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4月Nature杂志不得不看的重磅级亮点研究

来源:本站原创 2019-04-24 10:02

时光易逝,4月份即将结束了,在即将过去的4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】Nature:相同的微生物为何在不同的个体中会产生不同的效应?

doi:10.1038/s41586-019-1065-y

机体的肠道微生物组与多种疾病的发生直接相关,包括肥胖、心脏病、糖尿病、甚至神经性障碍和癌症等疾病;近些年来,科学家们一直在对组成微生物组的多种细菌进行分类,来确定哪一种菌群可能与特定的疾病发生有关;近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自魏茨曼科学研究学院等机构的科学家们就通过研究回答了这样一个问题,即如果相同的微生物在不同个体机体中表现不同会引发什么问题?

长期以来我们都知道,机体微生物的基因组并不是从我们生下来一直就处于固定状态,其会失去一些基因,并与其它微生物交换一些基因,或者从环境中获取一些新的基因,因此对看似相同的菌群的基因组进行详细的比较或能揭示出一个基因组而并非其它基因组中DNA的序列,或者是进出线一次或多次出现的序列;这些差异称之为结构变异,结构变异(甚至极小的变异)会转化成为微生物与宿主之间相互作用的巨大差异,突变可能是良性存在于致病性存在之间的差异,或者其可能会使得细菌抗生素产生耐药性。

【2】Nature:新研究揭示降低炎症新机制

doi:10.1038/s41586-019-1041-6

在一项新的研究中,来自美国德克萨斯大学西南医学中心的研究人员发现两种蛋白起着门卫的作用,抑制对慢性感染作出的潜在危及生命的免疫反应。这两种蛋白---转录因子SIX1和SIX2---激活胎儿发育所需的细胞通路,随后经切换后起着新的作用:它们在成体免疫系统细胞中抑制这些细胞通路。

研究者Neal Alto博士说,“这项研究对在诸如败血性休克(septic shock)之类的情形中限制与不受控制的炎症相关的组织损伤所需的分子组分提供了新的见解,并揭示癌细胞在肿瘤发生过程中如何可能抑制先天免疫系统。”

转录因子与DNA的特定区域结合,从而让基因开启(激活它们)或关闭(抑制它们)。Alto博士说,“令人吃惊的发现之一是,对于组织和器官发育必不可少的转录激活因子已被重新用作免疫系统中的转录抑制因子。虽然转录因子可在生命的各个阶段以不同方式被使用,但从胎儿中的转录激活因子转换为成体免疫细胞中的转录抑制因子是很少发生的。”

【3】Nature:重磅!科学家鉴别出胰腺癌的新型治疗靶点

doi:10.1038/s41586-019-1062-1

癌细胞往往需要大量的“食物”来生存并生长,近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自德克萨斯大学MD Anderson癌症中心的科学家们发现了一种能饿死胰腺癌细胞的新方法;文章中研究者利用了一种先进的方法来追踪胰腺癌细胞如何重排细胞表面的蛋白质,名为多配体蛋白聚糖-1(SDC1)的蛋白质能移动到细胞表面来对突变的KRAS信号产生反应,KRAS蛋白存在于超过90%的胰腺导管腺癌中。

研究者指出,细胞表面SDC1的定位对于胰腺癌细胞上调巨胞饮(macropinocytosis)过程非常重要,巨胞饮是细胞用来从周围环境中净化资源从而转化为能量或促进细胞分裂的一种机制,尽管胰腺癌细胞中突变的KRAS能够激活巨胞饮过程,但控制该过程的分子机制目前研究人员并不清楚,研究者发现,SDC1能对来自KRAS的信号产生反应并在细胞表面积累从而诱导上述途径。

【4】Nature:大脑中对盐分渴望的神经元如何调节机体对盐分的摄入?

