2020年3月6日Science期刊精华
来源：本站原创 2020-03-11 06:50
2020年3月11日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2020年3月6日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。1.Science：科学家开发出能有效区分细胞中新旧基因转录物的新方法doi:10.1126/science.aax3072近日，一项刊登在国际杂志Science上的研究报告中，来自胡布勒支研究所等机构的科学家们通
2020年3月11日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2020年3月6日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。
1.Science：科学家开发出能有效区分细胞中新旧基因转录物的新方法
doi:10.1126/science.aax3072
近日，一项刊登在国际杂志Science上的研究报告中，来自胡布勒支研究所等机构的科学家们通过研究开发了一种新方法，来评估基因转录物的产生和降解是如何被调节的，研究者发现，细胞能利用不同的策略来控制转录物拷贝的数量，其是细胞正常发挥功能不可或缺的 。
细胞中每个基因转录物的数量能够帮助测定基因的活性，这个数量会被制造的基因拷贝所影响，即转录的过程，破坏当前已经存在的基因拷贝（即降解）也会影响转录物的数量；在单一细胞中，通过破碎细胞就能测定转录物拷贝的数量，因此不能在同一细胞中随着时间 的推移进行追踪。截至目前为止，研究人员并不清楚单一细胞中转录物的组合和降解是如何调节特殊转录物拷贝的数量的。
这项研究中，研究就开发了一种新型单细胞测序技术，其能有效将新制造的转录物和此前已经存在的转录物进行有效区分；通过将相关数据与计算机模型相结合，研究人员就发现，基因的转录和降解主要参与到了调节转录物的数量中去，研究者Battich说道，细胞似乎能 够利用不同的策略来调节基因的活性或其转录物拷贝的数量；对于某些基因而言，细胞不得不快速改变其拷贝数，而这些基因生来就会在高水平下被转录并降解，通过参与这些过程，细胞就会通过降低转录并同时增加降解来快速改变拷贝数。
最后研究者表示，这种名为scEU-seq的技术能被用来研究生物体多个过程，比如发育期间细胞的特殊化，健康和癌症系统中细胞分类的调节机制等。
2.Science：新研究揭示大脑蛋白质图谱
doi:10.1126/science.aay5947
近日，瑞典卡罗林斯卡研究所的研究人员发表在《科学》杂志上一项研究揭示了人类大脑的蛋白质组图谱。这一开放式数据库为医学研究人员提供了前所未有的资源，加深他们对神经生物学的理解，并有助于开发针对精神类疾病的更有效的疗法和诊断方法。
大脑是结构和功能最复杂的器官。新的大脑蛋白图谱基于对27个大脑区域，近1900个大脑样本的分析，将来自人脑的数据与来自猪和小鼠大脑的相应信息相结合。
KTH皇家理工学院蛋白质科学系教授MathiasUhlén说：“正如预期的那样，哺乳动物的大脑蓝图揭示了人，猪和老鼠的大脑之间的有趣差异。”例如，研究者们在小脑发现了许多蛋白质表达水平升高的现象，包括几种与精神疾病有关的蛋白，这些蛋白有助于小脑在情绪处 理中的作用。另一个有趣的发现是，大脑的不同细胞类型与周围器官共享特定的蛋白质，例如，星形细胞与肝脏中过滤血液的细胞存在许多相同的转运蛋白和代谢酶。
3.Science：揭示老鼠大脑中负责压力反应的区域
doi:10.1126/science.aaz4639
日本名古屋大学医学院的一组研究人员在老鼠身上发现了他们所描述的心理社会压力反应的主要驱动力。在他们发表在《Science》杂志上的论文中，该小组描述了他们在老鼠身上的实验以及他们从中学到的东西。
人类的压力是一种精神和情感类型的紧张或压力，通常是由不利或苛刻的环境造成的。它还经常伴随着身体反应，如出汗、心率加快或血压升高。先前的研究表明，压力是远古时代遗留下来的，当时人类祖先对威胁产生了强烈的战斗或逃跑反应。
在现代，这样的反应是很少需要的，但它可以由较少威胁性更小的事件触发，如被老板训斥。之前的研究也表明，经常经历压力的人往往会有负面的健康体验，比如高血压。正因为如此，科学家们一直在研究压力，以更多地了解压力背后的因素，并确定是否有办法减轻 压力对身体的影响。在这项新的研究中，研究人员试图找到老鼠压力的控制机制。
