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2017年12月1日Science期刊精华

来源:本站原创 2017-12-04 21:22


图片来自Science期刊。

2017年12月4日/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2017年12月1日)发布,它有哪些精彩研究呢?让小编一一道来。

1.Science:我国科学家解析出DNA修复关键组分Mec1-Ddc2的三维结构
doi:10.1126/science.aan8414


作为DNA损伤的第一个线索,一种被称作ATR激酶的蛋白激活细胞的内在修复系统。如今,在一项新的研究中,来自中国科技大学、中科院分子细胞科学卓越创新中心和南京农业大学的研究人员以前所未有的分辨率解析出这种蛋白的结构图,并开始理解它对DNA损伤作出的反应。相关研究结果发表在2017年12月1日的Science期刊上,论文标题为“ 3.9 Å structure of the yeast Mec1-Ddc2 complex, a homolog of human ATR-ATRIP”。

论文通信作者、中国科学技术大学生命科学博士生导师蔡刚(Gang Cai)教授和他的研究小组利用低温电镜技术解析出分辨率为3.9埃的Mec1-Ddc2复合物的结构图。这种复合物是在酵母中发现的,与人ATR蛋白及其细胞信号蛋白伴侣ATRIP存在同源关系。

据蔡教授介绍,ATR一直是潜在的治疗目标。这种高分辨率的结构信息揭示出ATR激酶的调节位点,当DNA损伤的第一个线索出现时,这些调节位点就会被激活。阐明这一机制可能有助开发新的治疗方法。

2.Science:重磅!肺瘤与骨髓之间的沟通促进肿瘤进展
doi:10.1126/science.aal5081; doi:10.1126/science.aar2640


如今,在一项新的研究中,来自美国麻省总医院(MGH系统生物学中心的研究人员描述了肺瘤与骨髓之间的“交谈”导致一种免疫细胞产生,这种免疫细胞迁移到这种肿瘤中并促进它进展。相关研究结果发表在2017年12月1日的Science期刊上,论文标题为“Osteoblasts remotely supply lung tumors with cancer-promoting SiglecFhigh neutrophils”。

最近的研究提示着肿瘤浸润性髓样细胞最初是在骨髓中产生的。在当前的研究中,这些研究人员进一步研究了骨髓活性是否在身体另一部分的癌症(比如肺癌)存在时发生了变化。他们的初步实验发现骨髓活性在两种常见的肺癌小鼠模型和70%的肺癌患者中增加了,即便未发生骨转移,也是如此。相比于未患癌的小鼠,在肺瘤小鼠的骨髓内,成骨细胞(osteoblast)---产生和重塑骨组织的细胞---的数量和活性增加了;降低这些肺瘤小鼠中的成骨细胞数量不仅会限制嗜中性粒细胞浸润到肿瘤中,而且也会干扰肿瘤进展。

通过研究这些肿瘤浸润性嗜中性粒细胞,这些研究人员揭示出两种嗜中性粒细胞群体能够基于蛋白SiglecF的表达来加以区分。相比于其他的嗜中性粒细胞,表达高水平SiglecF的嗜中性粒细胞堆积依赖于骨中的成骨细胞数量。他们发现这些高水平SiglecF的嗜中性粒细胞促进癌症浸润。它们表现出很多与肿瘤进展相关的很多功能;它们在小鼠肿瘤中的存在显著地加快癌症生长,而且在人肺瘤中,一种高水平SiglecF的嗜中性粒细胞特征与较差的患者存活相关联。

通过寻找将一种激活信号从肺瘤转移到成骨细胞中从而诱导高水平SiglecF的嗜中性粒细胞产生的因子,这些研究人员揭示出一种被称作sRAGE的分子。他们在肺瘤小鼠的血液中发现这种可溶性的因子高水平地存在着,这能够促进成骨细胞的激活,并且导致体外培养的细胞中的嗜中性粒细胞成熟。

3.Science:揭示243种激酶抑制剂的作用靶标
doi:10.1126/science.aan4368


激酶抑制剂的使用能够成功地延缓某些癌症中的肿瘤生长。当前有超过350种激酶抑制剂正用于临床试验中,它们中的37种已被批准用于治疗。在很多情形下,单个激酶抑制剂的作用机制是未知的。很多激酶抑制剂在癌细胞中具有不同的功能靶点,因此它们的应用可能比之前想象的更加广泛。

在一项新的研究中,来自德国慕尼黑工业大学等研究机构的研究人员采取了一种独特的方法来阐明这些激酶抑制剂特异性地靶向哪些激酶和细胞信号通路:在超过6000小时的质谱分析中,他们分析了243种临床上测试过的激酶抑制剂与上百种激酶之间的相互作用。他们在接近生理条件下研究了这些激酶抑制剂的活性。他们不是利用基因工程产生的激酶进行测试,而是分析了白血病、脑瘤、结肠癌细胞对这些激酶抑制剂作出反应时的全部细胞内含物。通过这种方式,他们能够系统性地绘制出激酶-激酶抑制剂相互作用图谱。相关研究结果发表在2017年12月1日的Science期刊上,论文标题为“The target landscape of clinical kinase drugs”。

