2020年7月31日Science期刊精华
来源：本站原创 2020-07-31 22:05
2020年7月31日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2020年7月31日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。1.Science论文深度解读！基因编辑大牛揭示碱基编辑器的作用机制doi:10.1126/science.abb1390在短短八年内，CRISPR-Cas9已经成为基础研究和基因治疗的首选基因组编辑器。但CRI
2020年7月31日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2020年7月31日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。
1.Science论文深度解读！基因编辑大牛揭示碱基编辑器的作用机制
doi:10.1126/science.abb1390
在短短八年内，CRISPR-Cas9已经成为基础研究和基因治疗的首选基因组编辑器。但CRISPR-Cas9也催生了其他潜在的强大DNA操纵工具，从而可能帮助修复导致遗传性疾病的基因突变。
在一项新的研究中，来自美国加州大学伯克利分校的研究人员如今获得了这些最有前途的工具之一---碱基编辑器---的首个详细的三维结构，这为调整碱基编辑器使之在患者中的使用更加灵活和可控提供了一个路线图。相关研究结果发表在2020年7月31日的Science期刊上，论文标题为“DNA capture by a CRISPR-Cas9–guided adenine base editor”。
论文共同第一作者、加州大学伯克利分校博士后研究员Gavin Knott说，“我们第一次能够观察到碱基编辑器在发挥作用。如今，我们不仅可以了解它什么时候起作用，什么时候不起作用，而且还可以设计下一代碱基编辑器，使之变得更好、更适合于临床使用。”
2.Science：基因组监测显示SARS-CoV-2在美国加州北部的多次输入
doi:10.1126/science.abb9263
来自美国多家研究机构的研究人员近期开发出一种称为宏基因组测序辅以掺入引物富集技术（Metagenomic Sequencing with Spiked Primer Enrichment, MSSPE）的方法，以便直接从临床样本中快速富集和组装病毒基因组。在一项新的研究中，他们利用这种方法和/或瓦片多重PCR（tiling multiplex PCR）从加州北部的COVID-19患者中获得病毒基因组并进行系统发育分析，以更好地了解美国SARS-CoV-2的遗传多样性和病毒谱系在社区中传播的性质。相关研究结果于2020年6月8日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Genomic surveillance reveals multiple introductions of SARS-CoV-2 into Northern California”。
系统发育分析显示，这项研究中产生的来自加州的36个SARS-CoV-2基因组分散在SARS-CoV-2的进化树上，该进化树是由截至2020年3月20日存入GISAID的789个来自全球的病毒基因组建立的。这36个基因组包括14个华盛顿州（WA1）谱系，10个与圣克拉拉县聚集性疫情相关的谱系（以下简称SCC1谱系），3个来自索拉诺县的3例病例，5个与在欧洲和纽约流传的谱系相关，4个与来自武汉或中国其他地区的早期谱系相关（包括2例来自圣贝尼托县的患者，具有相同的病毒基因组）。
3.Science：从结构上探究A族和B族GPCR对G蛋白活化的差异性反应
doi:10.1126/science.aba3373; doi:10.1126/science.abc9291
