2021年1月15日Science期刊精华

2021年1月20日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2021年1月15日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。

图片来Science期刊。

1.Science论文解读！通过对病毒表面蛋白进行建模，确定流感病毒、HIV和冠状病毒的进化和逃逸突变，从而为开发通用疫苗奠定基础
doi:10.1126/science.abd7331; doi:10.1126/science.abf6894

制造针对某些病毒（包括流感病毒和HIV）的有效疫苗如此困难的原因之一是，这些病毒变异非常迅速。这使得它们能够通过一种称为 “病毒逃逸”的过程，逃避特定疫苗产生的抗体。

在一项新的研究中，来自美国麻省理工学院的研究人员如今设计了一种新的基于最初为分析语言而开发的模型的方法，可在计算上构建病毒逃逸的模型。该模型可以预测病毒表面蛋白的哪些部分更有可能发生突变，从而使得病毒逃逸，它还可以识别出不太可能发生突变的部分，使其成为开发新疫苗的良好靶标。相关研究结果发表在2021年1月15日的Science期刊上，论文标题为“Learning the language of viral evolution and escape”。

在这项研究中，Berger和她的同事们鉴定出用于开发针对流感病毒、HIV和SARS-CoV-2的疫苗的潜在靶标。自从这篇论文被接受发表后，这些研究人员还将他们的模型应用于最近在英国和南非出现的SARS-CoV-2新变种。他们说，这一尚未经过同行评审的分析表明应当对这种病毒变种的基因序列进行进一步调查，以确定它们是否有可能逃脱现有疫苗的影响。

2.Science：抑制肾型谷氨酰胺酶依赖性的谷氨酰胺分解可以消除衰老细胞
doi:10.1126/science.abb5916; doi:10.1126/science.abf6368

在一项新的研究中，来自日本东京大学、庆应义塾大学和九州大学等研究机构的研究人员发现抑制小鼠肾型谷氨酰胺酶（kidney-type glutaminase, KGA）依赖性的谷氨酰胺分解可以消除衰老细胞。相关研究结果发表在2021年1月15日的Science期刊上，论文标题为“Senolysis by glutaminolysis inhibition ameliorates various age-associated disorders”。在这篇论文，他们描述了使用RNA干扰（RNAi）寻找衰老细胞生存所需的酶，随后诱导它们死亡。

这项研究涉及使用RNA干扰来寻找衰老细胞生存所需的酶。这促使他们仔细研究谷氨酰胺代谢，特别是谷氨酰胺酶1（glutaminase 1, GLS1）。测试表明，它对衰老细胞的生存至关重要。然后，这些研究人员抑制了受试小鼠体内的谷氨酰胺酶1途径。在让这些变化有时间发挥作用后，他们发现，抑制这一途径会导致衰老细胞的死亡。从长期来看，他们发现，这也减少了与年龄相关的器官问题，也减少了与肥胖相关的健康问题。

3.Science：生活在特定环境中的人类、哺乳动物和鸟类具有一组共同的行为特征
doi:10.1126/science.abb7481; doi:10.1126/science.abf7572

一项基于300多个小规模人类狩猎采集群体的新研究表明，生活在特定环境中的人类、哺乳动物和鸟类具有一组共同的行为特征，并揭示不同物种间觅食、繁殖和社会行为的局部趋同。

这些研究结果支持人类行为生态学的核心原则之一---生态力量在不同的环境中选择各种行为，推动了世界范围内的行为多样性。相关研究结果发表在2021年1月15日的Science期刊上，论文标题为“Local convergence of behavior across species”。

人类行为的起源和进化是不确定的，也是有争议的。有人认为，人类独特的、同样多样化的文化信仰体系是行为差异的源头，但也有人认为，这更多是适应当地生态环境的产物，它可能以类似的方式影响不同物种的行为。

4.Science：重磅！非典型的转亚硝基化级联反应导致阿尔茨海默病中的突触丢失
doi:10.1126/science.aaw0843

阿尔茨海默病影响了全球约5000万人。在一项新的针对阿尔茨海默病的研究中，来自美国斯克里普斯研究所等研究机构的研究人员揭示了大脑中一个以前不为人知的导致突触破坏的生化级联反应，其中突触是负责记忆和认知的神经细胞之间建立的连接。这些研究结果为发现治疗阿尔茨海默病的药物提供了一个新的角度。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“Noncanonical transnitrosylation network contributes to synapse loss in Alzheimer’s disease”。论文通讯作者为斯克里普斯研究所教授Stuart Lipton博士。

