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2017年5月26日Science期刊精华

来源:生物谷 2017-05-29 23:51


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26日)发布,它有哪些精彩研究呢?让小编一一道来。

1.Science:重磅!开发出延缓癌细胞生长的新方法
doi:10.1126/science.aai9372

癌症是一种非常复杂的疾病,但是它的定义是相当简单的:细胞发生异常和不受控制地生长。如今,在一项新的研究中,来自美国罗彻斯特大学的研究人员鉴定出一种新的方法来潜在地延缓快速生长的细胞(fast-growing cell)的方法。快速生长的细胞是所有癌症的典型特征。这一发现是在实验室中针对肾癌细胞和宫颈癌细胞取得的,离在人体中的应用还有较长的路要走。但是它可能在未来成为治疗方案开发的基础。相关研究结果发表在2017年5月26日的Science期刊上,论文标题为“Tudor-SN–mediated endonucleolytic decay of human cell microRNAs promotes G1/S phase transition”。论文通信作者为罗彻斯特大学医学与牙医学院RNA生物学中心主任Lynne E. Maquat博士。

所有细胞都经历“细胞周期”,即发生的一连串事件导致细胞有序生长和分裂。在癌症中,细胞周期发生紊乱:细胞不停止地分裂,侵入周围的组织。

这些研究人员鉴定出一种被称作Tudor-SN的蛋白在细胞周期的准备阶段(即细胞为发生分裂作出准备所花费的时间)中发挥着重要的作用。当他们利用基因编辑技术CRISPR-Cas9剔除细胞中的这种蛋白时,细胞花费更长的时间为分裂做好准备。Tudor-SN丢失延缓细胞周期。

Maquat团队发现Tudor-SN通过控制微小核糖核酸(microRNA, 也译作微RNA, miRNA)来影响细胞周期。miRNA能够微调上千种人基因的表达。

当将Tudor-SN从人细胞中剔除时,几十种miRNA的水平上升了。提高这些miRNA的水平抑制促进细胞生长的基因的表达。通过让这些基因处于“开关”状态,细胞更加缓慢地从这种准备阶段进入到细胞分裂阶段。

论文共同第一作者、罗彻斯特大学医学与牙医学院生物化学与生物物理学系、RNA生物学中心助理教授Reyad A. Elbarbary博士(在Maquat实验室开展研究)说,“我们知道相比于健康的细胞,Tudor-SN在癌细胞中更加丰富,而且我们的研究提示着靶向这种蛋白可能抑制快速生长的癌细胞。”Elbarbary补充道,现存的阻断Tudor-SN的化合物可能是开发一种疗法的良好候选物。

2.Science:鉴定出暴食神经元
doi:10.1126/science.aam7100

在一项新的研究中,来自美国耶鲁大学医学院的研究人员发现激活大脑一个区域中的之前不与进食相关联的神经元能够让小鼠产生暴食行为。相关研究结果发表在2017年5月26日的Science期刊上,论文标题为“Rapid binge-like eating and body weight gain driven by zona incerta GABA neuron activation”。论文通信作者为耶鲁大学医学院神经外科研究员Anthony van den Pol,论文第一作者为耶鲁大学医学院神经外科研究员Xiaobing Zhang。

当被光探针激活时,大脑未定带(zona incerta)中的γ-氨基丁酸能神经元(GABA neuron)诱导小鼠重复性地回去进食。

当小鼠的大脑未定带区域被激活时,它们的体重大幅增加,但是当这种激活缺乏时,它们随后返回到正常体重。

3.Science:重大突破!首次绘制出人蛋白质组亚细胞定位图
doi:10.1126/science.aal3321; doi:10.1126/science.aan5955

在一项新的研究中,对人细胞中的蛋白是如何分布的首个分析结果揭示出大部分人蛋白能够在一个给定的细胞中的一个以上位置发现到。利用位于瑞典的细胞图谱(Cell Atlas),研究人员研究了人蛋白质组(对应着绝大多数蛋白编码基因)的空间分布,而且他们史无前例详细地描述了蛋白在多个细胞器和细胞亚结构中的分布。相关研究结果于2017年5月11日在线发表在Science期刊上,论文标题为“A subcellular map of the human proteome”。

