2020年4月3日Science期刊精华
来源：本站原创 2020-04-09 07:34
2020年4月9日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2020年4月3日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。1.Science：让胰腺癌缺乏半胱氨酸可杀死癌细胞doi:10.1126/science.aaw9872在一项新的研究中，来自美国哥伦比亚大学等研究机构的研究人员以胰腺癌小鼠为研究对象，指出一种正在开发的用于治疗
2020年4月9日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2020年4月3日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。
1.Science：让胰腺癌缺乏半胱氨酸可杀死癌细胞
doi:10.1126/science.aaw9872
在一项新的研究中，来自美国哥伦比亚大学等研究机构的研究人员以胰腺癌小鼠为研究对象，指出一种正在开发的用于治疗罕见肾脏结石病的化合物可能具有抵抗胰腺癌的潜力。这种化合物让肿瘤缺乏半胱氨酸，而半胱氨酸对胰腺癌细胞的存活至关重要。相关研究结果 发表在2020年4月3日的Science期刊上，论文标题为“Cysteine depletion induces pancreatic tumor ferroptosis in mice”。
这种让胰腺癌细胞缺乏半胱氨酸的策略起作用了。在与人类胰腺肿瘤非常相似的胰腺癌小鼠中敲除控制半胱氨酸输入的基因以切断对这种癌症的半胱氨酸供应后，这些肿瘤停止生长，小鼠的中位生存时间翻了一番。
当用半胱氨酸酶（cysteinase）---一种分解血液中半胱氨酸的实验性药物---对这些小鼠进行治疗时，这些研究人员获得了类似的结果。（半胱氨酸酶目前正由美国德克萨斯大学西南医学中心的科学家们开发，用于治疗半胱氨酸尿症，这是一种罕见的遗传疾病，在这种 疾病中，高水平的半胱氨酸聚集在尿液中，从而导致肾脏和尿道结石。）
这些研究人员发现，人胰腺癌细胞似乎也依赖半胱氨酸。当在组织培养物中将半胱氨酸酶添加到人胰腺癌细胞中时，这些癌细胞都死亡了。
2.Science：让细胞化身为具有蛋白逻辑门的计算机
doi:10.1126/science.aay2790
在一项新的研究中，来自美国华盛顿大学医学院的研究人员构建出作为分子逻辑门发挥作用的人工蛋白或者说定制蛋白。这些称为分子逻辑门的工具就像电子逻辑门那样，可用于对更复杂的系统的行为进行编程。他们指出这些新的人工蛋白可以调节人T细胞内的基因表达 。这一进展可能改善未来的细胞疗法的安全性和持续性。相关研究结果发表在2020年4月3日的Science期刊上，论文标题为“De novo design of protein logic gates”。
论文通讯作者、华盛顿大学医学院生物化学教授、蛋白设计研究所所长David Baker说，“生物工程师以前利用DNA、RNA和修饰的天然蛋白制造出逻辑门，但是它们很不理想。我们利用从头设计的蛋白构建出的逻辑门具有更高的模块化和多功能性，可用于广泛的生物医学 应用。”
3.Science：揭示棕色脂肪细胞中细胞器通讯的新机制
doi:10.1126/science.aay2494
在一项新的研究中，来自美国密歇根大学等研究机构的研究人员研究了作为细胞能量工厂的线粒体和另一种参与蛋白和脂质产生的称为内质网的细胞器在棕色脂肪细胞内部如何相互作用。特别地，他们研究了一种蛋白复合物在一种称为内质网相关蛋白降解（ER- associated protein degradation, ERAD）的过程中的作用。简而言之，ERAD是一种移除和破坏错误折叠蛋白的过程，就好像是从内质网中清除垃圾一样。相关研究结果发表在2020年4月3日的Science期刊上，论文标题为“Endoplasmic reticulum–associated degradation regulates mitochondrial dynamics in brown adipocytes”。论文通讯作者为密歇根大学医学院分子与整合生理学教授、内科学教授Ling Qi博士。