doi:10.1038/s41586-019-1053-2

爆米花、炸薯片,不管你喜欢什么,我们都知道盐是很多美味食物的关键成分,摄入盐分过多往往会产生潜在的健康风险,同时还会引发心血管疾病和认知障碍;近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自加州理工学院的研究人员通过研究在小鼠大脑中鉴别出了驱动和熄灭对盐分渴望的神经元细胞,相关研究结果有望帮助开发新型手段来调节人类对钠的渴求度。

钠是食盐中的一种离子,其在机体多种功能上扮演着关键角色,比如心血管活动、体液平衡和神经信号传导等;在所有动物物种中,机体会严格调节和维持钠离子的水平,由于动物自身无法通过代谢产生钠,所以必须通过外部食物来摄入钠离子,当机体中钠离子水平较低时,大脑就会触发特殊的食欲信号,并驱动机体对钠离子的摄入;尽管目前研究人员并未完全阐明这些食欲信号产生的分子机制,但目前研究人员在小鼠后脑中发现了一小群神经元细胞,其能控制机体对钠的消耗。

【5】Nature:解析特殊代谢酶的3D结构 有望帮助开发新型癌症疗法

doi:10.1038/s41586-019-1094-6

近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自哥伦比亚大学等机构的科学家们通过研究发现,一种特殊的代谢酶类或有望成为新型分子靶点帮助开发新型癌症疗法。文章中,研究者首次成功解析了人类ATP-柠檬酸裂合酶(ACLY)的3D结构,该酶在人类癌细胞的增殖和其它细胞过程中扮演着关键角色,深入理解该酶的功能有望帮助研究者开发有效的靶向性癌症疗法。

此前研究中研究者分析了ACLY的片段结构,而本文中研究者在高分辨率下对ACLY的完整结构进行了分析;研究者Liang Tong说道,ACLY是一种特殊的代谢酶,其能控制细胞中多个过程,包括癌细胞的脂肪酸合成等,抑制该酶的功能就能控制癌症的生长;此外,该酶还有其它角色,包括胆固醇生物合成等,因此该酶的抑制剂或能帮助控制机体胆固醇的水平。

【6】Nature:发现HIV病毒躲避免疫系统杀伤的新方式

doi:10.1038/s41586-019-1101-y

一个耶鲁大学领导的研究团队已经发现了HIV用于应对免疫系统攻击而生存下来的另一个分子,这项发现将影响科学家们开发有效对抗HIV/AIDS疫苗的思路。HIV病毒会在其表面形成一种被称为三聚体的具有特殊形状的结构,病毒会利用这些结构去粘附、感染细胞并产生更多的HIV病毒。为了避开免疫系统的攻击,这些三聚体可以随着时间改变形状,因此具有三种不同的构象。

科学家们现在正在开发的疫苗就旨在靶向其中一种构象,从而引发机体对抗病毒的免疫反应。但是这项最新发表在《Nature》上的研究表明HIV也许可以通过藏在另一个三聚体构象(被称为State 1)中躲避免疫系统的检测。

【7】Nature:发现p38γ是肝癌的一个新的治疗靶标

doi:10.1038/s41586-019-1112-8

当前,肝癌几乎没有可用的治疗选择。一种参与细胞应激反应的酶可能成为治疗肝癌的新型药物靶点。在一项新的研究中,西班国立心血管病研究中心(CNIC)的Guadalupe Sabio及其团队发现作为p38激酶的四种类型之一的p38γ蛋白对肝细胞的细胞分裂起始至关重要。这表明“p38γ可能是肝癌的一种有用的治疗靶点”,Sabio说,“我们如今正在开发这种蛋白的抑制剂来测试这种癌症。”

Sabio对p38蛋白家族有着长期的兴趣,这些蛋白在遭受应激的细胞中被激活。如今,在这项新的研究中,她的研究团队证实p38γ在肝脏的细胞分裂起始中发挥着重要的作用。“p38激酶家族的四个成员是如此相似以至于它们起初似乎具有重叠或冗余的功能”,Sabio说,“但是,由于与西班牙赫罗纳大学的Silvia Osuna和西班牙国家肿瘤研究中心(CNIO)的研究人员的合作,对它们的三维结构的详细分析显示,这四个成员中的p38γ也与另一个称为CDK的蛋白家族有着密切的相似之处。众所周知,这些蛋白是细胞分裂和细胞周期的的调节因子,并且在癌症产生中发挥着重要的作用。”

