2019年6月21日Science期刊精华
来源：本站原创 2019-06-30 19:14
2019年6月30日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2019年6月21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：重大突破！以前仅作为一种疾病生物标志物，如今发现CA19-9导致胰腺炎和胰腺癌产生doi:10.1126/science.aaw3145; doi:10.1126/science.aax9341美国冷泉港
2019年6月30日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2019年6月21日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。
1.Science：重大突破！以前仅作为一种疾病生物标志物，如今发现CA19-9导致胰腺炎和胰腺癌产生
doi:10.1126/science.aaw3145; doi:10.1126/science.aax9341
美国冷泉港实验室癌症中心前博士后研究员Dannielle Engle近期被任命为沙克研究所的助理教授。她研究了胰腺炎到胰腺癌的进展。鉴于一种复杂的称为CA19-9的糖类抗原分子在胰腺炎和胰腺癌患者中升高，她重点关注一种潜在强大的生物标志物，即CA19-9产生的一种 化学结构。如今，在一项新的研究中，Engle和她的团队提供首个证据表明作为胰腺炎和胰腺癌的生物标志物的CA19-9实际上导致胰腺炎和胰腺癌产生，这表明阻断这种复杂的糖结构可能在治疗上阻止从从胰腺炎进展到胰腺癌。相关研究结果发表2019年6月21日的Science 期刊上，论文标题为“The glycan CA19-9 promotes pancreatitis and pancreatic cancer in mice”。论文通讯作者为冷泉港实验室癌症中心主任David Tuveson。
在Tuveson实验室中，Engle研究了胰腺癌的特性。她注意到CA19-9，这是一种包被着很多蛋白的复杂糖结构，但在以前并未发现具有任何特定的功能。一种酶控制人体中CA19-9产生的最后一步，但是这种酶在啮齿动物中不存在。Engle培育出产生CA19-9的小鼠，并且令人 吃惊地注意到这些小鼠患有严重的胰腺炎。Engle的研究结果表明CA19-9是一种有吸引力的胰腺炎治疗靶点。
在小鼠中，CA19-9招募免疫系统来修复胰腺炎引起的损伤。Engle发现，在这个招募过程中，CA19-9还可以通过释放胰腺中有害的消化酶来诱导一系列生化反应。这一系列生化反应打开了一个引发胰腺癌产生的转化门户，而且Engle还证实CA19-9能够显著加快胰腺瘤的生 长。
Engle指出，“胰腺炎是胰腺癌产生所必需的，而且我们可能能够通过靶向CA19-9来阻止胰腺炎患者中的这种转变。通过在动物模型中使用抗体靶向CA19-9，我们能够降低胰腺炎的严重程度，甚至阻止胰腺炎的发生。”
2.Science：从结构上揭示二聚体线粒体F1-Fo ATP合酶的能量变化
doi:10.1126/science.aaw9128
马达将一种形式的能量转换为另一种形式的能量。对于生物马达而言，三磷酸腺苷（ATP）充当化学能，而且它的水解与施加机械力的构象变化相关联。ATP合酶通过多个步骤逆转这一过程：首先将电化学梯度转换为旋转动能，然后将旋转耦合到高能磷酸二酯键的形成。Murphy等人研究了来自一种称为Polytomella sp.的单细胞藻类的二聚体线粒体F1-Fo ATP合酶的这些能量变化。他们解析出这种ATP合酶复合物的高分辨率低温电镜结构，获得了13种旋转亚态。这一系列结构显示Fo环和中部茎的旋转与F1头部的部分旋转偶联在一起。这种灵活性可能能够让F1头部更好地将连续旋转与不连续的ATP合成事件偶联在一起。
3.Science：在稳态下，肠道细菌Akkermansia muciniphila诱导肠道适应性免疫反应
doi:10.1126/science.aaw7479
