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2017年9月29日Science期刊精华

来源:本站原创 2017-10-06 23:52


图片来自Science期刊。

2017年10月6日/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2017年9月29日)发布,它有哪些精彩研究呢?让小编一一道来。

1.Science:重磅!CRISPR/Cas9为寻找靶DNA序列的灵活性付出时间代价
doi:10.1126/science.aah7084


在一项新的研究中,来自瑞典乌普萨拉大学的一个研究小组发现被称为“分子剪刀(molecular scissors)”的CRISPR-Cas9如何能够在基因组中寻找特定的DNA序列。Cas9已经在生物技术领域有了很多应用,也有望给医学带来革命性的变化。这些研究发现表明如何改进Cas9使得这种分子剪刀变得更加快速和更加可靠。相关研究结果发表在2017年9月29日的Science期刊上,论文标题为“Kinetics of dCas9 target search in Escherichia coli”。

论文通信作者Johan Elf说,“大多数寻找DNA密码的蛋白能够仅通过检测DNA双螺旋的外面来识别特定的序列。Cas9能够搜索任何一种DNA密码,但是要确定这种分子是否位于合适的位点上就必须打开DNA双螺旋,将寻找到的序列与编程的密码进行比较。令人难以置信的是,它能够搜索整个基因组,而且不需要使用任何能量。”

这些研究人员开发出两种新的方法来测量Cas9找到它的靶序列需要多长时间。第一种方法表明Cas9花6个小时的时间搜索细菌基因组(400万个碱基对)。这种有点不可能的结果也能够通过第二种独立的方法加以验证。所发现的这种时间也与Cas9用来测量每个位点花费的毫秒数(能够通过实时地追踪标记的Cas9分子加以测量)相吻合。

Elf说,“这些研究结果给我们提供了我们如何可能实现这种解决方案的线索。关键在于PAM序列,它们决定着Cas9打开DNA双螺旋的位置和频率。不需多次打开DNA双螺旋的分子剪刀不仅更加快速地发现它们的靶序列,而且也会降低副作用产生的风险。”

2.Science:揭示催产素促进社交能力机制
doi:10.1126/science.aan4994; doi:10.1126/science.aao7192


为什么与我们的朋友一起出去玩这么有趣?为什么有些人如此善于交际,而另一些人则是孤独者,或者似乎对与他人的互动完全过敏?

在一项新的研究中,来自美国斯坦福大学、约翰霍普金斯大学和澳大利亚弗洛里神经科学与心理健康研究所的研究人员开始提供一种答案:通过当社交发生时提供愉悦的感觉,准确地查明大脑中促进社交的区域和过程。这些发现指出了潜在地有益于人们(比如那些患有自闭症或精神分裂症的人,这些人非常讨厌社交)的方法。相关研究结果发表在2017年9月29日的Science期刊上,论文标题为“Gating of social reward by oxytocin in the ventral tegmental area”。

这项研究详细地阐述了一种被称作催产素(oxytocin)的物质在培养和维持社交能力中的作用。论文通信作者是斯坦福大学精神病学与行为科学系副主任Robert Malenka教授。论文第一作者是Lin Hung博士。

3.两篇Science揭示操纵蚊子肠道细菌有望控制疟疾传播
doi:10.1126/science.aan5478; doi:10.1126/science.aak9691


在两项新的研究中,研究人员报道生活在蚊子肠道中的有益细菌能够有助孵化出抵抗疟疾的蚊子--这两项有点偶然的发现,如果取得成功,也许有一天会提供一种新的方法来阻止疟疾。相关研究结果都发表在2017年9月29日的Science期刊上,第一项研究的论文标题为“Driving mosquito refractoriness to Plasmodium falciparum with engineered symbiotic bacteria”,论文通信作者为中国科学院上海植物生理生态研究员、博士生导师王四宝(Sibao Wang)博士和美国约翰霍普金斯大学疟疾研究员Marcelo Jacobs-Lorena。第二项研究的论文标题为“Changes in the microbiota cause genetically modified Anopheles to spread in a population”,论文通信作者为约翰霍普金斯大学布隆伯格公共卫生学院微生物学教授George Dimopoulos。

