2020年3月20日Science期刊精华
来源：本站原创 2020-03-20 23:06
2020年3月20日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2020年3月20日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。1.Science：我国科学家从结构上揭示人胰高血糖素受体的G蛋白特异性识别机制doi:10.1126/science.aaz5346G蛋白偶联受体（GPCR）在细胞信号转导中起重要作用，并作为多种疾病的重要治疗
2020年3月20日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2020年3月20日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。
1.Science：我国科学家从结构上揭示人胰高血糖素受体的G蛋白特异性识别机制
doi:10.1126/science.aaz5346
G蛋白偶联受体（GPCR）在细胞信号转导中起重要作用，并作为多种疾病的重要治疗靶标。与细胞外激动剂结合后，GPCR通过招募不同的G蛋白（Gs、Gi和Gq等）刺激各种信号通路以介导多种生理功能。GPCR和特定G蛋白之间的选择性偶联对于这类受体的生物学作用至关重 要。但是，确定单个GPCR如何识别不同G蛋白亚型的分子细节仍然难以捉摸，因此限制了对GPCR信号转导机制的理解。
在一项新的研究中，来自中国科学院上海药物研究所、复旦大学和上海科技大学等研究机构的研究人员利用低温电镜（cryo-EM）技术解析出人胰高血糖素受体（GCGR）与它的同源激动剂和不同类型的G蛋白（Gs或Gi）结合在一起时的三维结构。相关研究结果发表在2020 年3月20日的Science期刊上，论文标题为“Structural basis of Gs and Gi recognition by the human glucagon receptor”。
这些结构首次提供了GPCR与不同G蛋白亚型之间相互作用模式的详细分子图，并且出乎意料地揭示了许多调控G蛋白特异性的分子特征，从而极大地加深了对GPCR信号转导机制的理解。
2.Science：在活细胞、组织和动物中进行功能性材料的基因靶向化学组装
doi:10.1126/science.aay4866; doi:10.1126/science.abb0216
在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学的研究人员利用他们开发出的一种技术对细胞进行重编程，使得它们使用他们提供的合成材料来构建能够在体内执行功能的人工结构。相关研究结果发表在2020年3月20日的Science期刊上，论文标题为“Genetically targeted chemical assembly of functional materials in living cells, tissues, and animals”。
这些研究人员解释了他们如何开发出一种称为基因靶向化学组装（genetically targeted chemical assembly, GTCA）的方法，并使用这种新方法在哺乳动物脑细胞和秀丽隐杆线虫的神经元上构建人工结构。这些结构是使用两种不同的生物相容性材料制成的，每种材料 具有不同的电子特性。一种材料是绝缘体，另一种材料是导体。
论文共同通讯作者、斯坦福大学化学工程学教授Zhenan Bao说，尽管当前的实验主要集中在脑细胞或神经元上，但是GTCA也应当适用于其他的细胞类型。Bao说，“我们开发出一种技术平台，它可以利用整个身体中的细胞生化过程。”
3.Science：利他林等药物让人们更容易从工作中收获快乐
doi:10.1126/science.aaz5891; doi:10.1126/science.abb0265
长期以来，人们普遍认为，利他林、Adderall和类似药物通能够帮助人们集中注意力。然而，由布朗大学研究人员进行的一项新研究表明，这些药物实际上是通过引导大脑将注意力集中在完成困难任务的收益而非成本。这项研究发表在最近的《Science》杂志上，标志着 科学家们首次精确检查了利他林等兴奋剂如何改变认知功能。他们的研究可以为进一步的研究提供机会，以帮助医学专业人士更好地了解如何识别和治疗多动症，抑郁症，焦虑症和其他精神疾病。
研究人员在荷兰拉德布德大学的实验室中招募了50位年龄在18至43岁之间的健康男女进行了研究。首先，他们使用大脑成像技术测量了每个受试者纹状体中的自然多巴胺水平。然后，他们询问受试者是否愿意参加一系列认知要求较高的测试，以换取一定数量的钱。同意 接受最艰苦的测验的受试者将赚到最多的钱。
