2021年1月29日Science期刊精华

2021年1月30日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2021年1月29日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。

图片来自Science期刊。

1.Science论文解读！揭示利用新开发的ExSeq测序技术高分辨率确定RNA在细胞中的位置
doi:10.1126/science.aax2656

在一项新的研究中，来自美国麻省理工学院和哈佛医学院的研究人员利用一种新的组织扩张技术，设计了一种方法，对组织样本中的信使RNA（mRNA）分子进行标记，然后对mRNA进行测序。相关研究结果发表在2021年1月29日的Science期刊上，论文标题为“Expansion sequencing: Spatially precise in situ transcriptomics in intact biological systems”。

这种方法提供了一个独特的快照，可以了解哪些基因在细胞的不同部位表达，并可以让科学家们更多地了解基因表达如何受到细胞位置或其与附近细胞的相互作用的影响。该技术还可以用于绘制大脑或其他组织中的细胞，并根据它们的功能对它们进行分类。

论文共同通讯作者、麻省理工学院神经技术学教授Ed Boyden说，“基因表达是所有生物学中最基本的过程之一，它在所有健康和疾病相关的生物过程中发挥作用。然而，你需要知道的不仅仅是基因是否开启或关闭。你想知道基因产物的位置。你关心的是它们属于哪种细胞类型，它们在哪个细胞中起作用，甚至它们在细胞的哪个部分起作用。”

2.Science：重大进展！抑制15-PGDH蛋白可让年老小鼠的肌肉返老还童
doi:10.1126/science.abc8059; doi:10.1126/science.abf9566

在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学医学院的研究人员发现阻断年老小鼠体内一种蛋白的活性一个月，可以恢复它们萎缩肌肉的质量（mass）和力量，并帮助它们在跑步机上跑得更久。相反，增加年轻小鼠体内这种蛋白的表达会导致它们的肌肉萎缩和削弱。相关研究结果于2020年12月10日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Inhibition of prostaglandin-degrading enzyme 15-PGDH rejuvenates aged muscle mass and strength”。

论文通讯作者、斯坦福大学医学院微生物学与免疫学教授Helen Blau博士说，“这种改善是非常显著的。在一个月的治疗后，年老小鼠变得强壮了大约15%到20%，它们的肌纤维看起来像年轻小鼠中的肌肉。考虑到人类在50岁左右后，每10年损失约10%的肌肉力量（muscle strength），这是很了不起的。”

这种蛋白之前并未被证实与衰老有关。这些研究人员发现，这种称为15-PGDH的蛋白的数量在衰老的肌肉中升高，并在其他较老的组织中广泛表达。他们在人体组织中进行的实验为未来治疗人们衰老时出现的肌无力带来了希望。

3.Science：新研究绘制出大脑皮层中的抑制性神经元回路的发育图谱
doi:10.1126/science.abb4534

如何构建比目前已知的任何事物都要复杂的神经元网络？在一项新的研究中，来自德国马克斯-普朗克大脑研究所的研究人员绘制了抑制性神经元回路的发育图谱，并报告发现了独特的回路形成原理。他们的发现使得科学家们能够监测神经元网络结构随时间的变化，从而捕捉到个体成长和适应环境的时刻。相关研究结果于2020年12月3日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Postnatal connectomic development of inhibition in mouse barrel cortex”。

科学家们正在开始更好地理解我们和动物大脑中发现的神经元网络的复杂性。但是，如此精确和错综复杂的神经元回路是如何首先建立起来的呢？我们知道神经元是如何诞生的，如何前往灰质中的位置，如何成长和分化。但是，数万亿个突触---神经元通过这些复杂的接触点“相互交谈”---通常在高度精确的位置展开，形成我们大脑的网络，它们是如何以及按照什么规则展开的？

在这项研究中，论文通讯作者、马克斯-普朗克大脑研究所主任Moritz Helmstaedter及其研究团队分析了13个来自小鼠皮层的三维数据集，这些小鼠分别处于不同的发育阶段：在出生后，与人类婴儿、儿童、青少年和青年时期相对应的时间点。他们使用称为“连接组学（connectomics）”的方法，绘制出在大脑皮层灰质中发现的神经元回路，其中大多数大脑突触都存在于大脑皮层灰质中。通过着重关注于一类称为中间神经元（interneuron）的神经细胞的突触，他们能够跟踪这些特定类型的神经细胞选择突触搭档（synaptic partner）的发育过程。众所周知，中间神经元以高度特定的方式抑制其他神经元的活动。

