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2017年5月19日Science期刊精华

来源:生物谷 2017-05-29 23:17


图片来自Science期刊。

2017年5月29日/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2017年5月19日)发布,它有哪些精彩研究呢?让小编一一道来。

1.Science:鉴定出哺乳动物胎儿生长的关键调节蛋白ZFP568
doi:10.1126/science.aah6895

在一项新的研究中,来自美国国家卫生研究院(NIH)、埃默里大学医学院、中国同济大学、中国国立阳明大学和中国台湾中央研究院的研究人员以小鼠为研究对象,发现蛋白ZFP568调节着一种重要的胎儿生长激素,即胰岛素样生长因子2(insulin-like growth factor 2, Igf2)。这项研究也是首次证实之前已知沉默在古老的感染中残留下来的病毒基因的KRAB-锌指蛋白也能够在胎儿和胎盘发育中发挥着至关重要的作用。相关研究结果发表在2017年5月19日的Science期刊上,论文标题为“A placental growth factor is silenced in mouse embryos by the zinc finger protein ZFP568”。

利用缺乏ZFP568(一种KRAB-锌指蛋白)的小鼠模型,这些研究人员发现ZFP568抑制基因Igf2表达,该基因是平衡胎儿和胎盘生长所需要的。他们发现在胚胎在子宫中着床不久之后的一个时间窗口期间,ZFP568阻止Igf2的一种胎盘版本过早地表达。准确地表达Igf2是比较重要的,这是因为Igf2表达水平发生较小的变化能够导致生长不足症状,如拉塞尔-西尔弗综合症(Russell Silver syndrome),或者过度生长症状,如贝克威-斯韦德曼综合征(Beckwith-Wiedemann syndrome)。

在这项研究中,缺乏ZFP568的胎儿小鼠不能够正常地发育,这提示着太多的Igf2在早期发育中是有毒性的。这些研究人员也发现包括人类在内的哺乳动物具有类似ZPF568的蛋白,这表明它对Igf2的抑制可能在哺乳动物的早期进化中发挥着重要的作用。他们正在研究ZFP568是否在人体中发挥着类似的功能,而且其他的KRAB-锌指蛋白是否在进化过程中辅助其他的至关重要的发育过程。

2.Science:ATP可增加细胞内的蛋白可溶性
doi:10.1126/science.aaf6846; doi:10.1126/science.aan4223

细胞内的蛋白质浓度会高达100mg/ml。Avinash Patel等人发现高浓度的ATP在细胞内会发挥助水溶物的作用,使得具有疏水性的蛋白变得稳定。这一发现证实ATP浓度可能会影响疾病过程中发生的蛋白聚集以及细胞中发生的液相分离。

3.Science:三维 Ca2+成像加深对星形胶质细胞生物学特征的理解
doi:10.1126/science.aai8185

科学家们通常利用二维钙离子(Ca2+)成像对星形胶质细胞的通信进行研究,但该方法尚不能获得关于星形胶质细胞在突触和血管功能中作用的确定性数据。Erika Bindocci等人开发了三维双光子成像方法,并且利用这种方法研究了星形胶质细胞的整个胞体内的Ca2+动态变化。

4.Science:抗体免疫应答与生发中心调控新机制
doi:10.1126/science.aai9264; doi:10.1126/science.aan5222

滤泡辅助性T细胞(Tfh)是CD4 阳性的一类细胞亚群,它的主要功能是促进淋巴结生发中心反应以及体液免疫的发生。Tfh细胞的主要特质之一是大量表达趋化因子受体CXCR5、ICOS以及PD-1。在向生发中心聚集之前,辅助性T细胞依赖CXCR5的向导以及ICOS介导的信号传递以进入B细胞滤泡区域。在滤泡中,G蛋白偶联受体GPR183以及S1PR1分别能够促进B细胞向外周以及中心区域聚集。为了形成正常的生发中心,Tfh细胞需要下调GPR183以及上调S1PR1来介导其定向的移动;另一方面,Tfh细胞还需要分泌SAP蛋白使其停留在生发中心中。缺失了SAP的Tfh细胞能够正常表达CXCR5,但是一旦到达滤泡中,它们向生发中心聚集以及停留的能力要大大降低,甚至低于缺失趋化因子受体的Tfh细胞。这些结果表明Tfh细胞向生发中心的聚集需要受到精确的调控。为了探究其中的分子机制。清华大学医学院祁海教授课题组进行了深入研究,相关结果以研究长文(research article)的形式发表在最近的《Science》杂志上。

首先,作者通过RT-PCR的手段发现,在经过免疫接种之后,小鼠X染色体上的Efnb1基因的表达水平在淋巴结中发生了明显的上升。染色结果表明,天然的B细胞表面EFNB1的表达量十分低;但在生发中心B细胞亚群中这一蛋白的表达量则有明显的上升。

进一步,作者发现FENB1的表达对于生发中心的形成或者Tfh细胞的发育并没有明显的关系。然而,这一蛋白能够抑制Tfh细胞在生发中心中的动态停留;另外一方面,EFNB1还能够抑制生发中心中B细胞与Tfh细胞之间的相互接触。之后,作者找到了与EFNB1结合的受体EPHB6,该受体同样能够抑制Tfh细胞在生发中心中的停留。这些结果表明EFNB1有可能是通过其受体EPHB6产生抑制性的作用。

另外,作者还发现在正常的淋巴结中Tfh细胞在生发中心的停留能够引发较高水平的免疫激活与细胞的扩增,而EFNB1的缺失则导致Tfh无法促进生发中心的免疫反应的发生。

