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11月Nature杂志不得不看的重磅级亮点研究

来源:本站原创 2019-11-26 22:37

时间总是匆匆易逝,转眼间11月份即将结束了,在即将过去的11月里,Nature杂志又有哪些亮点研究值得学习呢?小编对相关文章进行了整理,与大家一起学习。

图片来源:Drs. Christopher Parkhurst and David Artis (WCM)

【1】Nature:首次揭示机体肠道健康影响大脑健康的分子机制

doi:10.1038/s41586-019-1644-y

近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自威尔康奈尔医学院等机构的科学家们通过研究首次揭示了肠道微生物和大脑细胞之间交流沟通背后的新型细胞和分子过程;在过去20年里,科学家们通过研究观察到自身免疫细胞疾病和多种精神性疾病之间存在密切关联,比如,自身免疫性疾病患者(诸如炎性肠病、银屑病和多发性硬化症等)往往会出现肠道菌群的缺失或衰竭,而且其还会经历焦虑、抑郁和情绪障碍等疾病,自身免疫性疾病的遗传风险和精神性障碍的遗传风险之间似乎存在密切关联性,但目前研究人员并不清楚肠道健康影响机体大脑健康的分子机制。

研究者David Artis博士说道,这项研究中,我们在分子水平上深入揭示了肠道和大脑之间相互交流的分子机制,目前并没有人能清楚理解炎性肠病和其它慢性胃肠道疾病影响机体行为和心理健康的分子机制,这项研究中我们就想对此进行深入研究。研究人员利用小鼠模型来研究肠道菌群被剔除后大脑细胞所发生的改变;当研究者利用抗生素治疗能降低小鼠机体的肠道菌群水平时(或者被培育为无菌小鼠),小鼠的学习能力明显下降了,为了深入理解其中的因果关联,研究者对小鼠大脑的小胶质细胞进行RNA测序,结果发现,这些细胞中基因表达的改变或许在重塑大脑在学习过程中细胞之间的连接上扮演着非常关键的角色,而这些改变并未在健康小鼠的大脑小胶质细胞中发现。

【2】Nature:梳理衰老研究历史,并指出人类最终有望健康衰老

doi:10.1038/s41586-019-1365-2

几十年来,对衰老和限制寿命的过程的了解一直困扰着生物学家。三十年前,通过鉴定延长多细胞模式生物寿命的基因变异,衰老生物学获得了前所未有的科学可信度。

在本文,我们总结了标志着这一科学成就的里程碑事件,讨论了不同的衰老途径和过程,并提出衰老研究正在进入一个具有独特的医学、商业和社会意义的新时代。我们认为,这个时代标志着一个转折点,不仅在衰老研究方面,而且在所有影响人类健康的生物学研究方面都是如此。

在衰老(ageing)研究领域,一个关键的初始步骤是人们在1939年观察到,限制小鼠和大鼠的热量摄入会延长寿命。这一发现在几个物种中都得到了重现,近期还在灵长类动物中得到了重现,这是衰老过程可塑性的首次展示,也是50年后遗传研究的预兆。值得注意的是,饮食限制不仅增加了最大寿命,而且抑制了年龄相关性疾病的产生。

【3】Nature:表观遗传学进展将遗传学、环境与疾病联系了起来!

doi:10.1038/s41586-019-1411-0

21世纪,表观遗传学的研究得到了快速发展,同时其产生了让研究人员感兴趣和憧憬的东西,当然了,这其中也存在一些大肆宣传的成分,本文中,我们回顾了表观遗传学在过去几十年里是如何演变的,同时分析了近年来改变科学家们对生物学理解的一些研究进展;我们讨论了表观遗传学和DNA序列改变之间的相互作用,以及表观遗传学对细胞记忆和可塑性的影响,同时我们还考虑了环境以及代际和跨代表观遗传学对生物学、疾病和进化的影响。最终,我们提出了一些对人类健康有意义的表观遗传学研究新领域。