4.Science：揭示蛋白NRLP1特异性识别双链RNA来检测病毒感染机制
doi:10.1126/science.abd0811

在一项新的研究中，德国慕尼黑大学的Veit Hornung及其团队证实在皮肤细胞中发现的一种称为NRLP1的蛋白能够识别病毒复制过程中形成的特定核酸中间物。这种识别过程随后会诱发一种强有力的炎症反应。相关研究结果于2020年11月26日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Human NLRP1 is a sensor for double-stranded RNA”。

区分自我和潜在有害的非自我的能力对有机体维持完整性和存活下来至关重要。在大多数有机体中，所谓的先天免疫系统负责识别这样的入侵者（非自我）。在执行这一任务的蛋白中，有一类称为炎性体传感蛋白（inflammasome sensor）的蛋白。一旦被激活，这些传感蛋白就会形成炎性体复合物，然后引发一系列炎症反应，在某些情况下会导致感染细胞的死亡。

在这项新的研究中，Hornung团队与慕尼黑工业大学和马克斯-普朗克生物化学研究所的同事们合作，如今证实在皮肤细胞中发现的一种这样的传感蛋白直接与某些RNA病毒复制过程中产生的特定分子结构结合。这些新发现强调了上皮细胞作为抵御入侵病原体屏障的重要性。

5.Science：将带电聚合物渗透到碳纳米管纱线
doi:10.1126/science.abc4538

碳纳米管纱线可用作电化学致动器，因为离子的渗入会导致长度的收缩和直径的扩大。无论是正离子还是负离子都能引起这种效应。Chu等人构建了一种全固态肌肉，消除了电解液浴的需要，这可能扩大其应用的潜力。通过将带电聚合物渗透到碳纳米管纱线中，碳纳米管纱线开始部分膨胀，因此可以通过离子的损失增加长度。这样就有可能增加肌肉的总行程。此外，这些复合材料随着扫描速度的增加，行程也有惊人的增加。

6.Science：探究裸鼹鼠群体中的个体差异
doi:10.1126/science.abc6588; doi:10.1126/science.abf7962

裸鼹鼠以其群居性的生活方式而著称，它们生活在由许多工鼠和一只繁殖的鼠后组成的群体中。人们对这些群体中的个体如何在这样一个复杂的合作群体中进行许多互动还知之甚少。Barker等人的研究表明，个体发出的叫声，特别是常见的“啾啾（chirp）”叫声，传达了动物群体特有的信息。群体差异是文化的，而不是遗传的，与鼠后有关：交叉饲养的幼崽会采用其饲养群体的方言，而方言会随着鼠后的更换而改变。

7.Science：最近热带气旋向海岸迁移
doi:10.1126/science.abb9038; doi:10.1126/science.abg3651

与过去相比，热带气旋正在变得更强，并且发生在更高的纬度。Wang和Toumi报告说，自1982年以来，气旋的最大强度点也越来越接近陆地，随着它们的路径向极地和西边漂移，距离每十年减少约30公里。这种变化可能会增加热带气旋对沿海人口造成的危险。

8.Science：MAIT细胞活化增强腺病毒载体疫苗的免疫原性
doi:10.1126/science.aax8819; doi:10.1126/science.abf8121

粘膜相关不变T细胞（Mucosal-associated invariant T cell, MAIT）是对粘膜稳态很重要的T细胞亚群。这些细胞能识别微生物群衍生的维生素B2前体，但是在病毒感染的情形下也能被某些细胞因子激活。Provine等人报告说，一种领先的腺病毒载体疫苗ChAdOx1激活了免疫小鼠的MAIT细胞。这种激活需要由浆细胞样树突细胞（plasmacytoid dendritic cell）产生的干扰素-α以及单核细胞衍生的白细胞介素-18（IL-18）和肿瘤坏死因子。MAIT细胞激活与人类受试者的疫苗介导的T细胞反应呈正相关，缺乏MAIT细胞的小鼠在接种疫苗后对靶抗原的CD8+T细胞免疫力受损。这项研究提示了一个可以利用的额外途径，以提高疫苗的功效。

9.Science：早期植物有机物通过增强絮凝作用增加了全球陆地泥沉积
doi:10.1126/science.abd0379

由泥浆形成的板岩和页岩等岩石，在4.5亿年前左右突然开始出现在地质记录中。它们的出现时间与某些植物的出现时间差不多，似乎暗示植物根部参与了这些无处不在的岩石的形成。Zeichner等人发现了一条不同的途径来制造泥岩所需的絮状物。通过类比实验，这些作者发现仅靠植物的有机物就足以形成絮状物---小淤泥和粘土颗粒的聚集物---这是沉积泥岩所需的。这一观察结果可以解释为什么在植物根系不深的地方会出现这些岩石。（生物谷 Bioon.com）