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2017年7月28日Science期刊精华

来源:本站原创 2017-07-30 10:37


图片来自Science期刊。

2017年7月30日/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2017年7月28日)发布,它有哪些精彩研究呢?让小编一一道来。

1.Science:重磅!ChromEM技术挑战染色体组装经典模型
doi:10.1126/science.aag0025; doi:10.1126/science.aao1893


在一项新的研究中,来自美国加州大学圣地亚哥分校和沙克生物研究所的研究人员开发出一种新的被称作ChromEM的电镜样品染色方法,从而能够在透射电子显微镜下直接观察细胞核中的染色质结构。这种方法的关键在于一种名为DRAQ5的特殊DNA荧光染料。这种染料不仅可以对DNA进行荧光标记,而且在遭受激发后,能够让二氨基联苯胺(DAB)发生光氧化,从而使得DAB多聚化,从而提高细胞核内的DNA电子密度,这样就可以电子显微镜下清晰地观察细胞中的DNA。总之,ChromEM技术消除了在材料准备过程中可能对DNA产生的干扰,让染色质尽可能地保持它们最原始的状态。

这些研究人员利用ChromEM方法观察了处于分裂间期的人类小气道上皮细胞(SAEC)的染色质结构,并且重建了细胞核中的染色质三维结构。令人吃惊的是,他们并没有看到经典模型中的直径为30nm的染色质纤维和120nm 的染色质丝,相反,他们发现染色质在整个细胞核中并非均一分布,位于细胞核周围、单位体积下染色质浓度相对较高的异染色质区,和在细胞核中心、染色质浓度相对较低的常染色质同时存在。此外,他们还发现,无论在细胞核什么部位,染色质纤维的直径都惊人地一致落在5-24nm范围内。这些无序的纤维在镜下具有各种各样的结构,有的呈直线形堆积,有的螺旋形盘曲,有的两条纤维相互平行聚在一起,有的组成环状。

为了确认这种情形是否仅在人SAEC中发生,这些研究人员同样地利用ChromEM方法观察了分裂活跃的人类骨肉瘤细胞系,结果发现处于有丝分裂期的染色质纤维直径也同样落在5-24nm的范围内,并且与分裂间期细胞相同,并没有观察到30nm或直径更大的染色质结构。

2.Science:作为色氨酸代谢物的犬尿氨酸类物质影响着锻炼、炎症和精神健康
doi:10.1126/science.aaf9794


我们的肠道受伤,我们感到痛苦。如此不同的现象在机制上存在关联,但是是如何关联的呢?Igor Cervenka等人综述了膳食中的色氨酸被代谢为犬尿氨酸类物质(kynurenines)时涉及的多种通路。这些代谢物分布到整合了哺乳动物生理学的多个方面的体内平衡网络。依赖于生理环境,犬尿氨酸影响着健康和肠道疾病、炎症和癌症进展等疾病状态。再者,它们能够调节锻炼、情绪和神经元兴奋性的影响,并且最终与微生物群进行通信。

3.Science重磅:肿瘤MMR基因缺陷可以预测PD-1抑制剂抗癌疗效!
doi:10.1126/science.aan6733; doi:10.1126/science.aao1894


直到最近,PD-1抑制剂仅仅被批准用于治疗一少部分癌症,如直肠癌等。但是一项最新的临床研究发现肿瘤的某些特定基因缺陷可以作为预测癌症病人对PD-1抑制剂免疫疗法反应程度的临床标记物。

作者解释说,由于临床上关于这些基因缺陷的检测非常容易进行,因此这些结果表明这些基因缺陷可以作为预测肿瘤对免疫疗法反应程度的新型护理标准,可以帮助医生更高效地找到可能对这些免疫疗法产生反应的病人。这项临床试验含有86名患12种不同癌症的病人,Dung Le等人发现免疫治疗药物派姆单抗(抗PD-1抗体)对多种癌症都有疗效。

派姆单抗的治疗成功控制了66名病人的病情进展,甚至有18名病人的肿瘤完全消失。而这些产生响应的病人肿瘤组织中的错配修复(MMR)这种基因组修复通路均存在基因缺陷。PD-1抑制剂能够增强免疫系统攻击恶性肿瘤细胞表面多种叫做肿瘤抗原的异常蛋白,这些蛋白都由于肿瘤固有的不稳定基因组而产生的并富集在肿瘤细胞表面。