受试者被分为三组分别服用了安慰剂，哌醋甲酯（利他林的仿制药）以及舒必利（一种抗精神病药，在小剂量服用时可提高多巴胺水平，通常用于高剂量的精神分裂症和重度抑郁症的治疗）。研究人员使用了双盲实验设计，他们和受试者都不知道给每个受试者服用哪种 药。
那些多巴胺水平较低的人做出的决定表明他们更加专注于避免困难的认知工作。换句话说，他们对完成任务的潜在成本更加敏感。另一方面，那些多巴胺水平较高的人做出的决定表明，他们对选择较难的测试所能赚取的收入差异更加敏感，换句话说，他们更加关注潜在 的收益。
4.Science：从929个不同的基因组了解人类遗传变异和种群历史
doi:10.1126/science.aay5012
为了了解总体遗传多样性而对不同人群进行的基因组测序落后于对特定人群的深入研究。为了增加我们对人类遗传多样性的理解，Bergstrom等人在“人类基因组多样性项目（Human Genome Diversity Project）”中对个体进行了全基因组测序，该项目旨在了解人类人口 历史方面发挥了重要作用。这些作者的研究增加了有关非洲、大洋洲和美洲印第安人种群的数据，并表明多样性往往是由于单核苷酸水平的差异而不是拷贝数变异所致。对现代人口中的古代序列进行的分析表明，非洲人口中的祖先遗传变异很可能早于现代人类，并且在 大多数非非洲人口中已经消失。
5.Science：从遗传角度研究人类大脑皮层
doi:10.1126/science.aay6690
人的大脑皮层对于认知非常重要，而且研究基因变异如何影响它的结构是很有趣的。 Grasby等人将来自50000多人的遗传数据与脑磁共振成像相结合，以在全基因组范围内分析人类遗传变异如何影响人类皮层表面积和厚度。通过这项分析，他们确定了与皮层结构相关的 变异，其中的一些变异会影响信号转导和基因表达。他们观察到影响皮层结构、大脑发育和神经精神疾病的基因位点之间存在重叠，并且这些表型之间的关联性值得进一步研究。
6.Science：探究植被对侵蚀速率的影响
doi:10.1126/science.aaz0840
植被对侵蚀速率的影响很难衡量。 尽管植被可以机械地固定土壤，但根系也会使土壤疏松，甚至有助于让岩石破裂。这些过程会加剧侵蚀，特别是因为植被茂密的地区往往处于降雨率高的地区。Starke等人通过在安第斯山脉3500公里范围内进行的大量观测，解决了这一 问题。他们发现了一系列复杂的相互作用，其中增加的植被减少了更为干旱地区的侵蚀，但可以加快植被密集地区的侵蚀。
7.Science：雌性蟾蜍明智地选择伴侣
doi:10.1126/science.aaz5109; doi:10.1126/science.abb2398
长期以来，物种间的杂交一直被认为是某些情况下进化的偶然原因，而在另一些情况下则是死胡同。然而，新的证据表明杂交可能在适应中发挥了重要且非随机的作用。 Chen和Pfennig描述了这样一种情况：雌性平原旱掘蟾（plains spadefoot toads）优先从另一种称 为墨西哥旱掘蟾（Mexican spadefoot）的蟾蜍物种中选择雄性作为伴侣，但只能在某些环境条件下发生。 在相同的环境中，这种优选的杂交交配事件的后代比非杂种后代具有更高的适应性。 因此，杂种不仅具有优势，而且一个物种的雌性对另一个物种有选择性的影响 。
8.Science：高尔基体来源的PI(4)P调节线粒体分裂
doi:10.1126/science.aax6089
线粒体是动态的细胞内细胞器，其形状和数量受到各种细胞信号通路的调节。线粒体分裂是由在与内质网接触的部位招募的收缩性鸟苷三磷酸酶蛋白驱动的，但是包括溶酶体在内的其他因素也参与其中。Nagashima等人记录了在线粒体分裂的最后步骤中，高尔基体来源的带有特定脂质--- PI(4)P---的囊泡至关重要。对PI(4)P产生的破坏会导致线粒体形态缺陷而无法完成裂变。
9.Science：cFLIPL通过抑制复合物II形成来保护巨噬细胞免受脂多糖诱导的细胞焦亡
doi:10.1126/science.aay3878
病原体已经进化为可以在宿主内生存，部分原因是干扰了宿主信号级联反应。鼠疫耶尔森菌使用效应蛋白YopJ来阻止Toll样受体激活下游的MAP激酶信号转导。作为对YopJ的反应，宿主细胞可以释放IL-1β，并通过抑制TAK1激酶和随后的caspase-8指导的gasdermin D（一 种形成细胞膜孔的蛋白）切割来启动细胞焦亡。Muendlein等人报道作为一种主要的抗凋亡调节剂，cFLIP在此过程中起着核心作用。敲降（即抑制）巨噬细胞中较长的cFLIP同工型而非较短的cFLIP同工型可消除对TAK1抑制的要求。相反，在仅脂多糖存在时，较长cFLIP同 工型的缺乏促进了caspase-8的激活、线粒体复合物II形成、细胞焦亡和IL-1β分泌，从而突出了它在细胞死亡和炎症中的重要性。（生物谷 Bioon.com）