【8】Nature:我国科学家解析出人LAT1–4F2hc异聚氨基酸转运蛋白复合物的三维结构

doi:10.1038/s41586-019-1011-z

型氨基酸转运蛋白1(LAT1,也称为SLC7A5)以一种不依赖于钠和pH的方式触发较大中性氨基酸的跨膜渗透。作为APC超家族(amino acid–polyamine–organocation superfamily)中的一种反向转运蛋白,LAT1促进甲状腺激素、药物和L-3,4-二羟基苯丙氨酸等激素前体跨膜渗透。

人们已在多种肿瘤细胞中观察到LAT1过量表达,因此,它也是抗癌药物的一种潜在的靶标。LAT1与4F2细胞表面抗原重链(4F2hc,也称为SLC3A2)形成一种异聚氨基酸转运蛋白复合物,其中4F2hc是一种II型膜糖蛋白,而且也是LAT1保持稳定性和定位到质膜中所必需的。

【9】Nature:震惊!新研究在死亡数小时后成功恢复猪大脑的一些功能

doi:10.1038/s41586-019-1099-1

在一项新的研究中,来自美国耶鲁大学的研究人员报道,在死亡4小时后,猪大脑中的循环和细胞活性可得以恢复,这一发现挑战了长期以来关于死亡后某些脑功能停止的时间和不可逆转性质的假设。从肉类加工厂获得的死后猪的大脑经分离出来后用一种特殊设计的化学溶液进行循环。这些研究人员报道,他们观察到了许多基本的细胞功能,这些功能曾被认为是在氧气和血液停止流动几秒钟或几分钟后停止的。

研究者Nenad Sestan教授说道,“大型哺乳动物的完整大脑保留了先前未被充分认识的循环恢复能力以及循环停止数小时后的某些分子和细胞活性的恢复能力。”不过,这些研究人员还强调,这种经过处理的大脑缺乏与正常脑功能相关的任何可识别的全局性电信号。

【10】Nature:震惊!CRISPR碱基编辑器能够诱导大量的脱靶RNA编辑

doi:10.1038/s41586-019-1161-z

在一项新的研究中,来自美国麻省总医院、哈佛医学院和哈佛大学陈曾熙公共卫生学院的研究人员报道近期开发的几种在单个DNA碱基中产生靶向变化的碱基编辑器能够在RNA中诱导广泛的脱靶效应。他们还描述了对碱基编辑器变体进行基因改造可显著降低RNA编辑的发生率,这同时也会增加在靶DNA编辑的精确度。

研究者J. Keith Joung博士说道,“大多数关于脱靶基因编辑的研究都集中在DNA上,但是我们发现这种技术也可以诱导大量的RNA改变。这一令人吃惊的发现表明,当考虑碱基编辑器在细胞中的不想要的脱靶效应时,需要考虑的不仅仅是基因变化。我们还发现构建选择性地降低脱靶RNA编辑同时保留想要的在靶DNA编辑的变体来减少这些影响是可行的。”

与CRISPR-Cas基因编辑核酸酶---它诱导靶双链DNA断裂,从而导致基因变化---不同的是, CRISPR碱基编辑器能够改变DNA链中的单个核苷酸而不用诱导这种双链DNA断裂。Joung解释道,如果可以将CRISPR-Cas核酸酶比作为剪刀,那么就可将碱基编辑器比作为铅笔。当使用CRISPR-Cas修饰形式的融合蛋白靶向结合到目标位点上时,碱基编辑器使用一种称为脱氨酶的酶修饰一个特定核苷酸,从而产生可导致特定DNA改变的变化---比如,将胞嘧啶改变为胸腺嘧啶。(生物谷Bioon.com)

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