打开APP

8月Nature杂志不得不看的重磅级亮点研究

  1. CRISPRCas9
  2. FoxP2
  3. Nature
  4. 染色体
  5. 癌细胞
  6. 突变

来源:本站原创 2018-08-25 23:01

时光总是会在不经意间匆匆划过,不知不觉8月份就快要结束了,在即将过去的8月里Nature杂志又有哪些亮点研究值得学习呢?小编对此进行了整理,与大家一起学习。【1】重磅!两篇Nature报道当16条染色体融合成一两条染色体时,酵母仍然能够生长和繁殖doi:10.1038/s41586-018-0382-x   doi:10.1038/s41586-018-0374-x 

时光总是会在不经意间匆匆划过,不知不觉8月份就快要结束了,在即将过去的8月里Nature杂志又有哪些亮点研究值得学习呢?小编对此进行了整理,与大家一起学习。

【1】重磅!两篇Nature报道当16条染色体融合成一两条染色体时,酵母仍然能够生长和繁殖

doi:10.1038/s41586-018-0382-x   doi:10.1038/s41586-018-0374-x    doi:10.1038/d41586-018-05309-4

科学家们成功地将酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的16条染色体融合在一起,从而培育出让几乎整个基因组仅存在于一到两条染色体上的新酵母菌株。含有融合染色体的酵母细胞并未表现出重大的生长缺陷,而且仅显示出微小的基因表达变化,这提示着活的有机体可能更加耐受染色体数量和结构的变化。

法国癌症与衰老研究所遗传学家Gianni Liti(未参与这两项研究)说,“这两项研究很可能是迄今为止设计和获得的最为引人注目的基因组重组。令人吃惊的是,这些酵母细胞实际上能够[存活下来]。”Liti在Nature期刊上针对这两项研究撰写了一篇附带的评论文章。 真核生物的染色体数量变化很大。人类有46条染色体,红色维萨卡大鼠(Tympanoctomys barrerae)有102条染色体,而雄性杰克跳蚁(Myrmecia pilosula)仅有一条染色体。中国科学院合成生物学重点实验室主任覃重军(Zhongjun Qin)说,“在我看来,染色体数目在真核生物中是随机的。因此我想知道如果我们能够构建出一条染色体,那么我们就可以回答很多问题了。比如,[有机体]对[染色体]总数变化的耐受程度如何?”

为了构建出具有一条染色体的活的酵母细胞,覃重军主任和他的同事们使用基因编辑工具CRISPR-Cas9通过切割和融合端粒附近的基因组序列,从而实现每次让两条染色体融合在一起,其中端粒是位于染色体末端的重复核苷酸序列。他们还移除了每两条染色体中的一条染色体上的着丝粒,从而确保保融合产物仅有一个着丝粒,这是因为具有多个着丝粒的染色体是不稳定的。

【2】Nature:重磅!新型抗癌药物或能让癌细胞处于永久休眠状态

doi:10.1038/s41586-018-0387-5

近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自澳大利亚墨尔本沃尔特和伊丽莎-霍尔医学研究所的科学家们通过研究首次发现了一种新型抗癌药物或能让癌细胞处于永久休眠状态,同时还能避免常规癌症疗法所带来的有害副作用。研究者表示,这种新型抗癌药物能有效阻断肿瘤的生长和扩散,同时还不会损伤正常细胞的DNA,因此这种新型药物或有望帮助研究人员开发治疗肝癌和血液癌症等多种癌症的新型疗法。

文章中,研究者调查了是否抑制KAT6A和KAT6B就能够帮助有效治疗癌症;这类新型药物能够靶向作用上述两种蛋白,而蛋白质KAT6A和KAT6B在驱动癌症发生上扮演着关键角色,KAT6A在参与癌症发生的常见基因中位列第十二位。研究者Thomas说道,此前我们通过研究发现,剔除KAT6A就能使得患淋巴瘤的动物模型的预期寿命增加四倍,由于KAT6A是诱发癌症的主要驱动子,因此研究人员就想寻找新方法来抑制这种蛋白从而治疗癌症。

【3】Nature:利用CRISPR让一个靶基因在一天之内经历整个进化过程

doi:10.1038/s41586-018-0384-8

生命是极其多样化的。通过服用抗生素来阻止感染或使用酵母酿造啤酒,我们正在使用通过自然进化产生的有用产品和过程。但是,当我们想要的性状在自然界中无法找到时会发生什么?

在一项新的研究中,来自美国加州大学伯克利分校创新基因组学研究所的研究人员开发出一种利用进化力量的变革型新方法。相关研究结果于2018年8月1日在线发表在Nature期刊上,这些研究人员描述了CRISPR的另一个创造性应用:一种促进细胞内特定基因进化的平台。他们创造性的新系统“EvolvR”让科学家们能够在他们选择的基因中重组DNA碱基,直到找到恰到好处的变异。这种技术开辟了无数的可能性,如通过改造构建出高效地将废物转化为生物燃料的酵母,或开发新的人类疗法。

【4】Cell Nature:FOXP2基因真的能作为人类特有的语言基因吗?