在一个细胞中,细胞器形成一个封闭的空间。在这个空间中发生的化学反应完成细胞中的特定功能。鉴于这些功能与一组特定的蛋白紧密地关联在一起,了解人蛋白质组的亚细胞定位是理解人细胞的功能和内在机制的关键知识。

这项研究是由瑞典皇家理工学院副教授Emma Lundberg领导的。Lundberg及其团队产生了30多万张图片来系统性地确定人蛋白在体外培养的细胞系中的空间分布,并且在单细胞分辨率上将它们定位到细胞区域和亚结构中。

这种细胞图谱是人类蛋白图谱(Human Protein Atlas)计划10多年研究的结果,它是在2016年12月发起的。这项新的研究详细地分析了这几十万张图片。这些图片是作为一项国际合作行动的一部分产生的。这个国际合作行动也包括来自中国、韩国、印度、丹麦和德国的研究团队。

这些研究人员将由13,993种抗体靶向的总共12,003种蛋白定位到30个细胞区室和亚结构中的一个或多个,此外,他们还详述了13个主要细胞器的蛋白质组。具有最大蛋白质组的细胞器是细胞核(有6,930种蛋白)及其亚结构(如核小体和核小斑点),和细胞质(有4,279种蛋白)。

这篇发表的论文也包括英国剑桥大学剑桥蛋白组学中心Kathryn Lilley开展的一项比较研究:能够利用一种基于质谱的替代性映射策略验证这种基于抗体的免疫荧光显微分析结果。

令人关注的是,大约一半的蛋白在一个以上的细胞区室中发现到,这揭示出一群相同的蛋白存在于细胞中的功能上不相关的部分。这一发现进一步阐明了细胞的复杂性。

4.Science:证实大脑中的一个神经元环路起着指南针的作用
doi:10.1126/science.aal4835

在一项新的研究中,来自美国霍华德-休斯医学研究所的研究人员发现存在于果蝇大脑中间的一个神经元环路(a ring of neurons)起着指南针(compass)的作用,有助这种昆虫知道它在何处,它去过哪里和它将去往哪里。他们解释了他们如何扩展他们在两年前开始的研究,以及他们的发现可能对哺乳动物的内部导航意味着什么。相关研究结果于2017年5月4日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Ring attractor dynamics in the Drosophila central brain”。

正如这些研究人员注意到的那样,他们在两年前已发现大约50个神经元在果蝇大脑中间形成一个环路,并且这个神经元环路似乎起着导航的作用。从那之后,他们研究了这个神经元环路如何可能有助这种昆虫在环境中追踪其行踪。

为此,这些研究人员将果蝇固定在一根金属棒上,这根金属棒让它们呆在原处。他们随后在它们周围播放虚拟现实场景,模拟在它们的自然环境中的运动。当果蝇扇动翅膀试图在这种模拟的场景中飞行时,他们记录了这个神经元环路中的神经活性。他们发现在这个神经元环路中,单个神经元簇集会依据果蝇试图飞行的方向放电。

这些研究人员随后对这个神经元环路中的一些神经元进行基因修饰,从而使得当接受光线照射时,这些神经元会被激活。这允许他们操纵这些果蝇接受到的关于它们的飞行路线的信息。给这些神经元照射光线导致这些果蝇不能够在它们的环境中进行自我追踪,这强烈地提示着他们的观点是对的,即这个神经元环路类似于指南针。他们也开展了类似的实验:让这些果蝇在黑暗中飞行,结果发现尽管它们似乎分不清方向,但是并不清楚的是,这是由于他们的干扰,或者仅是因为它们在黑暗中具有较差的导航技巧。

5.Science:揭示启动子解链期间,RNA聚合酶运动过程
doi:10.1126/science.aam7858

RNA聚合酶(RNA polymerase, RNAP)发现基因组中的启动子元件,让DNA链分离(或者说解链),对模板DNA链进行转录,从而产生RNA。RNAP中的一种可移动的夹子在起始转录中发挥着关键性的作用。Andrey Feklistov等人利用小分子将细菌RNAP的夹子封锁在不同的构象中。当启动子DNA序列被分离开时,他们随后利用荧光探针监控结合。令人意料之外的是,他们发现这种夹子短暂地关闭以便启动DNA解链,接着它打开以便将单链DNA装载到这种酶的活性位点,此后它在模板DNA链附近关闭以便启动转录。(生物谷 Bioon.com)

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