这项工作包括将示踪剂注入老鼠的大脑，然后让它们经历一个有压力的事件--一只令人生畏的老鼠欺负它。这些示踪剂让研究人员可以看到，当老鼠经历压力时，大脑的哪些部分被激活了。研究人员报告说，在应激状态下，大鼠大脑中两个相对未被探索的区域变得活跃 起来。对这两个大脑区域的进一步观察表明，它们参与了向下丘脑发送信号的过程--但只是在老鼠感到压力的时候。研究人员发现，使这些信号失效可以减轻老鼠的压力症状，但不会干扰身体的其他功能。他们认为，这两个大脑区域构成了老鼠心理社会压力反应的主要 驱动力。
4.Science突破：开发新技术对免疫细胞微环境进行成像
doi:10.1126/science.aay4106
为了开发针对特定细胞表面蛋白的药物，了解它附近的其他蛋白是很有帮助的。许多疾病的病理可以通过阐明局部的生物分子网络或微环境来理解。为此，酶接近标记平台（enzymatic proximity labeling platform）被广泛应用于绘制亚细胞结构中更广泛的空间关系。 然而，长期以来人们一直在寻找能够更精确地绘制微环境的技术。
Geri等人描述一个微环境绘谱平台，利用光催化碳烯生成选择性识别细胞膜上的蛋白质相互作用，这个方法被称为MicroMap(μMap)。这是一种光触发标记技术，该技术可以提高这种类型映射的空间分辨率。具体来说，他们依靠一种能量转移范围非常短的光催化剂来激活 一种基于卡宾的标签，这种标签在反应之前只能在水中扩散一小段距离。
利用光催化-抗体结合物在空间上定位碳烯生成，他们证明了抗体结合目标及其微环境蛋白邻居的选择性标记。
他们通过该技术鉴定了活淋巴细胞中程序性死亡配体1 (PD-L1)微环境的组成蛋白，并在免疫突触连接中选择性标记。因此，这是一个在癌症免疫治疗中很有价值的系统。
5.Science：揭示果蝇视觉系统中行为个体性的神经发育起源
doi:10.1126/science.aaw7182
当沿着一条线行走时，一些果蝇会小心翼翼地沿着线走，而另一些果蝇则迂回行进。 Linnewebe等人如今发现这些行为对个体是稳定的，但在等基因群体（isogenic population）中却是多样化的。在等基因群体群体中产生个体多样性的关键是正常发育的内在混乱。视觉系统中的一组神经元以可变方式连接，导致每只果蝇特有的脑回路不对称性，从而引导其沿线行进行为。由于果蝇的大脑回路具有更多的不对称性，它能够更好地对准线行走。
6.Science：揭示人类记忆提取期间的皮层神经元放电活动序列回放
doi:10.1126/science.aba0672
动物研究表明，神经元活动序列回放（sequence replay）可能是记忆提取和记忆巩固的基础。但是，没有直接的证据表明放电活动序列的回放对于人脑中的这些过程很重要。Vaz等人在参与者执行记忆任务时同时记录了大脑中的单位放电活动、局部场电位和颅内脑电图信号。颞叶皮层中的尖锐的波纹波动反映了神经元放电的爆发，这些突增的放电爆发在记忆形成期间组织成放电活动序列。这些序列在成功的记忆提取过程中被回放。在正确的回忆期间，序列回放的程度与皮质放电活动与内侧颞叶的波纹相关的程度有关。
7.Science：非典型人类开放阅读框经历普遍的功能性翻译
doi:10.1126/science.aay0262; doi:10.1126/science.aba6117
通过使用质谱、核糖体分析和几种基于CRISPR的筛查方法，Chen等人在人类基因组中鉴定出数百种以前未被表征的功能性微肽（micropeptide）。在信使RNA（mRNA）的已被注释的开放阅读框(ORF)之外和长链非编码RNA（lnRNA）的ORF之内的蛋白翻译是普遍存在的。通过使用CRISPR-Cas9和单细胞转录组学进行功能性筛选提示着数百种微肽起着关键作用。由多个较短的上游ORF编码的微肽与同一mRNA编码的下游典型蛋白形成稳定的蛋白复合物。
8.Science：揭示PE/PPE蛋白介导营养物通过结核分枝杆菌细胞被膜的转运
doi:10.1126/science.aav5912
