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2018年6月29日Science期刊精华

来源:本站原创 2018-07-07 12:21

2018年7月7日/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2018年6月29日)发布,它有哪些精彩研究呢?让小编一一道来。
图片来自Science。

1.Science:巨噬细胞是维持乳腺干细胞的活性所必需的
doi:10.1126/science.aan4153; doi:10.1126/science.aau1394


干细胞微环境(stem cell niche, 也译作干细胞壁龛)在调节关键性的干细胞性质(包括自我更新、分化和细胞命运变化)中起着至关重要的作用。虽然几种器官中的干细胞微环境已得到很好描述,但是乳腺干细胞(mammary gland stem cell, MaSC)微环境的细胞特征和分子特征在很大程度上仍未得到充分研究。乳腺基质细胞群体---包括成纤维细胞、巨噬细胞和其他的免疫细胞---对乳腺发育是比较重要的,并且与MaSC微环境的功能有关。然而,导致乳腺基质细胞依赖性的MaSC活性调节的信号机制仍然是未知的。深入认识MaSC与它们的微环境细胞之间的交谈对理解正常的组织稳态和乳腺癌等疾病状况是非常重要的。

在一项新的研究中,来自美国和荷兰的研究人员着重关注一种被称作Dll1的Notch配体,这是因为这种Notch配体在富含MaSC的乳腺上皮细胞(mammary epithelial cell, MEC)群体中高度表达。在乳腺上皮细胞中进行Dll1条件性敲除会导致乳腺发育期间的分支形态发生(branching morphogenesis)显著延迟,而且会导致怀孕和哺乳期间的肺泡形成不足,这提示着Dll1介导的通路在乳腺发育中起着关键性的作用。相关研究结果发表在2018年6月29日的Science期刊上,论文标题为“Notch ligand Dll1 mediates cross-talk between mammary stem cells and the macrophageal niche”。

这些研究人员发现不论是处女小鼠还是怀孕小鼠,Dll1条件性敲除小鼠在不同的乳腺发育阶段具有下降的MaSC数量。再者,他们利用Dll1报告小鼠发现Dll1表达富集在MaSC中,而且Dll1阳性MaSC要比Dll1阴性MaSC具有更大的再生潜力。对Dll1-Cre-ERT2;dTomato报告小鼠进行谱系追踪揭示出Dll1阳性MaSC能够产生乳腺基底细胞和管腔细胞。Dll1条件性敲除小鼠表现出显著下降的乳腺巨噬细胞数量。乳腺巨噬细胞具有的分子特征包括Wnt和Notch信号通路中的组分富集,这就使得它们不同于其他组织中的巨噬细胞。Dll1结合乳腺巨噬细胞表面上的Notch2和Notch3,从而激活Notch信号,这是维持MaSC微环境中的巨噬细胞数量和它们的促进MaSC的活性所必需的。利用一种MaSC-巨噬细胞共培养系统,他们也证实MaSC表达的Dll1诱导巨噬细胞中的Wnt配体(比如Wnt3、Wnt10和Wnt16)表达,而且这些Wnt配体反馈回到MaSC中,从而促进MaSC的干细胞活性。涉及遗传和药物剔除巨噬细胞以及巨噬细胞特异性的Notch信号转导缺乏的体内实验进一步证实了乳腺巨噬细胞在维持MaSC活性中的关键作用。

2.Science:人类寿命很可能没有上限
doi:10.1126/science.aat3119


人类寿命可能不像我们长期以来所认为的那样是有上限的。在一项新的研究中,来自意大利、丹麦、德国和美国的研究人员报道一个人的死亡风险在105岁以上时会减缓,甚至趋于稳定,这就对声称人类寿命存在着一个不能超过的截止点的先前研究提出了挑战。相关研究结果发表在2018年6月29日的Science期刊上,论文标题为“The plateau of human mortality: Demography of longevity pioneers”。

论文资深作者、美国加州大学伯克利分校人口学与统计学教授Kenneth Wachter说,如果运气仍然存在的话,那么有幸活过危险的70岁、80岁和90岁的长寿者可能会活到110多岁。Wachter说,“我们的数据告诉我们,人类寿命迄今为止还不存在着一个固定的上限。我们很少有人能够活到这样的年龄,但是事实上死亡率并没有持续恶化,并且总是告诉我们当活过80~90岁时,在提高存活率方面可能会有更多的进展。这是一个宝贵而又鼓舞人心的发现。”

具体而言,这项研究表明110岁的人与年龄在105岁至109岁之间的那些人具有相同的持续存活机会---在一年内死亡和进一步预期寿命(expected further life span, 即预期还能存活的年数)为1.5年的几率为五五开。

Wachter说,这种死亡风险趋于平稳就与从40岁开始我们的死亡风险不断增加的现有观点背道而驰。Wachter说,“如果死亡率在40岁至90岁之间持续增加,那么极高年龄的上升就会存在很大障碍---行为改变或新的医疗进展所获得的回报将大幅减少。这种死亡率最终趋于平稳的事实为这些医疗进展有更大的余地提供了希望。”