肠道细菌Akkermansia muciniphila与预防肥胖、促进伤口愈合和增强抗肿瘤反应有关。Ansaldo等人发现这种细菌在CD4+ T细胞的协助下诱导B细胞产生抗原特异性的免疫球蛋白G1（IgG1）抗体。这与大多数抗共生菌反应形成对比，后者涉及不依赖于T细胞的IgA抗体产生。在一种肠道微生物组的所有成分都是确定的限菌环境（gnotobiotic setting）中，仅当Akkermansia muciniphila存在时，这种细菌特异性的T细胞才会增殖。这些T细胞主要展示与B细胞协助相关的表型。 然而，在具有常规肠道菌群的小鼠中，其他的促炎性Akkermansia muciniphila特异性T细胞群体也发生增殖。 因此，抗Akkermansia muciniphila免疫反应依赖于环境，这可能解释了患者对这种细菌产生不同的免疫反应。
4.Science：黄酮酶的光激发使得立体选择性自由基环化成为可能
doi:10.1126/science.aaw1143
光广泛用于有机合成中以激发底物或催化剂中的电子，从而启动产生所需产物的反应途径。 生物学以这种方式节俭地使用光，但是诸如黄素的辅酶可以通过光被驱动到激发态。 Biegasiewicz等人研究了这种反应性，发现了一系列黄素酶当暴露在光线下时会催化不对称的自由基环化反应。 当被还原和受到光照射时，“Ene”-还原酶将含有α-氯酰胺和烯烃的起始材料转化为五元、六元、七元或八元的内酰胺。不同的酶在产品中提供不同的立体化学特性，这可能是因为活性位点口袋几何形状发生变化。
5.Science：从结构上揭示两种药物作用于通道蛋白CFTR的机制
doi:10.1126/science.aaw7611
囊性纤维化是一种影响肺功能的进行性疾病，并且通常是致命性的。它是由囊性纤维化跨膜传导调节蛋白（CFTR）发生突变引起的。一类突变破坏了通道蛋白CFTR的离子传导性，药物伊伐卡托（ivacaftor）通过增加离子通量起作用。Liu等人描述了CFTR与伊伐卡托结合在一起时以及CFTR与也增强离子通量的试验药物GLPG1837结合在一起时的高分辨率结构。这两种药物在CFTR的跨膜区域的相同位点上。这个位点与参与通道门控的铰链区相重合，这表明这两种药物可让这种离子通道的开放构象保持稳定。
6.Science：在珊瑚礁中，小鱼作出了大贡献
doi:10.1126/science.aav3384; doi:10.1126/science.aax8961
珊瑚礁是生物多样性最丰富的生态系统之一。这种丰富性让人想起珊瑚头和巨大的彩色礁鱼（reef fish）。然而，Brandl等人发现珊瑚礁生态系统中最引人注目和最重要的部分之一几乎从未见过。诸如鲇鱼（blennies）之类的小型隐孢子鱼占珊瑚鱼生物多样性的近40％。此外，大多数隐孢子鱼仔在当地定居，而不是广泛分散，并且具有快速的转换率。因此，如此高的多样性和密度可以为更大更知名的珊瑚鱼提供生物量基础。
7.Science：全球鱼类种群就是一个小型世界网络
doi:10.1126/science.aav3409
各国将渔业作为当地资源进行管理。在某种程度上，这可能反映了现实，但是海洋鱼类，可能比任何其他脊椎动物群体更多地通过洋流在很远的地方连接在一起。Ramesh等人模拟这些洋流如何分配700多种鱼类的仔鱼。他们使用网络分析来评估世界某一地区发现的鱼类群体在多大程度上来自另一个地区。全球鱼类种群似乎代表了一个小型世界网络，在那里，鱼类种群之间的连接是紧密的，而且特定的生产力中心是非常重要的。这种连通性对全球的保护、管理和食品供应具有广泛的影响。
8.三篇Science论文探究反刍动物的进化关系和遗传基础
doi:10.1126/science.aav6202; doi:10.1126/science.eaav6335; doi:10.1126/science.eaav6312; doi:10.1126/science.aax5182
反刍动物是一组多样化的哺乳动物，包括一些包含鹿、牛和山羊等著名分类群的科。然而，它们的进化关系一直存在争议，它们独特的消化系统和头饰（包括鹿角和羊角）的起源也是如此。为了理解反刍动物之间的关系，L. Chen等人对代表6个科的44个物种进行测序并进行系统发育分析。通过这一分析，他们能够解决许多属的系统发育，并记录主要进化枝中不完整的谱系分类。有趣的是，他们发现大约10万年前许多分类群中发生大量的群体数量减少的证据，这刚好与人类迁出非洲相一致。通过探究头部的骨附加物（即所谓的头饰），Wang等人描述了反刍动物的特定进化变化，并确定了可能在鹿的鹿角发育中起作用的癌症相关基因经历了选择。最后，Lin等人密切研究了驯鹿的基因组，并鉴定出允许驯鹿能够在北极的恶劣条件下适应并生存下来的遗传基础。（生物谷 Bioon.com）