长期以来,生物学家一直在试图理解受精卵是如何形成由数百种特殊细胞类型组成的有机体的,每一种类型的细胞都会表达一组特定的基因,而细胞的身份如今被认为是特殊基因组合表达所产生的结果;表达模式必须被建立和维持,即两种不同但存在联系的过程,原始细胞的多能性及细胞类型的建立在很大程度上依赖于数百种转录因子的协同作用,这些转录因子能与特定DNA序列相结合来激活或抑制细胞谱系基因的转录。这一建立阶段通常与Conrad Waddington对表观遗传学的第一个定义最为接近,即研究在发育背景下基因型产生表型的机制;而维持阶段通常涉及大量非DNA序列特异性染色质辅因子,其能通过细胞分裂并在长时间内建立和维持染色质的状态,当然,有时候会缺少初始转录因子。

【4】Nature:胰腺癌进展新机制!氧气缺乏或能重编码癌细胞的线粒体

doi:10.1038/s41586-019-1738-6

线粒体能够燃烧氧气并为机体提供能量,缺少氧气或营养物质的细胞不得不快速改变能量的攻击来维持生长,近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自普朗克研究所的科学家们通过研究发现,在缺氧和营养不足的情况下,线粒体或能被重编程;胰腺中的肿瘤就能利用这种重编程机制来维持生长(尽管氧气和营养水平较低),研究者表示,在这种新发现的信号通路中的蛋白质能作为一种开发治疗胰腺癌新型疗法的潜在靶点。

细胞能通过将能量供应转化为糖酵解的方式来适应氧气缺乏的状况,在这种情况下,细胞在没有氧气的情况下就会进行糖类的发酵,这在年老时或许是必要的,比如当机体细胞无法得到足够的氧气和营养物质时;癌细胞就能面对这个问题,因为某些肿瘤存在血液营养供给不良的状况,而且会有较少的氧气和营养物质抵达细胞;研究者Thomas Langer博士表示,当细胞缺少氧气转向糖酵解过程时,细胞就会减少线粒体的数量,剩下的线粒体就会被重编程以满足细胞新的需要。

【5】Nature:揭示蛋白支架在修复DNA断裂中起关键作用

doi:10.1038/s41586-019-1659-4

在一项新的研究中,来自丹麦哥本哈根大学的研究人员发现了某些类型的蛋白如何让受损的DNA保持稳定,从而保持DNA的功能和完整性。这一新发现也解释了某些蛋白存在先天或后天缺陷的人为何无法让他们的DNA保持稳定并患上诸如癌症之类的疾病,相关研究结果近期发表在Nature期刊上。

每天,体内的细胞分裂数百万次,要保持它们的身份,就需要母细胞无误地将完整的遗传信息传递给子细胞。这不是一项小的任务,这是因为我们的DNA不断受到环境和细胞自身代谢活动的攻击。结果就是DNA链可以在每个细胞分裂周期中至少断裂一次,并且这种频率会因某些生活方式(比如吸烟)或先天性DNA修复缺陷而增加。这就导致不可逆转的遗传损伤,并最终导致疾病,比如癌症、免疫缺陷、痴呆或发育缺陷。

图片来源:Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1674-5

【6】Nature:揭示VISTA蛋白选择性抑制T细胞

doi:10.1038/s41586-019-1674-5

共抑制性免疫受体可导致癌症患者中的T细胞功能障碍。靶向细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(CTLA-4)和程序性细胞死亡1(PD-1)的阻断抗体部分上逆转共抑制性免疫受体的这种作用,正成为越来越多的恶性肿瘤的标准治疗方法。然而,让肿瘤变得不适合T细胞的许多其他途径尚未完全了解。

在一项新的研究中,来自美国百时美施贵宝公司的研究人员报道VISTA(V-domain immunoglobulin suppressor of T cell activation, T 细胞激活可变区结构域免疫球蛋白抑制物)蛋白选择性地选择性地结合和抑制T细胞,相关研究结果近期发表在Nature期刊上。