图片来自Science期刊。
1.Science：我国科学家从结构上揭示人胰高血糖素受体的G蛋白特异性识别机制
doi:10.1126/science.aaz5346
G蛋白偶联受体（GPCR）在细胞信号转导中起重要作用，并作为多种疾病的重要治疗靶标。与细胞外激动剂结合后，GPCR通过招募不同的G蛋白（Gs、Gi和Gq等）刺激各种信号通路以介导多种生理功能。GPCR和特定G蛋白之间的选择性偶联对于这类受体的生物学作用至关重 要。但是，确定单个GPCR如何识别不同G蛋白亚型的分子细节仍然难以捉摸，因此限制了对GPCR信号转导机制的理解。
在一项新的研究中，来自中国科学院上海药物研究所、复旦大学和上海科技大学等研究机构的研究人员利用低温电镜（cryo-EM）技术解析出人胰高血糖素受体（GCGR）与它的同源激动剂和不同类型的G蛋白（Gs或Gi）结合在一起时的三维结构。相关研究结果发表在2020 年3月20日的Science期刊上，论文标题为“Structural basis of Gs and Gi recognition by the human glucagon receptor”。
这些结构首次提供了GPCR与不同G蛋白亚型之间相互作用模式的详细分子图，并且出乎意料地揭示了许多调控G蛋白特异性的分子特征，从而极大地加深了对GPCR信号转导机制的理解。
2.Science：在活细胞、组织和动物中进行功能性材料的基因靶向化学组装
doi:10.1126/science.aay4866; doi:10.1126/science.abb0216
在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学的研究人员利用他们开发出的一种技术对细胞进行重编程，使得它们使用他们提供的合成材料来构建能够在体内执行功能的人工结构。相关研究结果发表在2020年3月20日的Science期刊上，论文标题为“Genetically targeted chemical assembly of functional materials in living cells, tissues, and animals”。
这些研究人员解释了他们如何开发出一种称为基因靶向化学组装（genetically targeted chemical assembly, GTCA）的方法，并使用这种新方法在哺乳动物脑细胞和秀丽隐杆线虫的神经元上构建人工结构。这些结构是使用两种不同的生物相容性材料制成的，每种材料 具有不同的电子特性。一种材料是绝缘体，另一种材料是导体。
论文共同通讯作者、斯坦福大学化学工程学教授Zhenan Bao说，尽管当前的实验主要集中在脑细胞或神经元上，但是GTCA也应当适用于其他的细胞类型。Bao说，“我们开发出一种技术平台，它可以利用整个身体中的细胞生化过程。”
3.Science：利他林等药物让人们更容易从工作中收获快乐
doi:10.1126/science.aaz5891; doi:10.1126/science.abb0265
长期以来，人们普遍认为，利他林、Adderall和类似药物通能够帮助人们集中注意力。然而，由布朗大学研究人员进行的一项新研究表明，这些药物实际上是通过引导大脑将注意力集中在完成困难任务的收益而非成本。这项研究发表在最近的《Science》杂志上，标志着 科学家们首次精确检查了利他林等兴奋剂如何改变认知功能。他们的研究可以为进一步的研究提供机会，以帮助医学专业人士更好地了解如何识别和治疗多动症，抑郁症，焦虑症和其他精神疾病。
研究人员在荷兰拉德布德大学的实验室中招募了50位年龄在18至43岁之间的健康男女进行了研究。首先，他们使用大脑成像技术测量了每个受试者纹状体中的自然多巴胺水平。然后，他们询问受试者是否愿意参加一系列认知要求较高的测试，以换取一定数量的钱。同意 接受最艰苦的测验的受试者将赚到最多的钱。
受试者被分为三组分别服用了安慰剂，哌醋甲酯（利他林的仿制药）以及舒必利（一种抗精神病药，在小剂量服用时可提高多巴胺水平，通常用于高剂量的精神分裂症和重度抑郁症的治疗）。研究人员使用了双盲实验设计，他们和受试者都不知道给每个受试者服用哪种 药。