研究人员对来自12019名患有32种不同肿瘤的病人组织样品基因组测序数据进行了分析,他们发现PD-1抑制剂每年可能对美国超过60000例MMR缺陷的癌症病人有效。尽管试验还在进行中,但是有11名病人已经停止了治疗,他们保持没有任何癌症症状以及癌症复发的症状的平均时间已经长达8.3个月。

4.Science:利用可切换形状的DNA机器储存信息
doi:10.1126/science.aan3377; doi:10.1126/science.aao0599

在一项新的研究中,来自中国上海交通大学、美国艾默理大学和普渡大学的研究人员利用DNA构建出简单的机器,这种机器是由DNA阵列组成,这些DNA阵列由可逆地在两种不同的形状之间进行切换的模块化DNA结构单元组装而成。他们说,这些DNA机器可能被用来制造纳米传感器或放大器。潜在地,它们可能经组合后形成逻辑门,即分子计算机的零件。相关研究结果于2017年6月22日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Reconfiguration of DNA molecular arrays driven by information relay”。论文通信作者为艾默理大学-佐治亚理工学院库尔特生物医学工程系助理教授Yonggang Ke博士、上海交通大学电子信息与电气工程学院科学家Jie Song和普渡大学化学系Chengde Mao。

这些DNA阵列的结构单元利用DNA双螺旋堆栈在一起时获得的能量保持稳定性。为了保持稳定,这些结构单元的四个片段能够肩并肩地在两种不同的方向上成对排列。通过让一条DNA链在一个DNA阵列的边缘延伸出来,这些研究人员构建出一种外部触发器。当加入这条DNA链时,它挤压位于边缘的结构单元,从而改变其形状。

为了可视化观察这些DNA阵列,这些研究人员采用了原子力显微镜。他们构建出长方形的11x4 DNA阵列和11x7 DNA阵列,加入触发链,随后能够观察到这种多米诺骨牌效应从位于拐角处的结构单元传播到DNA阵列的其余部分。

通过在这些DNA阵列上设计断裂点,就能够在选定的位点上停止或重新开始它们的多米诺骨牌效应。这些结构单元的形状转化可通过温度或化学变性剂加以调节。

5.Science:开发出一种强韧的组织粘合剂,或可用于伤口修复
doi: 10.1126/science.aah6362


组织粘合剂被用作缝线或缝钉的替代物,而且对健康组织的损害更少。但是它们具有较低的生物相容性和它们的机械性能与组织具有较差的匹配性。J. Li等人将一种粘合表面与一种柔性基质结合在一起,开发出一种具有合适的粘附水平的粘合剂,而且这种粘合剂能够在周围的组织一起移动。这种粘合剂在血液存在时是有效果的,因而可能用于伤口修复。

6.Science:揭示出一种高效降解部分合成蛋白的新机制
doi:10.1126/science.aam7787


当蛋白翻译失败时,不完整的新生多肽被高度保守的核糖体相关质量控制复合物(ibosome-associated quality control complex, RQC)靶向降解。RQC复合物中的组分发生突变会导致细胞水平上的应激和生物水平上的神经退化。近期的研究已证实RQC复合物通过一种异常的延伸反应,对部分合成蛋白(partially synthesized protein)的羧基端丙氨酸/苏氨酸尾巴(C-terminal alanine and threonine tail, CAT尾巴)进行标记。通过以酵母为实验对象,Kamena K. Kostova等人阐明了这个过程的作用。CAT尾巴是一种确保部分合成蛋白遭受降解的错误保护机制。这种延伸过程似乎将赖氨酸从核糖体出口通道“推”出去,这就给这些赖氨酸标记上泛素降解信号。

7.Science:揭示出手工技能背后的物种依赖性的皮质-运动神经元连接调控机制
doi:10.1126/science.aan3721


相比于啮齿类动物,手工技能在灵长类动物中得到更好的发展。这种差异部分上归结于大脑中的运动神经元控制上的物种特异性差异。Zirong Gu等人利用多种方法评价了新生小鼠中的潜在的皮质脊髓束投射(corticospinal tract projection)。这些投射在出生后短暂地存在,但在出生后头两周内因神经丛蛋白A(plexin A)的作用而消失。神经丛蛋白A属于Semaphorin受体家族。在突变小鼠中,靶向剔除Semaphorin受体会阻止皮质脊髓束投射清除和脊髓运动神经元中的功能性单突触输入。(生物谷 Bioon.com)

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