在这种图谱中,这些研究人员发现了之前与激酶抑制剂药物不相关联的新型激酶。作为其中的一种新型激酶,MELK已被鉴定为某些肺癌预后不良的生物标志物。论文通信作者、慕尼黑工业大学蛋白质组学与生物分析学主任Bernhard Küster说,“令人惊讶的是,一些测试过的激酶抑制剂能够阻断MELK活性。”这些研究人员也鉴定出几种MELK-激酶抑制剂复合物的精确分子结构,这就为开发优化的MELK抑制剂奠定了基础。

4.Science:宿主DNA酶阻止中性粒细胞胞外陷阱阻塞血管
doi:10.1126/science.aam8897; doi:10.1126/science.aar2428


中性粒细胞胞外陷阱(neutrophil extracellular traps, NETs)是经过精选的分泌蛋白和细胞质蛋白修饰的染色质网格,用于捕获和中和微生物。然而,它们的不恰当释放可能通过促进炎症和血栓形成造成更多的伤害。Miguel Jiménez-Alcázar等人报道两种脱氧核糖核酸酶(DNase, DNA酶),即DNASE1和DNASE1L3,在降解循环NETs中发挥着部分冗余的作用。缺乏这两种酶的基因敲除小鼠不能够耐受慢性中性粒细胞增多,而且在血管受到NETs阻塞后会快速地死亡。此外,当这两种酶不存在时,败血症期间由血管堵塞引起的损伤会进一步加重。

5.Science:揭示翼龙与鸟类具有更多的相似性
doi:10.1126/science.aan2329; doi:10.1126/science.aao6493


翼龙和鸟类之间的生态趋同性(ecological convergence)经常被提及,但是这两者在多大程度上具有相同的行为是存在争议的。Xiaolin Wang等人描述了一个具有100多个形成化石的翼龙蛋的地方,这些翼龙蛋化石揭示出刚孵出的翼龙可能不像之前所认为的那样孵出时就能立刻走动(precocial)。再者,多个翼龙蛋覆盖在一起提示着翼龙可能表现出繁殖位点忠诚性,类似于繁殖后代的海鸟。因此,翼龙和鸟类的相似性并不仅仅存在于翅膀中。

6.Science:利用光氧化还原催化剂让药物化合物标记上氘或氚
doi:10.1126/science.aap9674

在药物开发过程中,研究候选化合物在生物学上如何被吸收和降解是非常重要的。追踪药物命运的一种常用技术是利用更重的氢同位素(氘或氚)对它的分子结构进行标记。Yong Yao Loh等人开发出一种光催化的方法将这些氢同位素标签放置在氮附近的烷基碳上。这种方法依赖于通过酸碱化学反应将来自重水源的较重氢同位素整合到硫醇中。接着,一种光氧化还原催化剂从这种烷基碳上剥夺一个氢原子(即最轻的氢同位素---氕),这种硫醇参与自由基化学反应,将氘或氚转移到这种氢原子所在的位置上。

7.Science:揭示扇贝眼睛的成像镜形成机制
doi:10.1126/science.aam9506


我们通常认为眼睛具有一个或多个晶状体,用于将入射光聚焦到诸如我们的视网膜之类的表面上。但是,也能够利用镜子阵列来聚焦光线,正如通常在望远镜中所做的那样。一个生物学的例子就是扇贝,它能够有多达200个反射眼睛,将光线聚焦到两个视网膜上。Benjamin A. Palmer等人发现扇贝的空间视觉是通过精确控制鸟嘌呤砖块(tiles of guanine)的大小、形状和包装密度来实现的,这些鸟嘌呤砖块构成扇贝每只眼睛后面的一种成像镜。

8.Science:揭示功能性海洋生物地理学特征
doi:10.1126/science.aan5712; doi:10.1126/science.aar3431


基因组学和转录组学数据充分代表了海洋生态系统。这些数据并不经常用于测试探索海洋生物地理学或生物地球化学特征的生态系统模型中。V. J. Coles等人建立了一个模型,在这种模型中,具有不同功能的基因被分配到不同组的模拟微生物。 与从亚马逊河羽流收集的微生物数据相比,具有现实生物地理学和生物地球化学特征的微生物群体出现在这种模型中。 然而,功能性组成超出了分类学的细节,而且不同的共同进化的微生物群体组成出现了,从而提供了相似的生物地球化学结果。(生物谷 Bioon.com)

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