原始文献:Molecular evolution of FOXP2, a gene involved in speech and language.

FOXP2是一种参与影响机体言语表达的特殊基因,其是人类机体特征正向选择的一个典型范例,近日,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自石溪大学等机构的研究人员通过研究对来自现代人和尼安德特人的多份样本进行遗传数据的分析,结果并未发现相关证据表明FOXP2基因最近并未出现人类特异性的选择,这或许就修正了此前我们对人类获得语言方式的认知。

2002年一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,研究人员对人类进化史进行了一项深入的分析,这或许能在很大程度上解释人类机体的语言能力,并且解释在过去50至10万年间人类时如何在非洲迅速繁衍生息的,这项研究中,研究人员对FOXP2基因进行了重新分析,尤其是对更多非洲人群机体中的该基因进行了相应分析。

【5】Nature:重磅!揭示癌细胞抑制抗肿瘤免疫反应新机制---从远处释放携带PD-L1的外泌体

doi:10.1038/s41586-018-0392-8

癌细胞并不仅仅是一群生长失去控制的细胞;为了自身的生存,它们积极地参与与免疫系统之间的斗争。能够逃避免疫系统检测是癌症的一种特征。在一项新的研究中,来自美国宾夕法尼亚大学的研究人员发现癌细胞释放生物“无人机”---在血液中循环的被称作外泌体(exosome)的小囊泡,这些小囊泡携带着PD-L1蛋白,这种蛋白导致T细胞在到达肿瘤并进行战斗之前精疲力竭---来协助这种斗争。尽管这项研究主要针对转移性黑色素瘤,但是这些研究人员发现乳腺癌和肺癌也会释放携带着PD-L1的外泌体。

这项研究以一种颠覆现有观念的方式展示了癌症如何采取一种系统性方法来抑制免疫系统。此外,它还指出了一种新方法来预测哪些癌症患者会对通过破坏免疫抑制来抵抗肿瘤的抗PD1疗法(anti-PD1 therapy)作出反应,并提供一种追踪这类疗法治疗效果的方法。

Guo说,“对许多转移性黑色素瘤患者来说,免疫疗法可以挽救生命,但是大约70%的这些患者没有作出反应。这类疗法费用昂贵并且具有毒副作用,因此了解哪些患者会作出反应将是有帮助的。鉴定血液中的生物标志物可能有助于及早预测哪些患者会作出反应,以及随后可能为患者及其医生提供一种监测治疗效果的方法。”

【6】Nature:重大突破!肌醇六磷酸是HIV-1组装和成熟所必需的

doi:10.1038/s41586-018-0396-4

在一项新的研究中,来自美国康奈尔大学、弗吉尼亚大学、特拉华大学、密苏里大学、德国欧洲分子生物学实验室和奥地利科技学院的研究人员提供了HIV-1病毒结构是如何组装的新细节,这一发现为治疗这种病毒感染提供了潜在的新靶标。相关研究结果于2018年8月1日在线发表在Nature期刊上。

这项研究报道一种在哺乳动物细胞中发现的被称作肌醇六磷酸(inositol hexakisphosphate, IP6)的小分子在这种病毒的未成熟发育(在被感染的细胞内发生)和成熟发育(在这种病毒从细胞膜上出芽并从细胞上切割下来后发生)中起着关键作用。

论文第一作者、康奈尔大学博士后研究员Robert Dick说,“这种小分子在HIV-1组装通路的两个不同的步骤中发挥着作用。”Dick在论文资深作者、康奈尔大学分子生物学与遗传学系教授Volker Vogt的实验室里从事研究工作。

在HIV-1的未成熟发育和成熟发育阶段,IP6在形成蛋白晶格结构的通路中起着关键作用。当这种病毒在细胞内发育时,它有助于组装未成熟的晶格。这种未成熟的晶格在这种病毒出芽后会遭受降解,并从细胞膜上切割下来。在此期间,IP6还促进一种成熟的蛋白晶格在这种病毒颗粒内组装。

【7】NATURE重大突破:世界首例长寿基因编辑猴模型在中科院诞生

doi: 10.1038/s41586-018-0437-z

衰老是机体生理功能随时间逐渐退化的过程,是神经退行性疾病、动脉粥样硬化、糖尿病和恶性肿瘤等慢性疾病的最大风险因素。衰老进程由遗传和表观遗传因素共同调控,因此理解衰老的遗传和表观遗传基础是延缓衰老和防治衰老相关疾病的重要前提。

