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2017年9月1日Science期刊精华

来源:本站原创 2017-09-11 22:17


图片来自Science期刊。

2017年9月11日/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2017年9月1日)发布,它有哪些精彩研究呢?让小编一一道来。

1.Science:发现神经胶质细胞在大脑发育中起着重要作用
doi:10.1126/science.aan3174; doi:10.1126/science.aao2991


在一项新的研究中,来自美国纽约大学的研究人员发现大脑发育的一个意料之外的来源。这一发现为构建神经系统提供新的认识。他们证实神经胶质细胞(glia),即一类长期以来被认为是 支持细胞的非神经元细胞,实际上在大脑的神经细胞发育中发挥着至关重要的作用。相关研究结果发表在2017年9月1日的Science期刊上,论文标题为“Glia relay differentiation cues to coordinate neuronal development in Drosophila”。

大脑是由两种广泛的细胞类型---神经细胞(或者说神经元)和神经胶质细胞---组成。神经胶质细胞是非神经细胞,占大脑容量的一半以上。鉴于神经胶质细胞在大脑的细胞组成中占据多数 ,这些研究人员猜测它们可能在大脑发育中发挥着一种重要的作用。

为了研究这一点,他们探究了果蝇的视觉系统。果蝇是这类研究的一种强大的模式生物,这是因为它的视觉系统类似于人类的视觉系统,具有重复的微型回路来检测和加工整个视野范围内的 光线。这种动态变化对科学家们而言是特别令人关注的,这是因为当大脑发育时,它必须协调视网膜中的神经元增加和大脑较远区域中的其他神经元。

在这项研究中,这些研究人员发现神经元发育协调是通过神经胶质细胞群体实现的,这些神经胶质细胞将来自视网膜的信号接力传递到大脑中,从而将大脑中的细胞变成神经元。

2.Science:旧药新用途!治疗肺部疾病的药物有望抵抗帕金森病
doi:10.1126/science.aaf3934; doi:10.1126/science.aao2992


在一项新的研究中,来自美国、加拿大、德国和挪威的研究人员发现某些抗哮喘药物中的化合物似乎能够抑制参与帕金森病的一个基因(即SNCA,编码α-突触核蛋白)的活性,因而可能能够 被用来抵抗帕金森病。这些化合物被称作β2肾上腺素能受体激动剂(beta-2 adrenergic agonists),主要是在通过扩张气道治疗哮喘和某些其他的肺部疾病的药物中发现的。它们包括沙丁 胺醇(albuterol)和奥西那林(metaproterenol)等药物。不过,他们提醒道,他们的发现仅是第一步,在能够开发任何新的帕金森病疗法之前,人们还需开展更多的研究。相关研究结果发 表在2017年9月1日的Science期刊上,论文标题为“β2-Adrenoreceptor is a regulator of the α-synuclein gene driving risk of Parkinson’s disease”。

很多帕金森病患者的大脑具有被称作路易氏体(Lewy bodies)的蛋白团块堆积物。它们主要是由α-突触核蛋白组成的。人们已正在尝试着开发靶向α-突触核蛋白的药物。不过,Scherzer团 队采取了一种不同的方法。他们对1100多种化合物(从处方药到维生素和草药)进行筛选以便发现抑制SNCA基因活性的化合物。结果表明β2肾上腺素能受体激动剂是赢家。

接着,这些研究人员寻求一种挪威数据库的帮助,这种数据库可追踪挪威的所有处方药。在400多万人当中,Scherzer团队鉴定出60多万人服用了抗哮喘药沙丁胺醇。

总体而言,相比于未服用沙丁胺醇的人,这些人在11年的时间里患上帕金森病的几率降低了三分之一。相反之下,曾经服用过降血压药物普萘洛尔(propranolol)的人患上帕金森病的风险增 加一倍。

普萘洛尔是一种β受体阻滞剂,即一类通常被用来治疗高血压和心脏病的药物。Scherzer说,这些研究人员发现β受体阻滞剂可能实际上增加SNCA基因的活性。不过,他强调到,这些发现并 未证实抗哮喘药物会阻止帕金森病,也未证实β受体阻滞剂会导致帕金森病。他说,“还需开展临床试验来证实存在因果关系。”

3.Science:发现一种海藻光致酶直接利用蓝光将脂肪酸转化为烃类化合物
doi:10.1126/science.aan6349; doi:10.1126/science.aao4399


在一项新的研究中,法国研究人员发现一种海藻光致酶(algal photoenzyme)利用蓝光将脂肪酸转化为烃类化合物。这一发现有可能为人们提供一种新的方法来制造烃类化合物能源。相关研 究结果发表在2017年9月1日的Science期刊上,论文标题为“An algal photoenzyme converts fatty acids to hydrocarbons”。

在基于生物学的制造过程中使用光催化作用是比较罕见的。这主要是因为缺乏对光线作出反应的生物材料。显著的是,很多有机体确实会对光线作出反应,但是这些有机体很少使用将光线作 为直接能源的酶。在这项新的研究中,这些研究人员发现一种例外:一种利用蓝光和核黄素辅因子将脂肪酸转化为烃类化合物的海藻光致酶。可想象得到的是,如果能够扩大这种过程的规模 ,那么所产生的烃类化合物有可能作为能源加以使用。