3.Science:利用可注射的超柔性网状电子元件在体内长期记录视网膜的电活动
doi:10.1126/science.aas9160


如今,在一项新的研究中,来自美国哈佛大学的研究人员开发出一种新的系统,它使得在醒着的动物中长期地追踪几十个视网膜细胞的放电模式成为可能。相关研究结果发表在2018年6月29日的Science期刊上,论文标题为“A method for single-neuron chronic recording from the retina in awake mice”。论文通信作者为哈佛大学的Charles Lieber教授。论文第一作者为Lieber实验室的Guosong Hong和Tian-Ming Fu。

这种系统使用Lieber实验室开发的超柔性网状电子元件(ultraflexible mesh electronics),而且这些网状电子元件能够被非侵入性地注射到软组织中,并且在单个神经元水平上与这种软组织相互作用,这就允许科学家们在几周内同时记录多种视网膜细胞的活性。这种系统中使用的这种网状电子元件由大孔的超柔性电子元件网络组成。

在这项新的研究中,这些研究人员不仅证实这种系统为追踪视网膜细胞的活性提供了新的机会,而且也能够利用这种系统揭示关于视网膜神经节细胞在多个生物钟周期中的行为的新信息。

鉴于这些类似组织的网状电子元件在生物学水平上与视网膜相互作用,这些研究人员能够在几周内而不是几个小时内追踪特定细胞的活性,这就为这些细胞在一天内经历的生物钟周期提供新的认识。

4.Science:移除一段非编码DNA竟可改变哺乳动物的性别
doi:10.1126/science.aas9408


在一项新的研究中,来自英国弗朗西斯克里克研究所、阿伯丁大学、美国西北大学和法国蒙彼利埃大学的研究人员发现如果雄性小鼠缺乏一个不含任何基因的DNA区域,那么它们会长出卵巢而不是睾丸。这项研究可能有助于揭示人类性别发育障碍,其中至少一半人类性别发育障碍病例具有未知的遗传原因。相关研究结果于2018年6月14日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Sex reversal following deletion of a single distal enhancer of Sox9”。

哺乳动物会发育出卵巢,并变成雌性,除非早期的性器官在发育的关键阶段表达足够的SOX9蛋白。SOX9导致这些早期的性器官变成睾丸,睾丸随后指导胚胎的其余部分变成雄性。所产生的SOX9数量最初是由位于Y染色体上的Sry基因编码的SRY蛋白控制着的。 这就是为什么具有一条X染色体和一条Y染色体的雄性动物通常会发育出睾丸,而具有两条X染色体的雌性动物则不会如此。

这项研究提供证据证实一个被称作增强子13(enhancer 13, Enh13)的小DNA片段与Sox9基因相隔50万多个碱基,在合适的时刻促进SOX9蛋白产生,从而触发睾丸发育。当这些研究人员通过遗传手段剔除雄性小鼠(XY)的Enh13时,它们发育出卵巢和雌性生殖器。

5.Science:清华大学施一公教授课题组解析出完全组装的酵母剪接体在激活前的三维结构
doi:10.1126/science.aau0325


剪接体从前体RNA中移除非编码序列,并将编码序列连接成有用的mRNA。预剪接体(pre-spliceosome, 即A复合物)与称为U4/U6.U5 tri-snRNP的小核核糖核蛋白(snRNP)复合物结合形成pre-B复合物(pre-B complex),这种pre-B复合物随后转化为预催化B复合物(precatalytic B complex)。在一项新的研究中,我国清华大学的施一公教授课题组解析出从酵母中分离出的pre-B复合物和B复合物的低温电镜结构。这些结构显示了U1 snRNP和U2 snRNP,允许构建A复合物的结构模型,从而揭示出剪接体组装和激活的早期步骤。 这些结构显示U1和U2 snRNP并允许A复合物的建模以揭示剪接体组装和激活的早期步骤。

6.Science:利用基因编码的传感器在单神经元水平下可视化观察多巴胺活性动态变化
doi:10.1126/science.aat4422


神经调节剂(如多巴胺)释放以一种不为人所知的方式改变靶神经回路的功能。解决这一知识差距的一个关键步骤就是在行为期间操纵靶神经回路中的组分的同时,测量神经调节信号的动态变化。Tommaso Patriarchi等人开发出基于荧光蛋白的多巴胺指示剂来直接地高保真度地高分辨率地可视化观察多巴胺的空间和时间释放。 在皮层中,利用多巴胺指示剂进行双光子成像可在细胞分辨率下绘制多巴胺活性。

7.Science:探究古代欧亚大草原的马文化
doi:10.1126/science.aar7711


欧亚大草原从欧洲的乌克兰一直延伸到蒙古和中国。 在过去的5000年里,这些平坦的草原被认为是迁徙人类、他们的马匹和语言的兴起和消失路线。Peter de Barros Damgaard等人从该地区发现的74个人的遗骸中探测出全基因组序列。虽然有证据表明从欧亚大草原迁移到欧洲,但是人类活动的细节是比较复杂的,并且涉及独立地产生马文化。 再者,印欧语系中的赫梯语似乎来自安那托利亚,而不是来自欧亚大草原。 欧亚大草原的人似乎没有渗透到南亚。遗传证据表明了一个独立的历史,其中涉及欧亚西部的人与古代南亚人的混合。(生物谷 Bioon.com)

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