图片来自Science期刊。
1.Science：重大突破！以前仅作为一种疾病生物标志物，如今发现CA19-9导致胰腺炎和胰腺癌产生
doi:10.1126/science.aaw3145; doi:10.1126/science.aax9341
美国冷泉港实验室癌症中心前博士后研究员Dannielle Engle近期被任命为沙克研究所的助理教授。她研究了胰腺炎到胰腺癌的进展。鉴于一种复杂的称为CA19-9的糖类抗原分子在胰腺炎和胰腺癌患者中升高，她重点关注一种潜在强大的生物标志物，即CA19-9产生的一种 化学结构。如今，在一项新的研究中，Engle和她的团队提供首个证据表明作为胰腺炎和胰腺癌的生物标志物的CA19-9实际上导致胰腺炎和胰腺癌产生，这表明阻断这种复杂的糖结构可能在治疗上阻止从从胰腺炎进展到胰腺癌。相关研究结果发表2019年6月21日的Science 期刊上，论文标题为“The glycan CA19-9 promotes pancreatitis and pancreatic cancer in mice”。论文通讯作者为冷泉港实验室癌症中心主任David Tuveson。
在Tuveson实验室中，Engle研究了胰腺癌的特性。她注意到CA19-9，这是一种包被着很多蛋白的复杂糖结构，但在以前并未发现具有任何特定的功能。一种酶控制人体中CA19-9产生的最后一步，但是这种酶在啮齿动物中不存在。Engle培育出产生CA19-9的小鼠，并且令人 吃惊地注意到这些小鼠患有严重的胰腺炎。Engle的研究结果表明CA19-9是一种有吸引力的胰腺炎治疗靶点。
在小鼠中，CA19-9招募免疫系统来修复胰腺炎引起的损伤。Engle发现，在这个招募过程中，CA19-9还可以通过释放胰腺中有害的消化酶来诱导一系列生化反应。这一系列生化反应打开了一个引发胰腺癌产生的转化门户，而且Engle还证实CA19-9能够显著加快胰腺瘤的生 长。
Engle指出，“胰腺炎是胰腺癌产生所必需的，而且我们可能能够通过靶向CA19-9来阻止胰腺炎患者中的这种转变。通过在动物模型中使用抗体靶向CA19-9，我们能够降低胰腺炎的严重程度，甚至阻止胰腺炎的发生。”
2.Science：从结构上揭示二聚体线粒体F1-Fo ATP合酶的能量变化
doi:10.1126/science.aaw9128
马达将一种形式的能量转换为另一种形式的能量。对于生物马达而言，三磷酸腺苷（ATP）充当化学能，而且它的水解与施加机械力的构象变化相关联。ATP合酶通过多个步骤逆转这一过程：首先将电化学梯度转换为旋转动能，然后将旋转耦合到高能磷酸二酯键的形成。Murphy等人研究了来自一种称为Polytomella sp.的单细胞藻类的二聚体线粒体F1-Fo ATP合酶的这些能量变化。他们解析出这种ATP合酶复合物的高分辨率低温电镜结构，获得了13种旋转亚态。这一系列结构显示Fo环和中部茎的旋转与F1头部的部分旋转偶联在一起。这种灵活性可能能够让F1头部更好地将连续旋转与不连续的ATP合成事件偶联在一起。
3.Science：在稳态下，肠道细菌Akkermansia muciniphila诱导肠道适应性免疫反应
doi:10.1126/science.aaw7479
肠道细菌Akkermansia muciniphila与预防肥胖、促进伤口愈合和增强抗肿瘤反应有关。Ansaldo等人发现这种细菌在CD4+ T细胞的协助下诱导B细胞产生抗原特异性的免疫球蛋白G1（IgG1）抗体。这与大多数抗共生菌反应形成对比，后者涉及不依赖于T细胞的IgA抗体产生。在一种肠道微生物组的所有成分都是确定的限菌环境（gnotobiotic setting）中，仅当Akkermansia muciniphila存在时，这种细菌特异性的T细胞才会增殖。这些T细胞主要展示与B细胞协助相关的表型。 然而，在具有常规肠道菌群的小鼠中，其他的促炎性Akkermansia muciniphila特异性T细胞群体也发生增殖。 因此，抗Akkermansia muciniphila免疫反应依赖于环境，这可能解释了患者对这种细菌产生不同的免疫反应。
