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Nature杂志12月不得不看的亮点研究

  1. Nature
  2. NLRC3
  3. RNA剪接
  4. 癌症
  5. 端粒
  6. 蛋白

来源:生物谷 2016-12-27 09:54

不知不觉,再过天2016年就离我们远去了,迎接我们的将是崭新的2017年,那么即将过去的12月里Nature杂志又有哪些亮点研究值得学习呢?小编对此进行了整理,与各位一起学习。

不知不觉,再过天2016年就离我们远去了,迎接我们的将是崭新的2017年,那么即将过去的12月里Nature杂志又有哪些亮点研究值得学习呢?小编对此进行了整理,与各位一起学习。

【1】Nature:首次揭示RNA剪接与衰老存在因果关联

doi:10.1038/nature20789

衰老是多种破坏性的慢性疾病的一种关键风险因素,但是影响细胞何时和如何快速地随着时间的推移发生恶化的生物学因素仍然在很大程度上是未知的。如今,由美国哈佛陈曾熙公共卫生学院(Harvard T.H. Chan School of Public Health)领导的一个研究团队首次将细胞剪接体---在一种被称作“RNA剪接”的过程中切割和重新连接RNA分子---的一个核心组分的功能与线虫的寿命相关联。这一发现有助认识剪接在寿命中的生物学作用,并且提示着操纵人类特定的剪接因子可能有助促进健康老龄化(healthy aging)。相关研究结果于2016年12月5日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Splicing factor 1 modulates dietary restriction and TORC1 pathway longevity in C. elegans”。

由于公共卫生取得进展,在全世界过去一个世纪,预期寿命显著增加。尽管人们一般能够活得更长,但是他们并不一定活得健康,特别是人们寿命的最后十年。癌症、心脏病和神经退化性疾病等年龄相关疾病如今成为重要的全球健康负担---一个将可能只会恶化的问题。

机体---和细胞---为了维持年轻,它们必须也维持合适的稳态平衡。在细胞水平上,这意味着让生物信息从基因到RNA到蛋白的流动保持平稳和适当的平衡。

【2】Nature:科学家找到杀死抗药细菌的新靶点

DOI: 10.1038/nature20821

德国科学家最近阐明了一个细菌回收mRNA上停滞核糖体的新机制,当mRNA上缺少终止密码子就会导致核糖体无法从mRNA上脱离。参与该过程的蛋白为未来开发新抗生素药物提供了潜在靶点。

对传统抗生素产生抵抗的抗药细菌越来越成为一个严重的医学难题,因此急需开发可以攻击新靶点的新抗生素。“许多抗生素通过作用于细菌核糖体抑制蛋白合成过程中的多个步骤来发挥作用。”生化学家Daniel Wilson指出。但是停滞核糖体的回收过程被大家所忽视。该研究对核糖体的回收过程进行了全面的结构学研究。研究结果发表在国际学术期刊Nature上。

核糖体是将mRNA携带的遗传信息翻译成蛋白质的细胞器。核糖体能够向一个固定方向“阅读”核苷酸序列,当遇到终止密码子就会从mRNA上释放。但是mRNA合成和加工过程中产生的错误会导致mRNA缺少终止信号,引起核糖体一直附着在mRNA 和正在合成的蛋白质上发生停滞。细胞进化出几种方式来帮助核糖体从mRNA上脱离,并对这些核糖体进行回收再利用。

【3】Nature:重大发现!鉴定出负责启动和促进多种肿瘤转移的细胞

doi:10.1038/nature20791

在一项新的研究中,西班牙研究人员通过一种特定的被称作蛋白CD36的标志物鉴定出转移起始细胞(metastasis-initiating cell)。这种在肿瘤细胞膜中发现的蛋白负责摄取脂肪酸。CD36活性和对脂质代谢的依赖性可将转移起始细胞与其他的肿瘤细胞区分开来。相关研究结果于2016年12月7日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Targeting metastasis-initiating cells through the fatty acid receptor CD36”。

研究人员在来自具有不同侵袭性程度的口腔癌病人的样品中发现转移性CD36+细胞。在分析的口腔癌中,少量的细胞经发现具有启动转移的能力。让不会发生转移的肿瘤表达CD36使得它们产生转移性。

再者,研究人员证实CD36对转移的影响对黑色素瘤细胞和官腔乳腺癌细胞是一样的。类似地,对病人样品的统计学分析结果揭示出卵巢癌、膀胱癌和肺癌转移也是依赖于CD36。

【4】Nature:新成像技术有助更好地理解蛋白如何发挥作用

doi:10.1038/nature20571

在一项新的研究中,来自美国德州大学西南医学中心和芝加哥大学的研究人员开发出一种新的成像技术,可能给科学家们一种相对简单的方法来揭示蛋白的哪些部分让它们发挥它们的功能。这种新技术将强电场脉冲应用与时间分辨X射线晶体分析法结合在一起。相关研究结果于2016年12月7日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Electric-field-stimulated protein mechanics”。