在对低血糖浓度的反应中，胰高血糖素受体(GCGR)---属于B族G蛋白偶联受体(GPCR)---和β2肾上腺素能受体(β2AR)---属于A族GPCR---都被激活，并通过环磷酸腺苷信号通路发挥作用，从而增加葡萄糖的产生。这两种受体的反应动力学是不同的。基于结构和光谱数据， Hilger等人发现在激活状态下跨膜螺旋6的构象是一个关键的区分因素。在β2AR中，当激动剂结合时，这个螺旋向它的激活构象转变，但在GCGR中，激动剂和G蛋白结合都是必需的。这很可能解释了为何GCGR对它的搭档G蛋白的激活做出的反应比β2AR慢。
4.Science：揭示ANGEL2是一种具有2’,3’ -环状磷酸酶活性的脱腺苷酶
doi:10.1126/science.aba9763
转移RNA(tRNA)和信使RNA（mRNA）分子在细胞内加工时，常常获得一个末端的2’,3’ -环状磷酸基团。这些环状磷酸基团为tRNA连接酶提供了一个连接点，必须去除这些环状磷酸基团才能从停滞的核糖体中循环利用tRNA。Pinto等人从人类组织培养细胞中发现了一种可 以完成这项工作的脱腺苷酶（deadenylase）：ANGEL2。生化表征和晶体结构分析揭示了ANGEL2是一种2’,3’ -环状磷酸酶，具有RNA处理和修饰的功能。
5.Science：探究小胶质细胞发育
doi:10.1126/science.aba5906
小胶质细胞是大脑中的免疫细胞，它们在健康和神经退行性疾病中发挥着重要作用。Kracht等人对人类小胶质基因表达和染色质可及性（chromatin accessibility）进行了单细胞分析，并将获得的研究结果与其他针对人类和小鼠小胶质细胞发育的研究的结果进行了比较 。通过使用原位验证，这些数据确定了似乎与成年人小胶质细胞不同的胎儿小胶质细胞亚群，这表明发育中的大脑和成熟的大脑之间存在着功能上的差异。
6.Science：人类特有的ARHGAP11B增加了绒猴胎儿的新皮质的大小和褶皱
doi:10.1126/science.abb2401; doi:10.1126/science.abd1840
在人类进化的过程中，基因重复（gene duplication）和分化产生了一种称为ARHGAP11B的蛋白，这种蛋白在人类中发现，但在非人灵长类动物或其他哺乳动物中没有发现。Heide等人分析了ARHGAP11B基因在人类自身特异性启动子的控制下在胎儿狨猴中表达的影响。相比 于正常的胎儿绒猴，在胎儿生长的最初几周，该基因推动神经祖细胞和新皮层的更大细化。ARHGAP11B的表达可能是人类大脑特征性的更强大的新皮层的原因之一。
7.Science：确定积极转录/翻译的表达体在细胞中的结构
doi:10.1126/science.abb3758
在细菌中，RNA聚合酶可以与核糖体结合，形成称为表达体（expressome）的转录-翻译单元。基于体外重构分析的结构数据的多种模型已被提出，以说明转录复合物和翻译复合物如何形成接口。理解这种细菌特异性的耦合机制提供了关于分子生物学中心教条的新见解， 并可能被用来来发抗生素。O'Reilly等人发现，NusA蛋白在这两个复合物之间形成接口。这些作者结合低温电子断层扫描和交联质谱技术，构建出一个完全从细胞内数据获得的肺炎支原体转录/翻译表达体的综合模型。这种方法有助于细胞内结构生物学的发展。
8.Science：探究等位基因特异性开放染色质的影响
doi:10.1126/science.aay3983
基因组非编码区的遗传变异可能导致疾病产生。然而，我们才刚刚开始弄清这样的变异与神经精神疾病相关的功能。Zhang等人利用由20种人类诱导性多能干细胞系产生的5种类型的神经祖细胞，研究了等位基因特异性开放染色质（allele-specific open chromatin, ASoC）变体。许多ASoC变体与转录因子结合位点等基因组元件以及在针对神经系统性状的全基因组关联研究中发现的位点重叠。从实验和计算分析中，他们发现了单核苷酸多态性，并阐明了一种精神分裂症相关变体如何影响神经发育。
9.Science：探究高山植物群的起源
doi:10.1126/science.abb4484
