015”全文阅读。

 

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