作为为了完全理解生命体如何运转的永无止境探究的一部分,科学家们已开发出多种成像技术---作为其中的一种,X射线晶体分析法已被用来研究生物体内的分子(更具体地说是蛋白)。它的使用已导致在生物医学科学中产生很多突破,但是它也存在一种严重问题---它不能允许科学家们观察蛋白到底如何发挥它的作用;相反,它只是提供结构上的图像。研究人员注意到存在其他的在研究蛋白工作机制上提供一些协助的技术,其中的一些甚至能够追踪运送,但是大多数技术仅在某些条件下或针对某些蛋白发挥作用。在这项新的研究中,研究人员报道了他们如何将两种技术结合在一起从而允许未来的科研人员捕捉几乎任何一种蛋白在发挥它的作用时的图像。

【5】Nature子刊:重磅级发现!端粒太长或许并不是件好事儿

doi:10.1038/nsmb.3335

从过去到现在,科学家们一直将端粒变短同机体老化和疾病联系起来,如今科学家们开始去研究理解调节端粒长度的因子,近日一项刊登在国际杂志Nature Structural & Molecular Biology上的研究报告中,来自索尔克研究所的研究人员通过研究发现,合适长度的端粒对于维持干细胞的健康状态非常重要,相关研究为加深科学家们对干细胞生物学的认知,并且帮助开发基于干细胞的疗法,尤其是和老化及再生医学相关的疗法提供了新的研究线索和希望。

研究者Jan Karlseder教授说道,这项研究表明,端粒的最适长度能够在两个极端之间被精细调节,我们都知道,端粒长度较短会诱发细胞的损伤效应,但让我们不可思议的是,当端粒长度较长时这种损伤效应也会发生。端粒是染色体末端重复序列的DNA结构,其长度能够通过端粒酶来增加,随着细胞每次DNA的复制及分裂染色体末端的端粒都会减少,随着端粒长度的减少,染色体自身就越来越会受到损伤的影响,最终就会引发细胞死亡。

【6】Nature:神秘分子NLRC3是抑制结肠癌的关键

doi:10.1038/nature20597

在一项新的研究中,来自美国圣犹大儿童研究医院、田纳西大学健康科学中心和德国基尔大学的研究人员发现一种被称作NLRC3的蛋白在抑制结肠细胞发生癌变中发挥着至关重要的作用。相关研究结果发表于2016年12月12日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“NLRC3 is an inhibitory sensor of PI3K–mTOR pathways in cancer”。

研究人员发现剔除这种保护性的NLRC3蛋白会加剧结肠癌发展。他们也鉴定出NLRC3肿瘤抑制途径中的关键性分子组分,从而为开发恢复这种保护性机制的新药来治疗结肠癌提供靶标。NLRC3是一个庞大的调节免疫功能和其他细胞功能的NLR“传感(sensor)”蛋白家族的成员。然而,在此之前,NLRC3在抵抗癌症发展中发挥的作用是未知的。

【7】Nature:体重超重影响DNA甲基化

doi:10.1038/nature20784

在假期你增加的额外体重将不仅出现在你的臀部,而且也会影响你的DNA。这是德国亥姆霍兹慕尼黑中心合作的一项大规模国际研究的结果。它表明较高的身体质量指数(BMI)会导致人基因组中将近200个位点发生表观遗传变化,从而影响基因表达。相关研究结果于2016年12月21日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Epigenome-wide association study of body mass index, and the adverse outcomes of adiposity”。

尽管我们的基因在生命历程中不会发生变化,但是我们的生活方式能够直接影响它们的表观基因组。迄今为止,还没有太多的研究是针对体重增加导致表观基因组如何发生变化的。论文第一作者、德国亥姆霍兹慕尼黑中心分子流行病学研究部门研究员Simone Wahl博士说,“这个问题是特别意义重大的,这是因为经估计,全世界有15亿人体重超重,特别是考虑到体重超重能够产生不良后果,导致糖尿病、心血管疾病和代谢系统疾病。”

【8】Nat Med:天啊撸!饿一饿就能治疗儿童白血病

DOI: 10.1038/nm.4252

来自美国西南医学中心的研究人员最近发现间歇性饥饿能够抑制一种常见儿童白血病的发育和进展。但是这种策略对另外一种常见于成人的血液癌症没有效果。相关研究结果发表在国际学术期刊Nature Medicine上。

研究人员发现,对于急性淋巴细胞白血病(ALL)的两种亚型——B细胞ALL和T细胞ALL来说,饥饿既能够抑制疾病的发生也能够逆转疾病的进展。而相同的方法对于常见于成人的急性髓系白血病(AML)并没有效果。

目前治疗ALL的常用方法对于儿童患者非常有效,而对成人患者的效果则相对较差。ALL和AML起源于不同的骨髓来源血细胞,ALL影响B细胞和T细胞,而AML则会靶向巨噬细胞等其它类型的白细胞。