高山植物的演化受地质构造和气候历史的影响很大。Ding等人记录了世界上物种最丰富的高山植物群---西藏-喜马拉雅-横断山区的高山植物群---形成的时间、节奏和模式。该地区的高山植物群比以前认为的要古老，它们的高山植物群祖先可追溯到低新世早期，比任何 其他现代高山植物群都要古老。在造山运动和亚洲季风增强时期，高山植物物种多样性增长较快，而作为该地区物种最丰富的地区，横断山脉是渐新世高山物种多样化最早爆发的位置，发挥了重要的生物地理作用。（生物谷 Bioon.com）
图片来自Science期刊。
1.Science论文深度解读！基因编辑大牛揭示碱基编辑器的作用机制
doi:10.1126/science.abb1390
在短短八年内，CRISPR-Cas9已经成为基础研究和基因治疗的首选基因组编辑器。但CRISPR-Cas9也催生了其他潜在的强大DNA操纵工具，从而可能帮助修复导致遗传性疾病的基因突变。
在一项新的研究中，来自美国加州大学伯克利分校的研究人员如今获得了这些最有前途的工具之一---碱基编辑器---的首个详细的三维结构，这为调整碱基编辑器使之在患者中的使用更加灵活和可控提供了一个路线图。相关研究结果发表在2020年7月31日的Science期刊上，论文标题为“DNA capture by a CRISPR-Cas9–guided adenine base editor”。
论文共同第一作者、加州大学伯克利分校博士后研究员Gavin Knott说，“我们第一次能够观察到碱基编辑器在发挥作用。如今，我们不仅可以了解它什么时候起作用，什么时候不起作用，而且还可以设计下一代碱基编辑器，使之变得更好、更适合于临床使用。”
2.Science：基因组监测显示SARS-CoV-2在美国加州北部的多次输入
doi:10.1126/science.abb9263
来自美国多家研究机构的研究人员近期开发出一种称为宏基因组测序辅以掺入引物富集技术（Metagenomic Sequencing with Spiked Primer Enrichment, MSSPE）的方法，以便直接从临床样本中快速富集和组装病毒基因组。在一项新的研究中，他们利用这种方法和/或瓦片多重PCR（tiling multiplex PCR）从加州北部的COVID-19患者中获得病毒基因组并进行系统发育分析，以更好地了解美国SARS-CoV-2的遗传多样性和病毒谱系在社区中传播的性质。相关研究结果于2020年6月8日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Genomic surveillance reveals multiple introductions of SARS-CoV-2 into Northern California”。
系统发育分析显示，这项研究中产生的来自加州的36个SARS-CoV-2基因组分散在SARS-CoV-2的进化树上，该进化树是由截至2020年3月20日存入GISAID的789个来自全球的病毒基因组建立的。这36个基因组包括14个华盛顿州（WA1）谱系，10个与圣克拉拉县聚集性疫情相关的谱系（以下简称SCC1谱系），3个来自索拉诺县的3例病例，5个与在欧洲和纽约流传的谱系相关，4个与来自武汉或中国其他地区的早期谱系相关（包括2例来自圣贝尼托县的患者，具有相同的病毒基因组）。
3.Science：从结构上探究A族和B族GPCR对G蛋白活化的差异性反应
doi:10.1126/science.aba3373; doi:10.1126/science.abc9291
在对低血糖浓度的反应中，胰高血糖素受体(GCGR)---属于B族G蛋白偶联受体(GPCR)---和β2肾上腺素能受体(β2AR)---属于A族GPCR---都被激活，并通过环磷酸腺苷信号通路发挥作用，从而增加葡萄糖的产生。这两种受体的反应动力学是不同的。基于结构和光谱数据， Hilger等人发现在激活状态下跨膜螺旋6的构象是一个关键的区分因素。在β2AR中，当激动剂结合时，这个螺旋向它的激活构象转变，但在GCGR中，激动剂和G蛋白结合都是必需的。这很可能解释了为何GCGR对它的搭档G蛋白的激活做出的反应比β2AR慢。
4.Science：揭示ANGEL2是一种具有2’,3’ -环状磷酸酶活性的脱腺苷酶
