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2019年2月1日Science期刊精华

来源:本站原创 2019-02-14 20:53

2019年2月14日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2019年2月1日)发布,它有哪些精彩研究呢?让小编一一道来。
图片来自Science期刊。

1.Science:扁菱形蛋白酶打破穿过细胞膜时的“细胞速度限制”
doi:10.1126/science.aao0076; doi:10.1126/science.aaw2865


在一项新的研究中,来自美国约翰霍普金斯大学的研究人员发现作为切割其他蛋白的特殊蛋白,扁菱形蛋白酶(rhomboid protease)能够在它们穿过细胞膜时打破“细胞速度限制”。扁菱形蛋白酶通过扭曲它们的周围环境来做到这一点,从而允许它们快速地从细胞膜的一端滑动到另一端。相关研究结果发表在2019年2月1日的Science期刊上,论文标题为“Rhomboid distorts lipids to break the viscosity-imposed speed limit of membrane diffusion”。

细胞膜是包围着细胞的脂肪层,并形成将细胞内部和外部世界分隔开的边界。人体中将近三分之一的基因编码着建立这种边界所需的蛋白,这就使得它成为一个非常拥挤的地方,很难从中穿过。

论文通讯作者、约翰霍普金斯大学分子生物学与遗传学教授Siniša Urban博士利用让扁菱形蛋白酶发光的化学物对单个扁菱形蛋白酶进行标记,结果发现它们的运动速度比它们“应该的”速度快得多。

在20世纪70年代,科学家们已发现蛋白穿过细胞膜的速度遵循一个称为萨夫曼-德尔布吕克粘度极限(Saffman-Delbrück viscosity limit)的数学方程式。它考虑到了蛋白的大小和形状以及蛋白流过的液体的厚度或粘度。

在这项新的研究中,Urban及其团队发现扁菱形蛋白酶并不是慢慢地穿过细胞膜,而是快速地移动,移动速度是根据萨夫曼-德尔布吕克粘度极限方程式预测的两倍。

2.Science:重磅!新研究发现一个在患病时促进睡眠的基因
doi:10.1126/science.aat1650; doi:10.1126/science.aaw2113


人类将近三分之一的时间都在睡眠,但是睡眠仍然是生物学中最持久存在的谜团之一。迄今为止,科学家们还不知道是什么遗传或分子力量促使人们需要睡眠。在一项新的研究中,来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员通过研究12000多种果蝇品系,发现了一个称作nemuri的基因增加了对睡眠的需求。相关研究结果发表在2019年2月1日的Science期刊上,论文标题为“A sleep-inducing gene, nemuri, links sleep and immune function in Drosophila”。

作为一种抗菌肽(antimicrobial peptide, AMP),NEMURI蛋白以其固有的抗菌活性抵抗细菌。它由大脑中的细胞分泌,在感染后促进长时间的深度睡眠。

如果缺乏nemuri基因,果蝇在日常睡眠中更容易被唤醒,并且它们对因睡眠剥夺或感染而增加睡眠的迫切需求也减少了。另一方面,增加睡眠需求的睡眠剥夺,以及在某种程度上,感染,都会促进nemuri在靠近大脑中一个已知的睡眠促进区域的一小群果蝇神经元中表达。与未感染的对照果蝇相比,nemuri过表达增加了受到细菌感染的果蝇的睡眠并导致它们的存活率增加。

为了应对感染,NEMURI似乎可以杀死细菌,最有可能是在果蝇身体的外围部分发生的,并通过它在大脑中的作用来增加睡眠。这些研究人员表示,类似NEMURI这样的多种分子具有多种有助于抵抗感染的功能,不过它的睡眠促进作用可能对宿主防御同样重要,这些因为在患病期间,睡眠增加可促进果蝇的存活。