【9】Nat Microbiol:重磅!科学家发现控制人类机体病毒感染的新机制

doi:10.1038/nmicrobiol.2016.250

日前,来自加利福尼亚大学的研究人员通过研究揭示了人类机体细胞对A型流感病毒产生免疫力的分子机制,相关研究刊登于国际杂志Nature Microbiology上。该研究对于后期研究人员深入理解RNA病毒诱发的人类疾病的免疫学机制提供了新的思路,RNA病毒包括流感病毒、埃博拉病毒、西尼罗病毒和寨卡病毒等。

研究者Shou-Wei Ding教授指出,这项研究为我们理解人类机体如何对病毒感染产生反应提供了很好的研究线索,也为开发新方法来控制机体的病毒感染提供了研究基础;这项研究基于20多年前我们进行的抗病毒RNAi(RNA干扰)的研究,即机体能够产生一种小分子的干扰RNA(siRNAs)来清除病毒。

最初研究中,研究者发现,RNAi是植物、昆虫以及线虫机体中一种常见的抗病毒机制,在这些有机体中病毒的感染需要通过特殊病毒蛋白介导RNAi的有效抑制作用,进而研究者就开始在哺乳动物机体中研究RNAi的抗病毒防御机制了;2013年刊登在Science上的一篇研究报告中,研究者发现,小鼠能够利用RNAi来破坏病毒,但关于是否在人类机体中也会有相同的机制,研究者们至今仍存在一定的争议。

【10】Nat Med:利用CRISPR-Cas9进行全基因组筛选找到胰腺肿瘤弱点

doi:10.1038/nm.4219

在科学家们建立了CRISPR-Cas9基因编辑技术之后,该技术得到了广泛利用。一些研究利用CRISPR-Cas9基因编辑工具进行基因筛选,在癌细胞内找到了一些可以用于开发潜在治疗方法的基因弱点。

最近,来自加拿大多伦多大学的研究人员在RNF43突变的胰腺导管腺癌(PDAC)细胞中进行了全基因组范围的CRISPR-Cas9筛选,并找到了可以用于治疗该类型癌症的潜在抗体药物。这种类型的PDAC依赖Wnt信号进行增殖。

在这项研究中,研究人员通过筛选发现一个有FZD5参与的Wnt信号通路对于携带RNF突变的PDAC细胞的增殖有重要作用,FZD5是人类基因组编码的10个Frizzled受体中的一个。研究结果表明该Wnt受体的表达水平存在背景依赖性特征。研究人员利用一组重组抗体检测FZD蛋白的表达,证实FZD5的功能特征无法通过蛋白表达情况来解释。

【11】Nat Chem Biol:靶向性癌症疗法取得突破性进展

doi:10.1038/nchembio.2253

真正的靶向性癌症疗法的最大挑战就是癌症对免疫系统的抑制,近日来自美国西北大学的研究人员通过研究开发了一种新方法,其能够对免疫细胞进行“重新布线”来逆转免疫系统被抑制的状态,相关研究刊登于国际杂志Nature Chemical Biology上。

研究者Joshua N. Leonard表示,如今癌症疗法最有前途的领域就是免疫疗法,就是通过调节机体免疫系统来抵御一系列癌症,而对简单细胞的“重新布线”最终或许就能够帮助克服肿瘤位点的免疫抑制作用。当机体癌症存在时,肿瘤位点分泌的分子就会促进很多免疫细胞失活,文章中研究人员则对人类机体的免疫细胞进行遗传性改造使其能够感知周围环境中肿瘤分泌的分子,并且变得更具活性来对肿瘤细胞产生反应。

【12】Nat Med:利用灭菌后的肠道细菌或有望治疗肥胖症和糖尿病

doi:10.1038/nm.4236

日前,一项刊登于国际杂志Nature Medicine上的研究报告中,来自比利时卢汶大学的研究人员通过研究发现,名为Akkermansia的肠道细菌或许能为过重小鼠和糖尿病动物的肠道带来持久性的效益,甚至在巴氏灭菌后,该菌依然会为肠道组织提供强大的效益。该项研究或为后期研究人员开发治疗糖尿病、肥胖症及心血管疾病等一系列疾病的新型疗法提供希望。

文章中研究者通过对肥胖小鼠进行研究发现,利用基于肠道细菌Akkermansia muciniphila的特殊疗法或许就能有效阻断小鼠的肥胖和糖尿病。而且当进行巴氏灭菌(加热到70摄氏度)后该菌依然能够阻断小鼠疾病的进展,让研究者觉得非常不可思议的是,甚至在巴氏灭菌后肠道细菌Akkermansia muciniphila依然能够保持活性,不仅能够降低小鼠肥胖和糖尿病的进展,还能够在最开始抑制疾病的出现和进展。(生物谷Bioon.com)

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