结核分枝杆菌具有独特的生理学特性，从而使得它可以在人体中持续存在，其中包括蜡状细胞被膜（cell coat），该细胞被膜基本上是不可渗透的并且可以抵抗宿主免疫反应效应物的攻击。Wang等人鉴定出一种有效穿过这种细胞被膜并杀死结核分枝杆菌细胞的简单分子。对这种称为3,3-双-二（甲基磺酰基）丙酰胺的分子具有抵抗性的结核分枝杆菌突变体的全基因组测序表明在一种称为PPE51的蛋白中存在分散的突变，而且这些突变体导致了一系列与营养物有关的生长缺陷。实验表明PE/PPE家族蛋白是类似于外膜孔蛋白的小分子选择性通道，可使结核分枝杆菌摄取营养物，同时保持原本不可渗透的屏障。
9.Science：ZGLP1是小鼠卵源性命运的决定因素
doi:10.1126/science.aaw4115
在小鼠中，胚胎干细胞和诱导性多能干细胞已被证实可分化为原始生殖细胞样细胞，后者可产生功能性卵母细胞。 在这个系统中，Nagaoka等人鉴定出基因Zglp1是卵源性命运（oogenic fate）的一个关键因子。作为骨形态发生蛋白（BMP）信号转导的下游效应物，保守性的转录调节因子ZGLP1激活被Polycomb活性抑制的卵母细胞程序，而视黄酸信号辅助这种激活的成熟以及原始生殖细胞程序的抑制。因此，这项研究完善了我们对哺乳动物卵源性命运决定的理解。（生物谷 Bioon.com）
图片来自Science期刊。
1.Science：科学家开发出能有效区分细胞中新旧基因转录物的新方法
doi:10.1126/science.aax3072
近日，一项刊登在国际杂志Science上的研究报告中，来自胡布勒支研究所等机构的科学家们通过研究开发了一种新方法，来评估基因转录物的产生和降解是如何被调节的，研究者发现，细胞能利用不同的策略来控制转录物拷贝的数量，其是细胞正常发挥功能不可或缺的 。
细胞中每个基因转录物的数量能够帮助测定基因的活性，这个数量会被制造的基因拷贝所影响，即转录的过程，破坏当前已经存在的基因拷贝（即降解）也会影响转录物的数量；在单一细胞中，通过破碎细胞就能测定转录物拷贝的数量，因此不能在同一细胞中随着时间 的推移进行追踪。截至目前为止，研究人员并不清楚单一细胞中转录物的组合和降解是如何调节特殊转录物拷贝的数量的。
这项研究中，研究就开发了一种新型单细胞测序技术，其能有效将新制造的转录物和此前已经存在的转录物进行有效区分；通过将相关数据与计算机模型相结合，研究人员就发现，基因的转录和降解主要参与到了调节转录物的数量中去，研究者Battich说道，细胞似乎能 够利用不同的策略来调节基因的活性或其转录物拷贝的数量；对于某些基因而言，细胞不得不快速改变其拷贝数，而这些基因生来就会在高水平下被转录并降解，通过参与这些过程，细胞就会通过降低转录并同时增加降解来快速改变拷贝数。
最后研究者表示，这种名为scEU-seq的技术能被用来研究生物体多个过程，比如发育期间细胞的特殊化，健康和癌症系统中细胞分类的调节机制等。
2.Science：新研究揭示大脑蛋白质图谱
doi:10.1126/science.aay5947
近日，瑞典卡罗林斯卡研究所的研究人员发表在《科学》杂志上一项研究揭示了人类大脑的蛋白质组图谱。这一开放式数据库为医学研究人员提供了前所未有的资源，加深他们对神经生物学的理解，并有助于开发针对精神类疾病的更有效的疗法和诊断方法。
大脑是结构和功能最复杂的器官。新的大脑蛋白图谱基于对27个大脑区域，近1900个大脑样本的分析，将来自人脑的数据与来自猪和小鼠大脑的相应信息相结合。
KTH皇家理工学院蛋白质科学系教授MathiasUhlén说：“正如预期的那样，哺乳动物的大脑蓝图揭示了人，猪和老鼠的大脑之间的有趣差异。”例如，研究者们在小脑发现了许多蛋白质表达水平升高的现象，包括几种与精神疾病有关的蛋白，这些蛋白有助于小脑在情绪处 理中的作用。另一个有趣的发现是，大脑的不同细胞类型与周围器官共享特定的蛋白质，例如，星形细胞与肝脏中过滤血液的细胞存在许多相同的转运蛋白和代谢酶。
3.Science：揭示老鼠大脑中负责压力反应的区域
doi:10.1126/science.aaz4639
日本名古屋大学医学院的一组研究人员在老鼠身上发现了他们所描述的心理社会压力反应的主要驱动力。在他们发表在《Science》杂志上的论文中，该小组描述了他们在老鼠身上的实验以及他们从中学到的东西。
人类的压力是一种精神和情感类型的紧张或压力，通常是由不利或苛刻的环境造成的。它还经常伴随着身体反应，如出汗、心率加快或血压升高。先前的研究表明，压力是远古时代遗留下来的，当时人类祖先对威胁产生了强烈的战斗或逃跑反应。
