2020年1月17日Science期刊精华
来源：本站原创 2020-01-22 07:28
2020年1月20日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2020年1月17日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。
2020年1月20日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2020年1月17日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。
1.Science：阻断VISTA有望改善癌症免疫疗法的功效
doi:10.1126/science.aay0524; doi:10.1126/science.aay0524
在一项新的研究中，来自美国达特茅斯盖泽尔医学院和明尼苏达大学等研究机构的研究人员研究了一种调节癌症和自身免疫疾病中免疫反应的重要靶标：VISTA（V-domain Ig suppressor of T-cell activation, T细胞活化V结构域Ig抑制剂）。作为一种调节性分子，VISTA可阻止免疫系统中的T细胞被自身抗原（比如癌细胞中的抗原）激活。这项新的研究描述了VISTA如何控制T细胞反应。相关研究结果发表在2020年1月17日的Science期刊上，论文标题为“VISTA is a checkpoint regulator for naïve T cell quiescence and peripheral tolerance”。论文通讯作者为达特茅斯盖泽尔医学院的Randolph Noelle博士和Chao Cheng博士。
虽然需要强大的免疫反应来帮助保护宿主免受感染，但是免疫系统还必须抑制这些反应的强度，以限制它可能造成的损害。在过去8到10年中，Noelle博士及其研究团队已鉴定出免疫系统用来调节免疫反应的一些分子。虽然这些分子通常发挥有益作用，但是它们也限制了抗肿瘤免疫反应的强度。Noelle团队了解到，关闭这些抑制免疫反应的分子“刹车”可以对癌症进行治疗。VISTA是这些负面调节免疫反应的分子刹车之一。
Noelle说，“我们已经知道，保持免疫系统处于静止状态是一个具有挑战性的过程。VISTA介导免疫系统功能，它的缺失可导致有害的免疫反应产生。但是VISTA可能也是调节癌症和自身免疫疾病中免疫反应的重要靶标。”
VISTA可使免疫系统的T细胞区室保持静止状态，并阻止免疫系统激活自身抗原，比如癌细胞中的抗原。Noelle说：“像其他的负免疫检查点调节剂一样，阻断癌症中的VISTA可能会增强宿主产生肿瘤特异性的保护性免疫反应的能力。”
2.Science：新显微技术揭示细胞的三维超微结构
doi:10.1126/science.aaz5357
我们对细胞中的纳米结构与驱动细胞代谢的数千种蛋白之间的关系的理解主要来自于生物化学、分子生物学和电子显微镜的综合研究，因此在这种关系的细节上具有推测性。关联性超分辨率荧光电子显微镜（correlative super-resolution fluorescence and electron microscopy）有望通过在全局性的细胞超微结构的背景下直接可视化观察特定蛋白在纳米尺度下的关系来阐明这些细节。然而，迄今为止，这种关联性成像涉及在超微结构保存、成像灵敏度、分辨率和/或视野方面的妥协。
在一项新的研究中，来自美国多个研究机构的研究人员开发出一种管线：（i）将荧光标记的体外培养的哺乳动物细胞保存在玻璃冰中；（ii）通过多色三维结构照明（multicolor three-dimensional structured illumination, 3D SIM）和单分子定位显微镜（single-molecule localization microscopy, SMLM）对所选的细胞在10K以下的分辨率下进行整体成像；（iii）通过三维聚焦离子束扫描电子显微镜（3D focused ion beam scanning electron microscopy, FIB-SEM）在4纳米或8纳米的各向同性分辨率下对相同细胞进行成像；（iv）记录所有图像体积至纳米级精度。这种管线可确保精确的超微结构保存，允许对超分辨率和电子显微镜成像方法进行独立优化，并提供有关特定亚细胞成分如何随细胞体积变化的全面视图。相关研究结果发表在2020年1月17日的Science期刊上，论文标题为“Correlative three-dimensional super-resolution and block-face electron microscopy of whole vitreously frozen cells”。