【7】Nature:HPV就一定致癌?至少部分HPV默默地保护我们免受癌症

doi:10.1038/s41586-019-1719-9

在一项新的研究中,来自美国麻省总医院、哈佛医学院和路易斯维尔大学的研究人员发现尽管病毒作为潜在的癌症制造者一直受到人们的诟病,但是至少有一类病毒---所谓的“低风险”人乳头瘤病毒(HPV)---在不知情的情况下保护我们免受皮肤癌,相关研究结果近期发表在Nature期刊上。

免疫系统受到疾病或药物治疗抑制的患者罹患与病毒感染相关的癌症的风险大大增加,特别是皮肤鳞状细胞癌(squamous cell carcinoma, SCC)。论文通讯作者、麻省总医院癌症免疫学中心研究员Shadmehr Demehri博士说,尽管多项研究试图揭示HPV感染与SCC之间存在关联,但没有一项研究能够证实HPV实际上驱动了这些常见皮肤癌的产生。

【8】Nature:揭示B细胞产生如何产生新的抗体

doi:10.1038/s41586-019-1723-0

在一项新的研究中,来自美国波士顿儿童医院的研究人员了解了更多关于V(D)J重组的过程,以及如何利用染色质成环(chromatin looping)来收集将要剪接的片段,相关研究结果近期发表在Nature期刊上,在这篇论文中,这些研究人员概述了他们的研究以及他们所了解的免疫细胞匹配遗传密码片段来产生新型抗体的方法。

正如这些研究人员所指出的那样,许多研究工作已经投入到了解人类免疫系统是如何发挥作用的。一项发现是当发现新的威胁时,免疫细胞可将遗传密码的某些片段混合和匹配,从而产生新的抗体。但是直到现在,这种混合和匹配过程还是一个谜。在这项新的研究中,这些研究人员着手进一步了解它的工作机制。

【9】Nature:噬菌体疗法有望治疗酒精性肝病

doi:10.1038/s41586-019-1742-x

噬菌体是专门破坏细菌的病毒。在20世纪初期,科学家们就已尝试使用噬菌体作为治疗细菌感染的潜在方法。但是随后抗生素出现了,噬菌体也就失宠了。然而,随着抗生素耐药性感染的增加,人们对噬菌体治疗重新产生了兴趣。在少数情况下,在用尽了所有其他替代方法后,实验性噬菌体疗法(phage therapy)已成功治疗了危及生命的耐多药细菌感染患者。

如今,在一项新的研究中,来自美国加州大学圣地亚哥分校等研究机构的研究人员首次成功地在小鼠中使用噬菌体疗法治疗一种不被认为是典型细菌感染的疾病:酒精性肝病(alcoholic liver disease),相关研究结果在线发表在Nature期刊上;研究者表示,我们不仅将特定的细菌毒素与酒精性肝病患者中较差的临床预后关联在一起,我们还找到了一种利用噬菌体精确编辑肠道菌群来破坏这种关联性的方法。

【10】Nature:重大进展!首次揭示端粒t环保护染色体机制

doi:10.1038/s41586-019-1744-8

在一项新的研究中,来自英国弗朗西斯克里克研究所等研究机构的研究人员发现位于端粒末端的环状结构(loop)起着至关重要的保护作用,可阻止染色体发生不可挽回的损伤。他们揭示了这种称为t环(t-loop)的环状结构的缠绕和解开如何阻止染色体的末端被识别为存在DNA损伤,而且还揭示了这一过程是如何受到调控的,相关研究结果发表在Nature期刊上。

维持线性染色体的重大挑战是必须阻止将DNA末端被识别为DNA损伤。这个问题可以通过端粒来解决,其中端粒是保护染色体末端的由非编码DNA组成的特殊结构。端粒被认为可以保护染色体末端的一种方式是采用套索状的t环结构,该结构可将DNA末端掩埋在端粒中并遮盖它,使其不会被检测为DNA损伤。这些t环结构是由端粒在染色体末端向后折叠而形成的,可以缠绕或解开。(生物谷Bioon.com)

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