在这项研究中，Qi、论文第一作者Zhangsen Zhou博士和Mauricio Torres博士及其同事们展示了一种称为Sel1L-Hrd1的ERAD蛋白复合物如何影响线粒体的正常功能。通常而言，内质网和线粒体在称为线粒体相关膜（mitochondria-associated membrane）的接触点上具有 持续的相互作用。这些接触点标记着线粒体为了产生新的线粒体和交换其他分子（比如脂质和钙）而进行分裂的区域。内质网在线粒体周围形成小管，使得线粒体为分裂做好准备。
通过使用最先进的三维成像技术，这些研究人员发现棕色脂肪中缺乏Sel1L-Hrd1的线粒体在暴露于寒冷时会发生怎样的变化。Qi说，“当剔除棕色脂肪细胞中的这种复合物时，线粒体就会伸长并增大。”这种三维成像技术使得他们能够查看线粒体与内质网之间发生的以 前无法发现的相互作用，他们发现线粒体以U形形状包裹在内质网小管周围。当将棕色脂肪细胞线粒体缺乏Sel1L-Hrd1的小鼠置于寒冷的环境中时，线粒体外膜的末端向后自我折叠，最终融合并完全包裹了内质网小管。Qi说，结果就是线粒体异常大、畸形和功能失调。
4.Science:量身制定抗癌药物以杀死癌细胞
doi:10.1126/science.aax6367; doi:10.1126/science.abb1462
在本周发表在《Science》杂志上的一项研究中，蒙特利尔大学的研究人员报告了一类被称为PARP抑制剂的抗癌药物的关键结构和生化差异。这些显著的结构差异伴随着上述PARP抑制剂杀死癌细胞的能力差异。这项研究解决了长期以来癌症诊所中使用的PARP抑制剂的疗效 差异的困惑。
此外，研究人员利用他们在结构和生化方面的研究见解，对现有的一种PARP抑制剂进行了修饰，从而提高了其杀伤癌细胞的能力。"这种对PARP抑制剂分子进行修饰的原理在癌症治疗之外也有应用，例如在心血管疾病和炎症等其他适应症。"研究高级作者John Pascal说。
这项研究结果也为设计PARP抑制剂治疗其他疾病开辟了新的途径。虽然用于癌症治疗的PARP抑制剂的本质特点其杀伤癌细胞的能力，但也有其他用于治疗炎症或心血管疾病的PARP抑制剂，其目标是保护细胞和防范与PARP-1的过度激活而产生的相关组织损伤。因此，定制 PARP抑制剂以减少PARP-1在DNA上捕集的能力在这些应用中可能是重要的。该研究提供了针对特定应用定制PARP抑制剂的设计原则。
5.Science：揭示神经干细胞身份维持机制
doi:10.1126/science.aba5960
发育中的大脑中的神经干细胞根据其位置和它们将产生的神经元类型来获得身份。随着大脑变得越来越大，越来越复杂，必须保持这些身份。Delgado等人发现这种位置身份是由表观遗传记忆系统维持的。形态发生素（morphogen，也译为成形素）在发育早期就设定了神 经干细胞的身份，但这种身份由表观遗传学来维持。
6.Science：反应情绪状态的面部表情与神经元相关
doi:10.1126/science.aaz9468; doi:10.1126/science.abb2796
缺乏对模型有机体中情绪状态的快速准确读取，阻碍了对情绪进行神经科学的研究。 Dolensek等人将面部表情识别为小鼠内在情绪状态的先天和敏感的反映。各种刺激引起的小鼠面部表情可以分为情感类，类似于人类的基本情感。 机器学习算法以毫秒为单位，客观、 定量地对小鼠面部表情进行分类。主观情绪状态的强度、价值和持久性因此可以在单个动物中被解码。将面部表情分析与双光子钙成像相结合，可以识别单个神经元，这些神经元的活动与岛叶皮层（insular cortex）---一个涉及人类情感体验的大脑区域---中特定面部 表情密切相关。
7.Science：探究南非Drimolen地点的古人类
doi:10.1126/science.aaw7293; doi:10.1126/science.abb4590