我们研究的几乎每个系统都显示出出乎意料的结果：作为内质网标志物的核内囊泡呈阳性；过氧化物酶体的形态随尺寸的增加而越来越不规则；内溶酶体小室具有异常多样且错综复杂的形态；小脑颗粒神经元之间存在网状粘附网络；异染色质和常染色质可通过电子显微镜观察到的典型结构域，每个结构域可通过转录活性标志物的存在与否加以区分。两色低温SMLM（cryo-SMLM）使得全细胞图像配准的精度可达40 nm左右。Cryo-SIM即使具有较低的分辨率，也可以对形态相似的囊泡进行独特的区分，并有助于在拥挤的细胞内环境中以FIB-SEM分辨率对复杂的三维结构进行分割。
3.Science：探究白垩纪末期发生的火流星撞击和火山活动
doi:10.1126/science.aay5055
在导致恐龙灭绝的白垩纪末期大灭绝的时间里，既发生了火流星（bolide）撞击，又发生了大量的火山活动。Hull等人根据不同的火山释气情景进行了几次温度模拟，并将模拟结果与整个灭绝事件的温度记录进行了比较。最好的模拟模型与在火流星撞击之前需要大量火山释气的数据相切合。当与其他证据结合使用时，这些模型支持了火流星撞击驱动的灭绝。但是，在大灭绝事件之后，火山气体可能在影响不同物种的崛起过程中发挥了作用。
4.Science：探究古代海洋无脊椎生物的多样性
doi:10.1126/science.aax4953; doi:10.1126/science.aba4348
我们有紧迫的人为理由来探讨环境变化对生物多样性的影响。回顾过去不仅可以帮助我们了解这种关系，而且可以帮助我们了解当前的变化。但是，古生物学记录取决于化石的可利用性和预测模型，因此这往往为我们提供一幅长数百万年的时间跃变图。这样的规模使得难以真正了解环境力量对生态过程的作用。在超级计算机的作用下，来自中国科学家、南京大学和中国地质大学的研究人员利用机器学习分析了一个大型海洋古生代数据集，从而构建了一个仅大约26000年的时间间隔的记录。这种精细的分辨率揭示了新的事件和先前描述的模式的重要细节。
5.Science：我国科学家发现白垩纪基干兽类哺乳动物
doi:10.1126/science.aay9220; doi:10.1126/science.aba3808
哺乳动物由于具有复杂的内耳而拥有敏锐的听力。在我们的脊椎动物祖先中，就像在现存的爬行动物中一样，组成内耳的三块骨头是下颌的一部分。鉴于这些骨头的细小和细腻的性质，了解它们的功能转变充满挑战。Mao等人描述了以六种保存完好的样本为代表的白垩纪基干兽类哺乳动物（stem therian mammal）的新属和种，这些样本看起来很像是它们挤在一起睡觉时被抓住的。史无前例的样本保存揭示了这些骨头的两种非常不同的功能之间的清晰的过渡阶段。
6.Science：探究鸟类翅膀的形状变化
doi:10.1126/science.aaz3358
鸟类可以在飞行过程中动态地改变它们的翅膀的形状，但是对这是如何实现的理解却很少。 Matloff等人发现有两种机制控制单个羽毛的运动。每当骨骼移动时，通过在羽毛根部的弹性结缔组织的顺应性，羽毛就会被动地重新分布。为了防止羽毛散开得太远，相邻羽毛上的钩形微结构（即钩子）形成了一个方向性紧固件，用于锁定相邻羽毛。这些特征存在于各种大小的鸟类中。但是，鉴于这些钩子的脱离声很吵，它们在寂静的飞行物（比如谷仓猫头鹰）中不存在钩子。
7.Science：脂质门控的单价离子通量调节内吞运输和支持免疫监测
doi:10.1126/science.aaw9544; doi:10.1126/science.aba3623
动物细胞对周围的介质进行连续采样，这是免疫细胞中突显的特征。通过将外部介质捕获到膜包围的囊泡或液泡中来完成采样。这些膜包围的结构被迅速分解，从而避免了内膜的堆积和体积的膨胀。在多种体外培养的细胞中，Freeman等人发现这种分解需要将球形液泡转化为薄小管，这一过程涉及表面体积比的显著变化。膜包围结构的收缩是由离子通量和随后的水渗透迁移驱动的。收缩的液泡吸引曲率敏感蛋白，从而促进薄小管的延伸。离子通道因而控制了膜的重塑，从而实现了受体的循环利用和细胞货物的正确运输。（生物谷 Bioon.com）