早在1999年,人们就发现Sir2基因具有延长酿酒酵母寿命的作用,因此被称为"长寿基因"。在啮齿类动物中,Sir2的同源基因SIRT6也被认为参与了衰老及寿命的调控:过量表达SIRT6能够延长雄性小鼠的寿命,而敲除SIRT6则会使小鼠表现出皮下脂肪减少、脊柱弯曲和变形、骨密度降低、肠道上皮受损、端粒缩短等加速衰老的表型,且小鼠寿命缩短至约1个月。由于SIRT6在功能上链接着表观遗传稳态、基因组稳定性和代谢调控,因此SIRT6被认为是经典的"长寿蛋白",并成为人们试图延缓衰老的重要靶标。然而,迄今为止几乎所有SIRT6作为"长寿蛋白"的证据均来源于小鼠和其他低等模式生物,而SIRT6能否在灵长类动物中发挥类似的功能尚不清楚。

【8】Nature:当心!体外培养的癌细胞系存在着广泛的遗传变异

doi:10.1038/s41586-018-0409-3

细胞系是癌症研究的支柱。这些细胞群体,通常是从患者的肿瘤样本中收集并在实验室中进行培养的,可在体外无限制地生长,从而能够用于从基础遗传研究到药物发现的一切应用中。不过,虽然科学家们认为即便单个细胞系持续地生长和分裂,它们仍然保持遗传上的一致性,但是在一项新的研究中,来自美国布罗德研究员、达纳-法伯癌症研究所、哈佛医学院、麻省总医院、布莱根妇女医院和霍华德-休斯医学研究所的研究人员发现它们实际上能够以大幅改变它们对药物作出反应的方式进行进化。细胞系中的细胞株持续进化---可能是由它们生长的实验室条件触发的---可能有助于解释为何使用相同细胞系的不同研究通常会产生相互矛盾的结果。

这些研究结果提示着科学家们需要格外小心以确保基于细胞系的癌症模型准确地反映他们正在研究的肿瘤。这些研究人员还发布了一个在线工具Cell STRAINER,来协助科学家们对他们的模型进行基准测试。

Golub说,“这项研究的主要信息并不是说基于细胞系和细胞培养物的模型都是不好的。相反,你应当了解你的模型,了解它的性质和局限性。除了我们通常考虑的因素之外,这种了解需要进行一定程度的遗传学和基因组表征。略过这种详细的表征不是一种好的选择。”

【9】Nature:科学家成功鉴别出诱发胶质母细胞瘤的原始突变

doi:10.1038/s41586-018-0389-3

近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自韩国科学技术院的科学家们通过研究发现了诱发胶质母细胞瘤的突变位点,胶质母细胞瘤是一种恶性脑瘤,研究者指出,从肿瘤中分离出来的神经干细胞或许就是含有诱发胶质母细胞瘤驱动突变的关键细胞,相关研究结果或能帮助理解为何胶质母细胞瘤容易复发,即使进行了手术也是如此。

与很多癌症一样,利用外科手术也能尽可能地移除胶质母细胞瘤,然而患者在不到一年的时间里就会出现疾病复发的表现,而且患者的平均存活时间也只有15个月,目前研究人员在针对肿瘤本身所开发的精准疗法上并没有取得太大的研究突破。

研究者Jeong Ho Lee表示,我们通过对所有三种匹配的样本进行深度测序发现了直接的遗传证据,即正常的大脑室下区(subventricular zone,SVZ)常常会原理肿块、肿瘤组织以及正常的皮质组织,研究者对28名胶质母细胞瘤以及其它类型脑瘤患者进行研究,这些患者接受了全切除或其它肿瘤切除术,文章中,研究者利用多种深度和单细胞测序技术来对患者大脑室下区组织和肿瘤组织样本进行对比DNA分析。

【10】Nature:对人胚胎进行CRISPR/Cas9基因编辑会导致大片段DNA缺失

doi:10.1038/s41586-018-0380-z

在一项新的研究中,来自澳大利亚阿德莱德大学、南澳大利亚健康与医学研究所、拉筹伯大学、新加坡-麻省理工技术研究联盟和美国天普大学的研究人员发现了实现胚胎基因编辑潜在益处的一个重大障碍。相关研究结果发表在2018年8月9日的Nature期刊上。

研究人员对去年发表的一项似乎证实对人类胚胎进行基因编辑可高度有效地修复大多数胚胎中的一个缺陷基因的北美研究进行了调查。Thomas说,他们的研究为那项北美研究中实现的基因校正提供了另一种解释:这种基因编辑技术并没有修复小错误,而是产生了更大的错误。

Thomas说,“基因编辑技术仍然是相对较新的,而且这个研究领域的一部分包括了解这些缺陷,这最终将让我们能够为遗传疾病开发出最为安全的疗法。”(生物谷Bioon.com)

更多精彩阅读:

7月Nature杂志不得不看的重磅级亮点研究

6月Nature杂志不得不看的重磅级亮点研究

版权声明 本网站所有注明“来源:生物谷”或“来源:bioon”的文字、图片和音视频资料,版权均属于生物谷网站所有。非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,否则将追究法律责任。取得书面授权转载时,须注明“来源:生物谷”。其它来源的文章系转载文章,本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的,转载内容不代表本站立场。不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

87%用户都在用生物谷APP 随时阅读、评论、分享交流 请扫描二维码下载->