这种酶是在小球藻(Chlorella variabilis)中发现到的,被称作这些研究人员称为脂肪酸光脱羧酶(fatty acid photodecarboxylase, FAP),而且它是与辅因子黄素腺嘌呤二核苷酸 (flavin adenine dinucleotide, FAD)一起发挥作用的。他们发现FAP酶的作用机制是将黄素的生物催化性质和光受体性质结合在一起,通过自由基化学催化脂肪酸,移除脂肪酸中的羧基, 从而形成烃类化合物。

4. Science:肠道菌群通过NFIL3和生物钟调节人体脂肪代谢
doi:10.1126/science.aan0677


在一项新的研究中,来自美国德克萨斯大学西南医学中心、日本理化学研究所、东京理科大学的研究人员发现肠道菌群可以通过NFIL3和昼夜节律生物钟调节人体脂肪代谢。相关研究结果发表 在2017年9月1日的Science期刊上。

受到白细胞介素3(IL3)控制的上皮细胞昼夜节律核转录因子(NF)NFIL3是由Nfil3基因编码的蛋白质,为肠道关键代谢活动中枢。本研究发现,某些肠道菌群产生的鞭毛蛋白和脂多糖,通 过固有淋巴细胞3(ILC3)、信号转导及转录激活蛋白3(STAT3)、上皮细胞时钟,调控NFIL3昼夜循环,继而控制脂肪代谢通路的昼夜波动,该通路能调控脂肪的吸收并将其输送到肠道上皮 细胞。

5.Science:全球气候决定叶片大小
doi:10.1126/science.aal4760


不同种植物的叶片大小相差可达10万倍。Ian J. Wright等人通过对多地点、大量物种的叶片及气候条件进行系统定量分析,就叶片能量输入与输出建立模型,发现昼夜叶片与空气间温差对叶片大小的地理分布起决定作用。

6. Science:解析出完整的转录延伸复合物结构
doi:10.1126/science.aan8552; doi:10.1126/science.aao4754


真核生物的mRNA转录是一种由RNA聚合酶II(Pol II)介导的多步骤过程。Pol II与几种其他的因子结合在一起,形成一种促进转录延伸的延伸复合物。Haruhiko Ehara等人利用X射线晶体分 析技术和冷冻电镜技术解析出这种延伸复合物的高分辨率结构。多种延伸因子分布在Pol II的表面上,并且建立RNA进入通路和DNA进入或退出通道,从而促进新生的转录本转移和DNA解旋或重 旋。因此,这种延伸复合物采取一种稳定的适合于渐进性转录的结构。

7.Science:微管组装中心在小鼠早期胚胎中指导胞内蛋白转运
doi:10.1126/science.aam9335


诸如细胞分裂和形态发生之类的细胞功能依赖于微管,当微管生长时,微管组装中心(microtubule-organizing center)作为锚定位点。尽管在大多数动物细胞中,中心体组装这种微管细胞 骨架,但是这种细胞器在早期发育中并不存在。利用活细胞成像技术,J. Zenker等人发现早期胚胎中的细胞是由稳定的微管桥(microtubule bridges)连接在一起,这些微管桥指导它们内 部的微管生长。来自这些微管桥的微管有助引导关键蛋白(包括E-钙黏蛋白)转运到细胞膜中,从而控制早期发育期间的细胞极化。

8.Science:解析出可溶性的NAD+还原性[NiFe]-氢化酶的结构
doi:10.1126/science.aan4497


氢气代谢有机体利用[NiFe]-氢化酶催化氢气氧化。作为一类[NiFe]-氢化酶,可溶性的NAD+还原性[NiFe]-氢化酶(NAD+-reducing soluble [NiFe]-hydrogenase, SH)将NAD+还原与氢气氧化 偶联在一起。Y. Shomura等人解析出来自氢气氧化菌的SH在空气氧化状态下和在活性的还原状态下的结构。在这种还原状态下,SH中的NiFe催化中心具有与其他的[NiFe]-氢化酶相同的配体配 位。然而,这种空气氧化的活性位点具有一种异常的配位构型,从而阻止氧气接触这种位点,因而可能阻止不可逆的氧化。

9. Science:新技术可解决遗传性不育问题
doi:10.1126/science.aam9046


众所周知,我们的性别是由X染色体与Y染色体决定的,通常情况下,女性具有两条X染色体,而男性具有一条X与一条Y染色体,但在罕见情形下也会出现男孩子存在多余一条X或一条Y染色体的 情况。含有三条性染色体的人由于难以形成成熟的精子,因此无法生育。

在最近一项发表在《Science》杂志上的一篇文章中,来自Francis Crick研究所的研究者们发现能够移除多余染色体,从而帮助生育的方法。如果这一发现能够适用于人体水平,那么将会对 患有Klinefelter综合征(XXY)以及双Y征(XYY)的患者提供生育子女的希望。

研究者们首先分离了XXY小鼠以及XYY小鼠耳部的一部分组织,进而收集得到了其中的成纤维细胞。通过体外诱导使其回到干细胞状态。在这一过程中,作者们发现一部分细胞失去了其中的一 条性染色体。利用已有的方法,他们利用特殊的化学信号指导这些干细胞分化形成生殖细胞,当注入患病雄鼠的睾丸组织中后,它们能够形成成熟的精子,并且能够成功地得到健康的、可育 的后代。

此外,在初步的试验中,作者同样发现Klinefelter征患者体内分离到的成纤维细胞在诱导回到干细胞状态时也会丢失一条性染色体。(生物谷 Bioon.com)

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2017年8月25日Science期刊精华
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