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2016年7月15日Science期刊精华

来源:生物谷 2016-07-18 23:40

2016年7月17日/生物谷BIOON/--本周又有一期新的Science期刊(2016年7月15日)发布,它有哪些精彩研究呢?让小编一一道来。

1. Science:重大发现!内质网与线粒体的接触决定着线粒体的复制、分裂和分布

Science, 15 Jul 2016, doi:10.1126/science.aaf5549

在一项新的研究中,来自美国加州大学戴维斯分校的研究人员证实人细胞如何控制线粒体中的DNA合成,以及如何将这种合成与线粒体分裂偶联在一起。这是一项具有深远影响的重大发现。相关研究结果发表在2016年7月15日那期Science期刊上,论文标题为“ER-mitochondria contacts couple mtDNA synthesis with mitochondrial division in human cells”。

他们发现分裂中的线粒体染色体所在的位置使得内质网与该线粒体的外面接触。这些接触点也是线粒体分裂为两个子线粒体的地方,这一过程有点像一种蛋白套索套在线粒体的周围,挤压它,直到它一分为二。

这两个细胞器之间的接触允许线粒体DNA复制和分裂。这种DNA分裂紧接着与线粒体本身的分裂和子线粒体DNA在细胞周围的分布偶联在一起。

在整个细胞中,有上百个这样的接触点,从而决定着线粒体DNA分裂发生的地方和线粒体如何在细胞中分裂,但是线粒体DNA分裂偏好地发生在一小部分发生线粒体DNA复制的接触点。这表明这种分裂具有更高层级的控制,而不是简单地随机进行。

2. Science:英国科学家揭示神经干细胞重回静默状态的重要机制

Science, 15 Jul 2016, doi:10.1126/science.aaf4802

近日,著名国际学术期刊Science刊登了英国弗朗西斯克里克研究所-米尔希尔实验室研究人员的一项最新研究进展,在这篇文章中他们发现了增殖状态下的神经干细胞如何重新回到静默状态,从而维持神经干细胞池的平衡。

海马体是大脑中负责调节记忆和情绪的重要区域,其中的神经干细胞能够产生新的神经元,即使在成年阶段也具有这样的能力。形成多少个新的神经元以及何时形成新的神经元取决于神经干细胞池的静默和增殖之间的平衡。那么什么样的信号能够让处于增殖状态的神经干细胞回到静默状态引起了研究人员的兴趣。

研究人员发现一个促进细胞增殖的关键转录因子发生泛素化降解,就能调节神经干细胞回到静默状态,但是这种静默状态与神经干细胞的原始状态并不相同,这种处于静默但又活化状态的神经干细胞维持了神经干细胞池的平衡。

在这项研究中,研究人员发现E3连接酶Huwe1是增殖状态下的成年小鼠海马体神经干细胞回到静默状态的一个必要分子。Huwe1能够通过泛素化降解系统使增殖状态下的海马体神经干细胞中促进细胞增殖的转录因子Ascl1变得不稳定,进而阻止细胞周期蛋白D的积累促进增殖细胞回到静默状态。当神经干细胞回到静默状态,增殖的神经干细胞池会逐渐耗竭。

研究人员认为长期维持海马体神经元生成需要依赖于快速降解这种关键的促激活因子使神经干细胞回到一种暂时性的静默状态。

3. Science:从结构上认识GluD受体在突触组装复合体中的整合

Science, 15 Jul 2016, doi:10.1126/science.aae0104

位于神经元表面上的谷氨酸受体在调节兴奋性突触中的电信号中发挥着作用。这些谷氨酸能突触对几乎所有认知功能而言是非常重要的。

在一项新的研究中,来自英国、日本和美国的研究人员对神经元突触相关复合体GluD受体进行了结构和功能分析,为理解突触信号机制提供了新视角。

4. Science:染色质重塑让活性基因失活和调节神经编码

Science, 15 Jul 2016, doi:10.1126/science.aad4225; doi:10.1126/science.aah4055

在一项新的研究中,来自美国华盛顿大学医学院的研究人员研究了小鼠在开展身体活动时小脑中开启的一些基因。他们发现当小鼠走动时一种大分子量的酶结合到了开启的基因上。这种被称作核小体重塑与去乙酰化酶复合物(nucleosome remodeling and deacetylase complex, NuRD)的酶似乎在关闭基因中发挥着至关重要的作用。缺失这种酶的小鼠无法在身体活动停止后关闭这些基因。

研究人员发现酶NuRD通过将一种DNA结合蛋白转换为另一种DNA结合蛋白来关闭开启的基因。这些DNA结合蛋白被称作组蛋白,在某些地方紧紧地缠绕DNA上,而在另一些地方则松散地缠绕着。通过将一种组蛋白转变为另一种组蛋白,该酶使得DNA更紧密地缠绕,从而关闭了这一DNA片段中的所有基因。