4.Science：黄酮酶的光激发使得立体选择性自由基环化成为可能
doi:10.1126/science.aaw1143
光广泛用于有机合成中以激发底物或催化剂中的电子，从而启动产生所需产物的反应途径。 生物学以这种方式节俭地使用光，但是诸如黄素的辅酶可以通过光被驱动到激发态。 Biegasiewicz等人研究了这种反应性，发现了一系列黄素酶当暴露在光线下时会催化不对称的自由基环化反应。 当被还原和受到光照射时，“Ene”-还原酶将含有α-氯酰胺和烯烃的起始材料转化为五元、六元、七元或八元的内酰胺。不同的酶在产品中提供不同的立体化学特性，这可能是因为活性位点口袋几何形状发生变化。
5.Science：从结构上揭示两种药物作用于通道蛋白CFTR的机制
doi:10.1126/science.aaw7611
囊性纤维化是一种影响肺功能的进行性疾病，并且通常是致命性的。它是由囊性纤维化跨膜传导调节蛋白（CFTR）发生突变引起的。一类突变破坏了通道蛋白CFTR的离子传导性，药物伊伐卡托（ivacaftor）通过增加离子通量起作用。Liu等人描述了CFTR与伊伐卡托结合在一起时以及CFTR与也增强离子通量的试验药物GLPG1837结合在一起时的高分辨率结构。这两种药物在CFTR的跨膜区域的相同位点上。这个位点与参与通道门控的铰链区相重合，这表明这两种药物可让这种离子通道的开放构象保持稳定。
6.Science：在珊瑚礁中，小鱼作出了大贡献
doi:10.1126/science.aav3384; doi:10.1126/science.aax8961
珊瑚礁是生物多样性最丰富的生态系统之一。这种丰富性让人想起珊瑚头和巨大的彩色礁鱼（reef fish）。然而，Brandl等人发现珊瑚礁生态系统中最引人注目和最重要的部分之一几乎从未见过。诸如鲇鱼（blennies）之类的小型隐孢子鱼占珊瑚鱼生物多样性的近40％。此外，大多数隐孢子鱼仔在当地定居，而不是广泛分散，并且具有快速的转换率。因此，如此高的多样性和密度可以为更大更知名的珊瑚鱼提供生物量基础。
7.Science：全球鱼类种群就是一个小型世界网络
doi:10.1126/science.aav3409
各国将渔业作为当地资源进行管理。在某种程度上，这可能反映了现实，但是海洋鱼类，可能比任何其他脊椎动物群体更多地通过洋流在很远的地方连接在一起。Ramesh等人模拟这些洋流如何分配700多种鱼类的仔鱼。他们使用网络分析来评估世界某一地区发现的鱼类群体在多大程度上来自另一个地区。全球鱼类种群似乎代表了一个小型世界网络，在那里，鱼类种群之间的连接是紧密的，而且特定的生产力中心是非常重要的。这种连通性对全球的保护、管理和食品供应具有广泛的影响。
8.三篇Science论文探究反刍动物的进化关系和遗传基础
doi:10.1126/science.aav6202; doi:10.1126/science.eaav6335; doi:10.1126/science.eaav6312; doi:10.1126/science.aax5182
反刍动物是一组多样化的哺乳动物，包括一些包含鹿、牛和山羊等著名分类群的科。然而，它们的进化关系一直存在争议，它们独特的消化系统和头饰（包括鹿角和羊角）的起源也是如此。为了理解反刍动物之间的关系，L. Chen等人对代表6个科的44个物种进行测序并进行系统发育分析。通过这一分析，他们能够解决许多属的系统发育，并记录主要进化枝中不完整的谱系分类。有趣的是，他们发现大约10万年前许多分类群中发生大量的群体数量减少的证据，这刚好与人类迁出非洲相一致。通过探究头部的骨附加物（即所谓的头饰），Wang等人描述了反刍动物的特定进化变化，并确定了可能在鹿的鹿角发育中起作用的癌症相关基因经历了选择。最后，Lin等人密切研究了驯鹿的基因组，并鉴定出允许驯鹿能够在北极的恶劣条件下适应并生存下来的遗传基础。（生物谷 Bioon.com）
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