Herries等人描述了南非一个名为Drimolen的地点的古人类充填洞穴（下称古洞穴）的地质背景和年代测定。他们关注的是最近发现的直立人（sensu lato）化石和罗百氏傍人（Paranthropus robustus）化石的年龄和地质背景，它们的年代可追溯至约204万至195万年前 。这使得Drimolen成为南非最古老的遗址之一，并将这些化石确立为有史以来发现的各自物种最古老的确定标本。 该年龄证实了大约200万年前南非喀斯特地区的南方古猿（Australopithecus）、傍人（Paranthropus）和早期人类的物种存在重叠。（生物谷 Bioon.com）
图片来自Science期刊。
1.Science：让胰腺癌缺乏半胱氨酸可杀死癌细胞
doi:10.1126/science.aaw9872
在一项新的研究中，来自美国哥伦比亚大学等研究机构的研究人员以胰腺癌小鼠为研究对象，指出一种正在开发的用于治疗罕见肾脏结石病的化合物可能具有抵抗胰腺癌的潜力。这种化合物让肿瘤缺乏半胱氨酸，而半胱氨酸对胰腺癌细胞的存活至关重要。相关研究结果 发表在2020年4月3日的Science期刊上，论文标题为“Cysteine depletion induces pancreatic tumor ferroptosis in mice”。
这种让胰腺癌细胞缺乏半胱氨酸的策略起作用了。在与人类胰腺肿瘤非常相似的胰腺癌小鼠中敲除控制半胱氨酸输入的基因以切断对这种癌症的半胱氨酸供应后，这些肿瘤停止生长，小鼠的中位生存时间翻了一番。
当用半胱氨酸酶（cysteinase）---一种分解血液中半胱氨酸的实验性药物---对这些小鼠进行治疗时，这些研究人员获得了类似的结果。（半胱氨酸酶目前正由美国德克萨斯大学西南医学中心的科学家们开发，用于治疗半胱氨酸尿症，这是一种罕见的遗传疾病，在这种 疾病中，高水平的半胱氨酸聚集在尿液中，从而导致肾脏和尿道结石。）
这些研究人员发现，人胰腺癌细胞似乎也依赖半胱氨酸。当在组织培养物中将半胱氨酸酶添加到人胰腺癌细胞中时，这些癌细胞都死亡了。
2.Science：让细胞化身为具有蛋白逻辑门的计算机
doi:10.1126/science.aay2790
在一项新的研究中，来自美国华盛顿大学医学院的研究人员构建出作为分子逻辑门发挥作用的人工蛋白或者说定制蛋白。这些称为分子逻辑门的工具就像电子逻辑门那样，可用于对更复杂的系统的行为进行编程。他们指出这些新的人工蛋白可以调节人T细胞内的基因表达 。这一进展可能改善未来的细胞疗法的安全性和持续性。相关研究结果发表在2020年4月3日的Science期刊上，论文标题为“De novo design of protein logic gates”。
论文通讯作者、华盛顿大学医学院生物化学教授、蛋白设计研究所所长David Baker说，“生物工程师以前利用DNA、RNA和修饰的天然蛋白制造出逻辑门，但是它们很不理想。我们利用从头设计的蛋白构建出的逻辑门具有更高的模块化和多功能性，可用于广泛的生物医学 应用。”
3.Science：揭示棕色脂肪细胞中细胞器通讯的新机制
doi:10.1126/science.aay2494
在一项新的研究中，来自美国密歇根大学等研究机构的研究人员研究了作为细胞能量工厂的线粒体和另一种参与蛋白和脂质产生的称为内质网的细胞器在棕色脂肪细胞内部如何相互作用。特别地，他们研究了一种蛋白复合物在一种称为内质网相关蛋白降解（ER- associated protein degradation, ERAD）的过程中的作用。简而言之，ERAD是一种移除和破坏错误折叠蛋白的过程，就好像是从内质网中清除垃圾一样。相关研究结果发表在2020年4月3日的Science期刊上，论文标题为“Endoplasmic reticulum–associated degradation regulates mitochondrial dynamics in brown adipocytes”。论文通讯作者为密歇根大学医学院分子与整合生理学教授、内科学教授Ling Qi博士。
在这项研究中，Qi、论文第一作者Zhangsen Zhou博士和Mauricio Torres博士及其同事们展示了一种称为Sel1L-Hrd1的ERAD蛋白复合物如何影响线粒体的正常功能。通常而言，内质网和线粒体在称为线粒体相关膜（mitochondria-associated membrane）的接触点上具有 持续的相互作用。这些接触点标记着线粒体为了产生新的线粒体和交换其他分子（比如脂质和钙）而进行分裂的区域。内质网在线粒体周围形成小管，使得线粒体为分裂做好准备。