5. Science:生物多样性已降至被认为是"安全"的阈值之下

Science, 15 Jul 2016, doi:10.1126/science.aaf2201; doi:10.1126/science.aag1712

新的研究报告称,约58%的地球陆地表面的物种"完整性"已经降至一个研究团队所指出的安全限度之下。这些结果也许是迄今为止对全球生物多样性变化所做的最全面的量化分析,它们为目前生物多样性丧失的程度(到目前为止一直阙如)提供了重要线索。生物多样性完整指数(BII)能体现物种丰富程度的改变——通常,其安全限度被设在具警戒性的BII下降10%,它表明在未受人类影响时,某特定栖息地内物种丰度的安全阈值应达到其应有丰度的90%。(但有些研究者说,该降幅可被至多安全地设在70%。)

为了对全球BII变化进行评估,Tim Newbold等人对位于1万8600个地方的3万9100多个物种的超过230万个记录的数据库进行了分析,该数据集比先前分析全球生物多样性完整程度的研究显著地更为全面。他们的BII图揭示,全球生物多样性已降至84.6%,低于所提的90%的安全阈值。即使计入了特定地区新出现的物种,但BII通常仍然低于所建议的门槛——为人类影响之前数值的88%。土地使用压力对生物多样性的影响因生物群系而变,所受影响最剧的是草原,而冻原和北方森林所受影响最小。

总的来说,Newbold等人的分析表明,14个陆地生物群系中有9个已经超过了所提出的生物多样性安全限度,但如果将新出现的物种纳入评估,这一数值会降至7/14。作者们提出,在纳入vs排除新出现物种时显示的模型模拟间的差异凸显了了解这些新物种对生态系统功能影响的需要。

由Tom Oliver撰写的《视角》更为详细地对这项研究进行了讨论。

6. Science:给雏鸭让道;它们比你所想的要更聪明

Science, 15 Jul 2016, doi:10.1126/science.aaf4247; doi:10.1126/science.aag3088

尽管脑子处理抽象属性(包括"同、异"图案)的能力在那些经过大量训练且具有高智能的动物中已得到证明,但研究人员如今显示,新孵出的雏鸭无需任何训练也能分别异同。识别物体间逻辑关系,保留这一理解,并将其应用于新物体的能力被称作关系型概念学习。到目前为止,这类学习(常被误解为人类独有的能力)只是在若干种动物中得到证明,而且仅在经过大量加固训练后才能成功。

Antone Martinho III和Alex Kacelnik在此创建了一种行为测试,它涉及熟识社会学习的印记现象,即一个初始的头脑学做的首要事物之一(常常旨在确认其父母)。在该测试中,新孵出的绿头鸭(mallards)所接触的第一个视觉对象是一对物件,它们的形状或颜色相同或不同;此后,当给这些雏鸭显示新的成对物件时,它们会选择跟随那些显示出与它们最初印象有相同关系的物件。研究人员说,因此,即使印象(这是学习的最基本形式)看来也会受到更高层面认知推理的影响。作者们说,在野外环境中,具关系思维能力的年幼小鸭会增加其识别母亲和兄弟姐妹的可能性。

Ed Wasserman在相关《视角》中指出:"这项研究至少因3个原因而具重要性。首先,它表明那些一般认为不那么聪明的动物也具有抽象思维的能力。第二,即使非常年幼的动物也能表现出抽象思维的行为征兆。第三,可靠的抽象关系思维行为征兆可无需通过明确的奖惩手段获取。"

7. Science:南极臭氧层破洞开始"愈合"?

Science, 15 Jul 2016, doi:10.1126/science.aae0061

据新的研究报道,在持续了几十年后,南极上方臭氧层空破洞已经开始"愈合",表明臭氧在增加。这些结果表明,在近30年前签定的一个历史性协议正带来正面的回报,这不仅表明地球第二个主要的大气层(同温层)中臭氧耗损的速度减缓,而且还表明可识别的臭氧增加正在形成之中。

1989年生效的《关于损耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》是一项国际协议,旨在通过逐步淘汰众多导致臭氧耗竭物质的生产来保护臭氧层。了解臭氧因应这一协议和相关努力所带来的愈合程度仍然存在着广泛的公众、政策和科学方面的兴趣。尽管到目前为止的分析显示了自协议签订以来同温层臭氧恢复的某些早期迹象,但这些征象大体上表现为臭氧衰减速度降低及臭氧耗竭趋于平缓;有关臭氧在极地一带有所增加的记录则一直较少。更重要的是,在2015年10月,南极的臭氧洞达到了创纪录的水平,从而给出了一个自相矛盾的结果。

为了进一步检查自2000年来因应控制耗竭臭氧物质和其他变量以来极地臭氧的变化趋势,Susan Solomon和同事在此将臭氧的直接检测和模型计算相结合。他们发现了南极臭氧层"愈合"的数个一致性的信号,尤其是在9月份,当时他们发现了臭氧柱量的定期、季节性增加。研究人员还评估了由自然因素(这些因素包括火山爆发)造成的臭氧健康的变化;他们说,自从约2005年以来,这些火山爆发延迟了臭氧洞的愈合,并大幅促成了近年来臭氧丧失的年际变异。(生物谷 Bioon.com)

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