图片来自Science期刊。
1.Science：阻断VISTA有望改善癌症免疫疗法的功效
doi:10.1126/science.aay0524; doi:10.1126/science.aay0524
在一项新的研究中，来自美国达特茅斯盖泽尔医学院和明尼苏达大学等研究机构的研究人员研究了一种调节癌症和自身免疫疾病中免疫反应的重要靶标：VISTA（V-domain Ig suppressor of T-cell activation, T细胞活化V结构域Ig抑制剂）。作为一种调节性分子，VISTA可阻止免疫系统中的T细胞被自身抗原（比如癌细胞中的抗原）激活。这项新的研究描述了VISTA如何控制T细胞反应。相关研究结果发表在2020年1月17日的Science期刊上，论文标题为“VISTA is a checkpoint regulator for naïve T cell quiescence and peripheral tolerance”。论文通讯作者为达特茅斯盖泽尔医学院的Randolph Noelle博士和Chao Cheng博士。
虽然需要强大的免疫反应来帮助保护宿主免受感染，但是免疫系统还必须抑制这些反应的强度，以限制它可能造成的损害。在过去8到10年中，Noelle博士及其研究团队已鉴定出免疫系统用来调节免疫反应的一些分子。虽然这些分子通常发挥有益作用，但是它们也限制了抗肿瘤免疫反应的强度。Noelle团队了解到，关闭这些抑制免疫反应的分子“刹车”可以对癌症进行治疗。VISTA是这些负面调节免疫反应的分子刹车之一。
Noelle说，“我们已经知道，保持免疫系统处于静止状态是一个具有挑战性的过程。VISTA介导免疫系统功能，它的缺失可导致有害的免疫反应产生。但是VISTA可能也是调节癌症和自身免疫疾病中免疫反应的重要靶标。”
VISTA可使免疫系统的T细胞区室保持静止状态，并阻止免疫系统激活自身抗原，比如癌细胞中的抗原。Noelle说：“像其他的负免疫检查点调节剂一样，阻断癌症中的VISTA可能会增强宿主产生肿瘤特异性的保护性免疫反应的能力。”
2.Science：新显微技术揭示细胞的三维超微结构
doi:10.1126/science.aaz5357
我们对细胞中的纳米结构与驱动细胞代谢的数千种蛋白之间的关系的理解主要来自于生物化学、分子生物学和电子显微镜的综合研究，因此在这种关系的细节上具有推测性。关联性超分辨率荧光电子显微镜（correlative super-resolution fluorescence and electron microscopy）有望通过在全局性的细胞超微结构的背景下直接可视化观察特定蛋白在纳米尺度下的关系来阐明这些细节。然而，迄今为止，这种关联性成像涉及在超微结构保存、成像灵敏度、分辨率和/或视野方面的妥协。
在一项新的研究中，来自美国多个研究机构的研究人员开发出一种管线：（i）将荧光标记的体外培养的哺乳动物细胞保存在玻璃冰中；（ii）通过多色三维结构照明（multicolor three-dimensional structured illumination, 3D SIM）和单分子定位显微镜（single-molecule localization microscopy, SMLM）对所选的细胞在10K以下的分辨率下进行整体成像；（iii）通过三维聚焦离子束扫描电子显微镜（3D focused ion beam scanning electron microscopy, FIB-SEM）在4纳米或8纳米的各向同性分辨率下对相同细胞进行成像；（iv）记录所有图像体积至纳米级精度。这种管线可确保精确的超微结构保存，允许对超分辨率和电子显微镜成像方法进行独立优化，并提供有关特定亚细胞成分如何随细胞体积变化的全面视图。相关研究结果发表在2020年1月17日的Science期刊上，论文标题为“Correlative three-dimensional super-resolution and block-face electron microscopy of whole vitreously frozen cells”。