doi:10.1126/science.aba9763
转移RNA(tRNA)和信使RNA（mRNA）分子在细胞内加工时，常常获得一个末端的2’,3’ -环状磷酸基团。这些环状磷酸基团为tRNA连接酶提供了一个连接点，必须去除这些环状磷酸基团才能从停滞的核糖体中循环利用tRNA。Pinto等人从人类组织培养细胞中发现了一种可 以完成这项工作的脱腺苷酶（deadenylase）：ANGEL2。生化表征和晶体结构分析揭示了ANGEL2是一种2’,3’ -环状磷酸酶，具有RNA处理和修饰的功能。
5.Science：探究小胶质细胞发育
doi:10.1126/science.aba5906
小胶质细胞是大脑中的免疫细胞，它们在健康和神经退行性疾病中发挥着重要作用。Kracht等人对人类小胶质基因表达和染色质可及性（chromatin accessibility）进行了单细胞分析，并将获得的研究结果与其他针对人类和小鼠小胶质细胞发育的研究的结果进行了比较 。通过使用原位验证，这些数据确定了似乎与成年人小胶质细胞不同的胎儿小胶质细胞亚群，这表明发育中的大脑和成熟的大脑之间存在着功能上的差异。
6.Science：人类特有的ARHGAP11B增加了绒猴胎儿的新皮质的大小和褶皱
doi:10.1126/science.abb2401; doi:10.1126/science.abd1840
在人类进化的过程中，基因重复（gene duplication）和分化产生了一种称为ARHGAP11B的蛋白，这种蛋白在人类中发现，但在非人灵长类动物或其他哺乳动物中没有发现。Heide等人分析了ARHGAP11B基因在人类自身特异性启动子的控制下在胎儿狨猴中表达的影响。相比 于正常的胎儿绒猴，在胎儿生长的最初几周，该基因推动神经祖细胞和新皮层的更大细化。ARHGAP11B的表达可能是人类大脑特征性的更强大的新皮层的原因之一。
7.Science：确定积极转录/翻译的表达体在细胞中的结构
doi:10.1126/science.abb3758
在细菌中，RNA聚合酶可以与核糖体结合，形成称为表达体（expressome）的转录-翻译单元。基于体外重构分析的结构数据的多种模型已被提出，以说明转录复合物和翻译复合物如何形成接口。理解这种细菌特异性的耦合机制提供了关于分子生物学中心教条的新见解， 并可能被用来来发抗生素。O'Reilly等人发现，NusA蛋白在这两个复合物之间形成接口。这些作者结合低温电子断层扫描和交联质谱技术，构建出一个完全从细胞内数据获得的肺炎支原体转录/翻译表达体的综合模型。这种方法有助于细胞内结构生物学的发展。
8.Science：探究等位基因特异性开放染色质的影响
doi:10.1126/science.aay3983
基因组非编码区的遗传变异可能导致疾病产生。然而，我们才刚刚开始弄清这样的变异与神经精神疾病相关的功能。Zhang等人利用由20种人类诱导性多能干细胞系产生的5种类型的神经祖细胞，研究了等位基因特异性开放染色质（allele-specific open chromatin, ASoC）变体。许多ASoC变体与转录因子结合位点等基因组元件以及在针对神经系统性状的全基因组关联研究中发现的位点重叠。从实验和计算分析中，他们发现了单核苷酸多态性，并阐明了一种精神分裂症相关变体如何影响神经发育。
9.Science：探究高山植物群的起源
doi:10.1126/science.abb4484
高山植物的演化受地质构造和气候历史的影响很大。Ding等人记录了世界上物种最丰富的高山植物群---西藏-喜马拉雅-横断山区的高山植物群---形成的时间、节奏和模式。该地区的高山植物群比以前认为的要古老，它们的高山植物群祖先可追溯到低新世早期，比任何 其他现代高山植物群都要古老。在造山运动和亚洲季风增强时期，高山植物物种多样性增长较快，而作为该地区物种最丰富的地区，横断山脉是渐新世高山物种多样化最早爆发的位置，发挥了重要的生物地理作用。（生物谷 Bioon.com）
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