这种新发现的一系列异常化学事件，被称为“蛋白转亚硝基化反应（protein transnitrosylation reaction）”，导致突触丧失，而突触丧失是阿尔茨海默病患者中的记忆丧失和认知能力下降的主要驱动因素。

5.Science论文解读！湖南省年初的新冠病毒传播存在大量的异质性，隔离措施成功阻断该地区的病毒传播
doi:10.1126/science.abe2424

在一项新的研究中，来自中国复旦大学、湖南省疾病预防控制中心、美国国家卫生研究院和印第安纳大学公共卫生学院等研究机构的研究人员基于通过广泛的监测和接触者追踪工作收集的细化流行病学信息，重建了截至2020年4月3日湖南省所有已确认的SARS-CoV-2感染者之间的传播链。相关研究结果于2020年11月24日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Transmission heterogeneities, kinetics, and controllability of SARS-CoV-2”。论文通讯作者为复旦大学公共卫生学院的余宏杰（Hongjie Yu）教授和美国国家卫生研究院的Kaiyuan Sun博士。 这些作者确定了驱动传播异质性的人口、临床和行为因素，并评估了干预措施如何调节传播网络的拓扑结构。此外，他们重建了SARS-CoV-2在典型感染过程中的感染谱（infectiousness profile），并估计了通过基于个体和人群的干预措施控制疫情的可行性。

根据中国湖南患者和接触者的详细追踪数据，这些作者发现80%的继发感染可追溯到15%的SARS-CoV-2原发感染，这表明存在大量的传播异质性。传播风险与接触时间和社会互动的密切程度呈正相关，并受到人口统计学和临床因素的调节。封锁增加了家庭和家庭中的传播风险，而隔离减少了所有类型接触者的风险。针对典型SARS-CoV-2患者重建的感染谱在症状出现前达到峰值。建模结果表明，由于这种病毒的特定传播动力学，控制SARS-CoV-2疫情需要病例隔离、接触者隔离和人群水平干预措施的协同作用。

总的来说，这些作者发现病例隔离成功地阻断了湖南地区密切接触者的传播，估计有4.3%的传播发生在SARS-CoV-2患者被隔离后。在这种情况下，所有SARS-CoV-2感染者无论临床严重程度如何都在专门的医院进行医学隔离管理，而接触者则在指定的医学观察中心进行隔离。然而，在家中进行自我隔离可能并不那么有效，预计继续传播的比例应该更高。

6.Science：巴西亚马逊地区多达四分之三的人口受到新冠病毒感染
doi:10.1126/science.abe9728; doi:10.1126/science.abf7921

在一项新的研究中，来自巴西圣保罗大学、亚马逊血液学与血液治疗基金会、圣保罗血液中心基金会、英国帝国理工学院和牛津大学等研究机构的研究人员对巴西圣保罗（São Paulo）和玛瑙斯（Manaus）两座城市每月约1000份捐献的血样本进行检测，发现虽然这两座城市都经历了死亡率较高的COVID-19大流行病，但是玛瑙斯市多达四分之三的人口在3月至10月期间受到SARS-CoV-2冠状病毒感染，圣保罗市则有三分之一的人口受到感染。相关研究结果于2020年12月8日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Three-quarters attack rate of SARS-CoV-2 in the Brazilian Amazon during a largely unmitigated epidemic”。

具体而言，这些作者收集和分析了巴西马瑙斯市和圣保罗市献血者中SARS-CoV-2抗体流行率的数据，SARS-CoV-2抗体是一种表明先前感染的标志物。他们指出，这些结果是基于数据的警告，说明在缺乏有效缓解措施的情况下，SARS-CoV-2传播的程度可能有多大。