我们研究的几乎每个系统都显示出出乎意料的结果：作为内质网标志物的核内囊泡呈阳性；过氧化物酶体的形态随尺寸的增加而越来越不规则；内溶酶体小室具有异常多样且错综复杂的形态；小脑颗粒神经元之间存在网状粘附网络；异染色质和常染色质可通过电子显微镜观察到的典型结构域，每个结构域可通过转录活性标志物的存在与否加以区分。两色低温SMLM（cryo-SMLM）使得全细胞图像配准的精度可达40 nm左右。Cryo-SIM即使具有较低的分辨率，也可以对形态相似的囊泡进行独特的区分，并有助于在拥挤的细胞内环境中以FIB-SEM分辨率对复杂的三维结构进行分割。
3.Science：探究白垩纪末期发生的火流星撞击和火山活动
doi:10.1126/science.aay5055
在导致恐龙灭绝的白垩纪末期大灭绝的时间里，既发生了火流星（bolide）撞击，又发生了大量的火山活动。Hull等人根据不同的火山释气情景进行了几次温度模拟，并将模拟结果与整个灭绝事件的温度记录进行了比较。最好的模拟模型与在火流星撞击之前需要大量火山释气的数据相切合。当与其他证据结合使用时，这些模型支持了火流星撞击驱动的灭绝。但是，在大灭绝事件之后，火山气体可能在影响不同物种的崛起过程中发挥了作用。
4.Science：探究古代海洋无脊椎生物的多样性
doi:10.1126/science.aax4953; doi:10.1126/science.aba4348
我们有紧迫的人为理由来探讨环境变化对生物多样性的影响。回顾过去不仅可以帮助我们了解这种关系，而且可以帮助我们了解当前的变化。但是，古生物学记录取决于化石的可利用性和预测模型，因此这往往为我们提供一幅长数百万年的时间跃变图。这样的规模使得难以真正了解环境力量对生态过程的作用。在超级计算机的作用下，来自中国科学家、南京大学和中国地质大学的研究人员利用机器学习分析了一个大型海洋古生代数据集，从而构建了一个仅大约26000年的时间间隔的记录。这种精细的分辨率揭示了新的事件和先前描述的模式的重要细节。
5.Science：我国科学家发现白垩纪基干兽类哺乳动物
doi:10.1126/science.aay9220; doi:10.1126/science.aba3808
哺乳动物由于具有复杂的内耳而拥有敏锐的听力。在我们的脊椎动物祖先中，就像在现存的爬行动物中一样，组成内耳的三块骨头是下颌的一部分。鉴于这些骨头的细小和细腻的性质，了解它们的功能转变充满挑战。Mao等人描述了以六种保存完好的样本为代表的白垩纪基干兽类哺乳动物（stem therian mammal）的新属和种，这些样本看起来很像是它们挤在一起睡觉时被抓住的。史无前例的样本保存揭示了这些骨头的两种非常不同的功能之间的清晰的过渡阶段。
6.Science：探究鸟类翅膀的形状变化
doi:10.1126/science.aaz3358
鸟类可以在飞行过程中动态地改变它们的翅膀的形状，但是对这是如何实现的理解却很少。 Matloff等人发现有两种机制控制单个羽毛的运动。每当骨骼移动时，通过在羽毛根部的弹性结缔组织的顺应性，羽毛就会被动地重新分布。为了防止羽毛散开得太远，相邻羽毛上的钩形微结构（即钩子）形成了一个方向性紧固件，用于锁定相邻羽毛。这些特征存在于各种大小的鸟类中。但是，鉴于这些钩子的脱离声很吵，它们在寂静的飞行物（比如谷仓猫头鹰）中不存在钩子。
7.Science：脂质门控的单价离子通量调节内吞运输和支持免疫监测
doi:10.1126/science.aaw9544; doi:10.1126/science.aba3623
动物细胞对周围的介质进行连续采样，这是免疫细胞中突显的特征。通过将外部介质捕获到膜包围的囊泡或液泡中来完成采样。这些膜包围的结构被迅速分解，从而避免了内膜的堆积和体积的膨胀。在多种体外培养的细胞中，Freeman等人发现这种分解需要将球形液泡转化为薄小管，这一过程涉及表面体积比的显著变化。膜包围结构的收缩是由离子通量和随后的水渗透迁移驱动的。收缩的液泡吸引曲率敏感蛋白，从而促进薄小管的延伸。离子通道因而控制了膜的重塑，从而实现了受体的循环利用和细胞货物的正确运输。（生物谷 Bioon.com）
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