3.Science:战斗还是逃跑?血清素神经元让大脑做出正确的决定
doi:10.1126/science.aau8722


在一项新的研究中,来自美国康奈尔大学的研究人员发现作为一种以在缓解抑郁中的作用而为人所知的神经化学物质,血清素也可能有助于大脑在紧急情况下立即执行适当的行为。他们研究了小鼠中的大脑活动模式。如果小鼠正在经历威胁,那么中缝背核中的血清素神经元会在运动过程中放电。但是,当处于一种平静、积极的环境中时,这些血清素神经元会在活跃行为的停止期间放电。相关研究结果发表在2019年2月1日的Science期刊上,论文标题为“Intense threat switches dorsal raphe serotonin neurons to a paradoxical operational mode”。

在存在较高威胁的情况下,刺激血清素神经元会引发逃跑企图。在较低威胁的环境中,刺激这些神经元会导致停止下来。因此,刺激血清素神经元很可能促进动物产生适应环境的反应。

4.Science:一种新型分子或有望治疗肺结核
doi:10.1126/science.aau8959; doi:10.1126/science.aaw5224


近日,一项刊登在国际杂志Science上的研究报告中,来自美国和法国的科学家们通过联合研究发现了一种能有效抵御肺结核的新型分子,文章中,研究人员在小鼠模型和体外研究中阐明了这种分子的作用机制。

因肺结核死亡的人数比其它任何传染病都要多,肺结核是由结核分枝杆菌(Mtb)所引发的一种传染性疾病,其每年在全球会引发超过150万人死亡,这种经空气传播的病原体趋向于感染机体肺部,并会在人与人之间传播;时间追溯至20世纪50年代,当时研究人员就开始开发治疗肺结核的药物,从那时开始,结核分枝杆菌就开始产生耐药性了,如今近乎三分之一的新发病例都是抗生素耐药性病原体所引发的。

因此,研究人员还需要进行更多的研究来寻找杀灭结核分枝杆菌的新方法,他们希望能够找到新型分子来抑制结核分枝杆菌生物性通路的关键点(在宿主体内并不存在)。这项研究中,研究人员发现了一种名为8919的特殊分子或许就能有效发挥作用,该分子能抑制结核分枝杆菌中名为磷酸泛酰巯基乙胺基转移酶(phosphopantetheinyl transferase,PptT)的酶类,该酶类在人类机体中并不存在,更有意思的是,研究者还发现,酶类PptT对于结核分枝杆菌结构和毒力脂质的生物合成非常关键。

研究者发现,在培养皿中将8919分子引入结核分枝杆菌中就能有效抑制细菌的生长,同时该分子还能有效杀灭感染结核分枝杆菌的小鼠模型机体中的细菌;在8919被考虑作为临床试验的候选药物分子之前,研究人员还需要克服一个障碍,即该分子的半衰期较短,其会导致快速的微粒体代谢过程,这就意味着该分子没有足够的时间在体内帮助完全消灭结核分枝杆菌,后期研究人员希望进行更为深入的研究来修饰该分子使其能真正有效地发挥作用。

5.Science:Agouti基因突变与野外小鼠的存活之间存在关联
doi:10.1126/science.aav3824; doi:10.1126/science.aaw3097


进化的核心是自然选择的等位基因频率的变化。但是确定选择的靶标是困难的。Barrett等人研究了影响色素沉着的等位基因频率如何随时间的推移发生变化。在自然发生的黑暗或明亮的背景下,野外捕获的小鼠(拉布拉多白足鼠)暴露在鸟类捕食者面前。由于小鼠毛色Agouti基因发生的遗传变异,自然选择导致它们的毛色发生变化。

6.Science:构建出机械反应性的自我愈合水凝胶
doi:10.1126/science.aau9533; doi:10.1126/science.aaw2242


自我愈合聚合物(self-healing polymer)试图在变形后恢复机械强度。聚合物凝胶往往太软而不能发生这种情况。Matsuda等人制造出由一种双网络材料组成的自我愈合水凝胶。机械应力破坏了这两个网络中较脆弱的一个,而另一个网络则保持稳定。一旦发生断裂,断裂的链产生让新的网络材料聚合在一起的自由基引发剂。随着反复发生的网络断裂和单体供应,这种水凝胶的强度变得更高。(生物谷 Bioon.com)

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