通过使用最先进的三维成像技术，这些研究人员发现棕色脂肪中缺乏Sel1L-Hrd1的线粒体在暴露于寒冷时会发生怎样的变化。Qi说，“当剔除棕色脂肪细胞中的这种复合物时，线粒体就会伸长并增大。”这种三维成像技术使得他们能够查看线粒体与内质网之间发生的以 前无法发现的相互作用，他们发现线粒体以U形形状包裹在内质网小管周围。当将棕色脂肪细胞线粒体缺乏Sel1L-Hrd1的小鼠置于寒冷的环境中时，线粒体外膜的末端向后自我折叠，最终融合并完全包裹了内质网小管。Qi说，结果就是线粒体异常大、畸形和功能失调。
4.Science:量身制定抗癌药物以杀死癌细胞
doi:10.1126/science.aax6367; doi:10.1126/science.abb1462
在本周发表在《Science》杂志上的一项研究中，蒙特利尔大学的研究人员报告了一类被称为PARP抑制剂的抗癌药物的关键结构和生化差异。这些显著的结构差异伴随着上述PARP抑制剂杀死癌细胞的能力差异。这项研究解决了长期以来癌症诊所中使用的PARP抑制剂的疗效 差异的困惑。
此外，研究人员利用他们在结构和生化方面的研究见解，对现有的一种PARP抑制剂进行了修饰，从而提高了其杀伤癌细胞的能力。"这种对PARP抑制剂分子进行修饰的原理在癌症治疗之外也有应用，例如在心血管疾病和炎症等其他适应症。"研究高级作者John Pascal说。
这项研究结果也为设计PARP抑制剂治疗其他疾病开辟了新的途径。虽然用于癌症治疗的PARP抑制剂的本质特点其杀伤癌细胞的能力，但也有其他用于治疗炎症或心血管疾病的PARP抑制剂，其目标是保护细胞和防范与PARP-1的过度激活而产生的相关组织损伤。因此，定制 PARP抑制剂以减少PARP-1在DNA上捕集的能力在这些应用中可能是重要的。该研究提供了针对特定应用定制PARP抑制剂的设计原则。
5.Science：揭示神经干细胞身份维持机制
doi:10.1126/science.aba5960
发育中的大脑中的神经干细胞根据其位置和它们将产生的神经元类型来获得身份。随着大脑变得越来越大，越来越复杂，必须保持这些身份。Delgado等人发现这种位置身份是由表观遗传记忆系统维持的。形态发生素（morphogen，也译为成形素）在发育早期就设定了神 经干细胞的身份，但这种身份由表观遗传学来维持。
6.Science：反应情绪状态的面部表情与神经元相关
doi:10.1126/science.aaz9468; doi:10.1126/science.abb2796
缺乏对模型有机体中情绪状态的快速准确读取，阻碍了对情绪进行神经科学的研究。 Dolensek等人将面部表情识别为小鼠内在情绪状态的先天和敏感的反映。各种刺激引起的小鼠面部表情可以分为情感类，类似于人类的基本情感。 机器学习算法以毫秒为单位，客观、 定量地对小鼠面部表情进行分类。主观情绪状态的强度、价值和持久性因此可以在单个动物中被解码。将面部表情分析与双光子钙成像相结合，可以识别单个神经元，这些神经元的活动与岛叶皮层（insular cortex）---一个涉及人类情感体验的大脑区域---中特定面部 表情密切相关。
7.Science：探究南非Drimolen地点的古人类
doi:10.1126/science.aaw7293; doi:10.1126/science.abb4590
Herries等人描述了南非一个名为Drimolen的地点的古人类充填洞穴（下称古洞穴）的地质背景和年代测定。他们关注的是最近发现的直立人（sensu lato）化石和罗百氏傍人（Paranthropus robustus）化石的年龄和地质背景，它们的年代可追溯至约204万至195万年前 。这使得Drimolen成为南非最古老的遗址之一，并将这些化石确立为有史以来发现的各自物种最古老的确定标本。 该年龄证实了大约200万年前南非喀斯特地区的南方古猿（Australopithecus）、傍人（Paranthropus）和早期人类的物种存在重叠。（生物谷 Bioon.com）
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