5.Science:科学家揭秘人类“第二大脑”的结构
doi:10.1126/science.aam7511

来自斯坦福大学生物科技研究所的最新研究发表于《科学》杂志中,文章记录了对肠道中神经细胞的组织的理解,这个研究为肠道疾病的起源是一个全新的发现,其中包括肠易激综合症和慢性便秘。

由于肠道中存在于大量的神经元和复杂的连通性,它通常被人们成为人类的第二大脑,而且,其中存在的整个神经系统对于保持身体健康是至关重要的,因此了解这个组织的神经系统对于解决胃肠道疾病问题是至关重要的。

通过试验,研究人员发现,控制着我们第二大脑的组织功能的并不仅仅是单一的肠道层,而是肠道壁的三维结构。

研究人员表示:“一系列的电刺激肠道试验表明,同一母细胞产生的神经细胞同步反应,这一研究结果表明,所有哺乳动物的整个神经系统细胞之间的发展作用是调节肠道功能的基础。”

6.Science:阻断隐藏启动子的不加区别激活可指导细胞类型特异性的基因表达
doi:10.1126/science.aal3096

在发育时期,细胞特异性的基因表达对维持其他基因在沉默状态是至关重要的。Jongmin Kim等人证实雄果蝇的生殖干细胞系中精母细胞特异的锌指蛋白kumgang(Kmg),能够与染色质重构蛋白dMi-2共同作用,从而抑制在体细胞中能够正常转录的基因在精母细胞中表达。为了雄性生殖细胞顺利分化,Kmg限制Aly(Always early)蛋白(一种睾丸减数分裂阻滞复合物)的激活,能够阻断其与隐藏的启动子的相互作用进而抑制其转录。

7.Science:灵长类动物大脑中关于社交处理的神经环路
doi:10.1126/science.aam6383

J. Sliwa等人利用功能性核磁共振成像对猕猴进行分析发现,内侧和腹外侧前额叶皮层主要参与了猕猴的社交活动分析,而顶枕与颞叶区的神经环路呈现了对社交活动和对死物交流的偏好性,其中颞叶对于物体,身体以及面部的整体构造具有选择性。

8.Science:假毛虫揭示全球尺度捕食格局
doi:10.1126/science.aaj1631

物种数量从极地向热带地区逐渐增多,但种间作用会不会也在赤道附近增强呢?一项发表在Science杂志上的研究通过揭示植食性昆虫被捕食率的全球格局给予了这个问题肯定的回答。

从北极圈到澳大利亚,研究团队在11635千米的尺度上观测了毛虫的被捕食风险,结果显示毛虫在靠近极地的被捕食率只有赤道地区的八分之一。同时毛虫的被捕食风险同样随着海拔的升高而降低,这显示出一个普遍的因素在驱动着全球尺度的物种间相互作用。版纳植物园森林生态系统结构、功能与动态研究组副研究员Akihiro Nakamura和硕士研究生黄述银通过在补蚌20ha热带森林监测样地开展相关工作参与了此项研究,并作为此项研究的共同作者。

这项研究中所用到的实验材料极其简单,科研人员利用孩子经常玩的橡皮泥制作了成千上万“假毛毛虫”,并把这些毛毛虫粘在了全球31个地点的植物上,然后连续多次观测毛虫被捕食后留下的痕迹。捕食者在咬过这些毛虫之后才发现它们被骗了,但是咬痕已经留在了这些橡皮泥毛虫上。科研人员通过这些痕迹进一步辨别出是哪类捕食者捕食了毛虫。人们通常认为脊椎动物是热带地区最重要的捕食者,但在这项研究中蚂蚁等节肢动物却是使毛虫的被捕食风险朝着赤道增加的主要因素,而非鸟类和哺乳动物。这项研究更提示着我们,节肢动物捕食者通过调控毛虫使植物免于被全部吃光,从而使地球保持了绿色,而这些节肢动物的作用越是朝着赤道方向就越发凸显出来。

此项研究通过“分配实验(Distributed Experiments)”的方法,集合21个国家的40位科研人员,通过给每个参与人员分发统一的假毛虫,并遵循标准化的实验流程,使得在较短的时间内获得了分布全球的31个试验点的数据。越来越多的生态学家开始研究大尺度上的生态格局和过程,然而单个研究人员或是团队却没有精力去开展相关实验来回答这些问题,通过设计能被分成许多个小实验的研究,我们能让全世界的科研人员参与进来,一起合作阐释更大格局的问题。

9.Science刊登地科系参与台大团队研究成果证实人类排放氮会影响远洋生态
doi:10.1126/science.aal3869; doi:10.1126/science.aan3242

中国国立台湾师范大学地球科学系米泓生教授参与台大地质科学系的跨国、跨校研究,首度证实人类排放的氮对远洋环境有影响,跨国研究团队主持人为台湾大学地质科学系助理教授任昊佳(第一作者),师大地科系米泓生教授名列第八作者,成果登上「Science」杂志上。 因为人为排放的氮通常比自然环境中的氮含有更多的N14同位素成分,研究团队透过分析1968-2012年东沙环礁珊瑚骨骼中的有机氮同位素纪录,观察到1990年之后的氮同位素纪录趋势和亚洲化石燃料燃烧的增加情形相符,由此可见人类排放氮对远洋环境的影响。 米泓生教授管理的稳定同位素实验室在本研究中负责分析珊瑚骨骼的稳定氧同位素成分,因为氧同位素成分可以反映海水的温度,故可标定珊瑚标本的季节纪录,使得研究团队得以确定氮同位素数值具有随着季节变化的特征。研究团队指出,现代科技满足人类生活的同时,所排放的氮确实会影响远洋的环境,本研究成果同时也可提供大气模拟校正所需的数据。(生物谷 Bioon.com)

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