7.Science：异常的1型免疫通路为真菌提供了立足点
doi:10.1126/science.aay5731

17型免疫反应在抵御粘膜真菌感染方面发挥着重要作用。目前仍不清楚其他类型的免疫反应是否也能有助于宿主对这些病原体的防御。白色念珠菌（Candida albicans）突出地感染了自身免疫性多内分泌病-念珠菌病-外胚层营养不良（autoimmune polyendocrinopathy–candidiasis–ectodermal dystrophy, APECED）患者，这是一种由AIRE基因功能丧失突变引起的遗传性疾病。Break等人报道，AIRE缺失小鼠对白色念珠菌的口腔易感性不是由于异常的17型免疫反应。而是这些小鼠局部CD4+和CD8+T细胞过度产生干扰素-γ，破坏了上皮屏障，增加了对白色念珠菌入侵的敏感性。类似的1型免疫通路在APECED患者中也在运行。在小鼠中抑制干扰素-γ或JAK-STAT信号通路可改善疾病症状，这提示未来对某些类别真菌病的潜在治疗干预。

8.Science：二萜衍生物抑制鞘磷脂生物合成
doi:10.1126/science.abe4713

植物会制造各种分子来保护自己免受饥饿昆虫的侵害。Li等人分析了植物自卫和植物自毒之间的平衡。在野生烟草（Nicotiana attenuata）中，两种细胞色素P450酶在17-羟基香叶基芳樟醇二萜苷的生物合成途径中发挥作用，以帮助防止有毒的二萜衍生物的积累。这些相同的二萜衍生物在昆虫草食动物摄取后形成，并通过抑制植物和昆虫的鞘磷脂生物合成而引起毒性。

9.Science：GPER1可以保护胎儿健康免受母体炎症的影响
doi:10.1126/science.aba9001

一些常见的病原体，包括甲型流感病毒(IAV)，可以在怀孕期间激活系统性I型干扰素(IFN)信号。预计这种感染会导致出生缺陷和胎儿死亡，但母体IAV感染很少产生这种影响，这表明胎儿组织中存在保护机制。Harding等人利用CRISPR筛选发现了能够介导人类细胞系中不同组织间IFN控制的IFN调节因子。他们发现，在胎儿组织中表达的G蛋白偶联雌激素受体1（GPER1）在母体感染过程中起到保护性抑制胎盘中IFN反应的作用。在小鼠模型中，GPER1的药物激活使胎儿免受母体炎症的影响。激活GPER1可能在治疗上有希望保护胎儿免受母体和胎儿感染。

10.Science：根组织存在大量乙烯表明土壤压实
doi:10.1126/science.abf3013

在压实的土壤中开铲子是很困难的，植物根部在压实的地面上生长时似乎也有同样的问题。Pandey等人发现，问题并不在于物理阻力，而是通过信号传导途径抑制了生长。挥发性的植物激素乙烯会在通气的土壤中扩散，但压实的土壤会减少这种扩散，增加根组织附近的乙烯浓度。过多的乙烯引发的细胞信号级联反应会使根的生长停止。因此，气体的扩散可以反映土壤的压实度，以便植物的根系生长以寻找生产性营养。

11.Science：揭示出B细胞受体CD81与其辅助受体CD19形成的复合物的结构
doi:10.1126/science.abd9836

免疫系统的核心组成部分是B细胞，B细胞被感染激活，然后成熟，以便提供长效的免疫力。当细胞表面的B细胞受体与其核心受体联合识别抗原时，这种激活就开始了。Susa等报道了B细胞受体CD81与其辅助受体CD19形成的复合物的结构。CD81可单独与胆固醇结合，但与CD19结合时的构象变化遮盖了胆固醇结合袋。调节胆固醇结合可能在这种激活机制中发挥作用。该结构也为免疫疗法的设计提供了依据。

12.Science：紧密的偶联产生mRNA
doi:10.1126/science.abf1870

真核生物中的基因表达首先需要将DNA转录成RNA，然后通过剪接形成最终的、经过加工的信使RNA（mRNA）。Zhang等人研究了基因转录和RNA剪接是如何物理偶联的。利用低温电子显微镜，他们解析了转录酶RNA聚合酶II与作为剪接复合物的一部分的U1小核糖核蛋白颗粒形成的复合物的分子结构。这些结果为我们理解偶联的mRNA产生提供了重要的细节。（生物谷 Bioon.com）