那些多巴胺水平较低的人做出的决定表明他们更加专注于避免困难的认知工作。换句话说，他们对完成任务的潜在成本更加敏感。另一方面，那些多巴胺水平较高的人做出的决定表明，他们对选择较难的测试所能赚取的收入差异更加敏感，换句话说，他们更加关注潜在 的收益。
4.Science：从929个不同的基因组了解人类遗传变异和种群历史
doi:10.1126/science.aay5012
为了了解总体遗传多样性而对不同人群进行的基因组测序落后于对特定人群的深入研究。为了增加我们对人类遗传多样性的理解，Bergstrom等人在“人类基因组多样性项目（Human Genome Diversity Project）”中对个体进行了全基因组测序，该项目旨在了解人类人口 历史方面发挥了重要作用。这些作者的研究增加了有关非洲、大洋洲和美洲印第安人种群的数据，并表明多样性往往是由于单核苷酸水平的差异而不是拷贝数变异所致。对现代人口中的古代序列进行的分析表明，非洲人口中的祖先遗传变异很可能早于现代人类，并且在 大多数非非洲人口中已经消失。
5.Science：从遗传角度研究人类大脑皮层
doi:10.1126/science.aay6690
人的大脑皮层对于认知非常重要，而且研究基因变异如何影响它的结构是很有趣的。 Grasby等人将来自50000多人的遗传数据与脑磁共振成像相结合，以在全基因组范围内分析人类遗传变异如何影响人类皮层表面积和厚度。通过这项分析，他们确定了与皮层结构相关的 变异，其中的一些变异会影响信号转导和基因表达。他们观察到影响皮层结构、大脑发育和神经精神疾病的基因位点之间存在重叠，并且这些表型之间的关联性值得进一步研究。
6.Science：探究植被对侵蚀速率的影响
doi:10.1126/science.aaz0840
植被对侵蚀速率的影响很难衡量。 尽管植被可以机械地固定土壤，但根系也会使土壤疏松，甚至有助于让岩石破裂。这些过程会加剧侵蚀，特别是因为植被茂密的地区往往处于降雨率高的地区。Starke等人通过在安第斯山脉3500公里范围内进行的大量观测，解决了这一 问题。他们发现了一系列复杂的相互作用，其中增加的植被减少了更为干旱地区的侵蚀，但可以加快植被密集地区的侵蚀。
7.Science：雌性蟾蜍明智地选择伴侣
doi:10.1126/science.aaz5109; doi:10.1126/science.abb2398
长期以来，物种间的杂交一直被认为是某些情况下进化的偶然原因，而在另一些情况下则是死胡同。然而，新的证据表明杂交可能在适应中发挥了重要且非随机的作用。 Chen和Pfennig描述了这样一种情况：雌性平原旱掘蟾（plains spadefoot toads）优先从另一种称 为墨西哥旱掘蟾（Mexican spadefoot）的蟾蜍物种中选择雄性作为伴侣，但只能在某些环境条件下发生。 在相同的环境中，这种优选的杂交交配事件的后代比非杂种后代具有更高的适应性。 因此，杂种不仅具有优势，而且一个物种的雌性对另一个物种有选择性的影响 。
8.Science：高尔基体来源的PI(4)P调节线粒体分裂
doi:10.1126/science.aax6089
线粒体是动态的细胞内细胞器，其形状和数量受到各种细胞信号通路的调节。线粒体分裂是由在与内质网接触的部位招募的收缩性鸟苷三磷酸酶蛋白驱动的，但是包括溶酶体在内的其他因素也参与其中。Nagashima等人记录了在线粒体分裂的最后步骤中，高尔基体来源的带有特定脂质--- PI(4)P---的囊泡至关重要。对PI(4)P产生的破坏会导致线粒体形态缺陷而无法完成裂变。
9.Science：cFLIPL通过抑制复合物II形成来保护巨噬细胞免受脂多糖诱导的细胞焦亡
doi:10.1126/science.aay3878
病原体已经进化为可以在宿主内生存，部分原因是干扰了宿主信号级联反应。鼠疫耶尔森菌使用效应蛋白YopJ来阻止Toll样受体激活下游的MAP激酶信号转导。作为对YopJ的反应，宿主细胞可以释放IL-1β，并通过抑制TAK1激酶和随后的caspase-8指导的gasdermin D（一 种形成细胞膜孔的蛋白）切割来启动细胞焦亡。Muendlein等人报道作为一种主要的抗凋亡调节剂，cFLIP在此过程中起着核心作用。敲降（即抑制）巨噬细胞中较长的cFLIP同工型而非较短的cFLIP同工型可消除对TAK1抑制的要求。相反，在仅脂多糖存在时，较长cFLIP同 工型的缺乏促进了caspase-8的激活、线粒体复合物II形成、细胞焦亡和IL-1β分泌，从而突出了它在细胞死亡和炎症中的重要性。（生物谷 Bioon.com）
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