在第一项研究中,Jacobs-Lorena团队发现了一种奇怪的细菌菌株,这种菌株很容易地在蚊子间传播。这种被称作Serratia AS1的细菌菌株生活在蚊子的肠道和卵巢中。不同于其他的蚊子肠道细菌的是,雄性蚊子在交配期间将这种菌株传播给雌性蚊子,而雌性蚊子能够将它传播给它们的后代。

通过遗传手段改变这种细菌菌株,让它们释放一些抗疟疾化合物就可在不伤害蚊子的情形下抑制疟原虫生长。这些研究人员给少量的蚊子喂食这些已准备好的菌株,让它们与实验室中正常的蚊子进行交配。足够确信的是,整个下一代蚊子都携带着抑制疟原虫的菌株。

在第二项新的研究中,Dimopoulos团队和王四宝团队取得一项更加奇怪的发现。他们改变蚊子的一个免疫基因,使得该基因更加活跃,从而协助蚊子更好地抵抗疟疾。

从某种角度而言,这种微小的基因变化也改变了蚊子正常条件下的肠道细菌,使得它们对配偶更有吸引力。Dimopoulos说,经过修饰的雄性蚊子开始寻找未经过修饰的雌性蚊子,而且未经过修饰的雄性蚊子则寻找经过修饰的雌性蚊子。

这一理论的原理在于抑制肠道细菌会改变蚊子的气味。无论进行何种解释,Dimopoulos实验室的一群蚊子在7年内都保持这种疟疾抵抗性。

4.Science:挑战常规!两步骤导致细胞永生化和癌症
doi:10.1126/science.aao0535;doi:10.1126/science.aao6963


有助让细胞永生化的突变对肿瘤产生是至关重要的,但是在一项新的研究中,来自美国加州大学伯克利分校等研究机构的研究人员指出细胞变成永生化远比原来想象的更为复杂。相关研究结果于2017年8月17日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Mutations in the promoter of the telomerase gene TERT contribute to tumorigenesis by a two-step mechanism”。

鉴于端粒随着细胞年龄的增加而变短,科学家们从理论上认为,从不会衰老的癌细胞通过产生细胞在正常情形下不会产生的端粒酶而变得永生化,从而是得这些细胞永久性地保持较长的端粒。经估计,90%的恶性肿瘤利用端粒酶实现永生化,而且提出的多种癌症疗法都着重关注降低端粒酶在肿瘤中的产生。

在这项新的研究中,这些研究人员以体外培养的基因组工程细胞为实验对象研究了永生化过程,而且当皮肤细胞从痣进展为恶性黑色素瘤时,也追踪了它们,结果提示着端粒酶在癌症中起着更为复杂的作用。

论文通信作者、加州大学伯克利分校分子与细胞生物学助理教授Dirk Hockemeyer说:“我们的研究结果对如何考虑促进癌症产生的最早过程和将端粒酶作为治疗靶点产生影响。这也意味着端粒生物学在癌症产生的早期阶段发挥的作用已被极大地忽视。我们在黑色素瘤中的发现很可能也适合其他的癌症类型,这也就意味着人们会更加仔细地研究较早的端粒缩短作为一种肿瘤抑制机制所发挥的作用。”

5.Science:揭示ZATT介导TOP2酶-DNA偶联物解体机制
doi:10.1126/science.aam6468


拓扑异构酶2(TOP2)产生DNA双链断裂来调节DNA拓扑结构,在复制和转录等过程中发挥至关重要的作用。TOP2与DNA之间形成的一种被称作TOP2cc的共价复合物是这种反应的一种中间物,能够利用药物加以捕获。Matthew J. Schellenberg等人展示了SUMO连接酶ZATT利用酶TDP2(tyrosyl-DNA phosphoesterase 2)促进TDP2招募到SUMO化(即类泛素化)TOP2 上并且增强TDP2的水解酶活性,从而让TOP2cc解体。

6.Science:海啸触发海洋生物跨越海洋
doi:10.1126/science.aao1498; doi:10.1126/science.aao5677


当海岸生态系统受到受到风暴或海啸影响时,生物能够通搭乘着漂浮的碎屑跨越海洋。然而,这样的事件很难观察到,更不用说进行量化了。James T. Carlton等人绘制了在2011年日本东部发生地震和海啸后,海岸线海洋生物跨过太平洋的漂浮旅程图。它们当中的将近300种主要的无脊椎动物到达美国西北太平洋沿岸,而且大多数通过附着到人造结构的残留物上到达。(生物谷 Bioon.com)

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