在现代，这样的反应是很少需要的，但它可以由较少威胁性更小的事件触发，如被老板训斥。之前的研究也表明，经常经历压力的人往往会有负面的健康体验，比如高血压。正因为如此，科学家们一直在研究压力，以更多地了解压力背后的因素，并确定是否有办法减轻 压力对身体的影响。在这项新的研究中，研究人员试图找到老鼠压力的控制机制。
这项工作包括将示踪剂注入老鼠的大脑，然后让它们经历一个有压力的事件--一只令人生畏的老鼠欺负它。这些示踪剂让研究人员可以看到，当老鼠经历压力时，大脑的哪些部分被激活了。研究人员报告说，在应激状态下，大鼠大脑中两个相对未被探索的区域变得活跃 起来。对这两个大脑区域的进一步观察表明，它们参与了向下丘脑发送信号的过程--但只是在老鼠感到压力的时候。研究人员发现，使这些信号失效可以减轻老鼠的压力症状，但不会干扰身体的其他功能。他们认为，这两个大脑区域构成了老鼠心理社会压力反应的主要 驱动力。
4.Science突破：开发新技术对免疫细胞微环境进行成像
doi:10.1126/science.aay4106
为了开发针对特定细胞表面蛋白的药物，了解它附近的其他蛋白是很有帮助的。许多疾病的病理可以通过阐明局部的生物分子网络或微环境来理解。为此，酶接近标记平台（enzymatic proximity labeling platform）被广泛应用于绘制亚细胞结构中更广泛的空间关系。 然而，长期以来人们一直在寻找能够更精确地绘制微环境的技术。
Geri等人描述一个微环境绘谱平台，利用光催化碳烯生成选择性识别细胞膜上的蛋白质相互作用，这个方法被称为MicroMap(μMap)。这是一种光触发标记技术，该技术可以提高这种类型映射的空间分辨率。具体来说，他们依靠一种能量转移范围非常短的光催化剂来激活 一种基于卡宾的标签，这种标签在反应之前只能在水中扩散一小段距离。
利用光催化-抗体结合物在空间上定位碳烯生成，他们证明了抗体结合目标及其微环境蛋白邻居的选择性标记。
他们通过该技术鉴定了活淋巴细胞中程序性死亡配体1 (PD-L1)微环境的组成蛋白，并在免疫突触连接中选择性标记。因此，这是一个在癌症免疫治疗中很有价值的系统。
5.Science：揭示果蝇视觉系统中行为个体性的神经发育起源
doi:10.1126/science.aaw7182
当沿着一条线行走时，一些果蝇会小心翼翼地沿着线走，而另一些果蝇则迂回行进。 Linnewebe等人如今发现这些行为对个体是稳定的，但在等基因群体（isogenic population）中却是多样化的。在等基因群体群体中产生个体多样性的关键是正常发育的内在混乱。视觉系统中的一组神经元以可变方式连接，导致每只果蝇特有的脑回路不对称性，从而引导其沿线行进行为。由于果蝇的大脑回路具有更多的不对称性，它能够更好地对准线行走。
6.Science：揭示人类记忆提取期间的皮层神经元放电活动序列回放
doi:10.1126/science.aba0672
动物研究表明，神经元活动序列回放（sequence replay）可能是记忆提取和记忆巩固的基础。但是，没有直接的证据表明放电活动序列的回放对于人脑中的这些过程很重要。Vaz等人在参与者执行记忆任务时同时记录了大脑中的单位放电活动、局部场电位和颅内脑电图信号。颞叶皮层中的尖锐的波纹波动反映了神经元放电的爆发，这些突增的放电爆发在记忆形成期间组织成放电活动序列。这些序列在成功的记忆提取过程中被回放。在正确的回忆期间，序列回放的程度与皮质放电活动与内侧颞叶的波纹相关的程度有关。
7.Science：非典型人类开放阅读框经历普遍的功能性翻译
doi:10.1126/science.aay0262; doi:10.1126/science.aba6117
通过使用质谱、核糖体分析和几种基于CRISPR的筛查方法，Chen等人在人类基因组中鉴定出数百种以前未被表征的功能性微肽（micropeptide）。在信使RNA（mRNA）的已被注释的开放阅读框(ORF)之外和长链非编码RNA（lnRNA）的ORF之内的蛋白翻译是普遍存在的。通过使用CRISPR-Cas9和单细胞转录组学进行功能性筛选提示着数百种微肽起着关键作用。由多个较短的上游ORF编码的微肽与同一mRNA编码的下游典型蛋白形成稳定的蛋白复合物。
8.Science：揭示PE/PPE蛋白介导营养物通过结核分枝杆菌细胞被膜的转运
doi:10.1126/science.aav5912
结核分枝杆菌具有独特的生理学特性，从而使得它可以在人体中持续存在，其中包括蜡状细胞被膜（cell coat），该细胞被膜基本上是不可渗透的并且可以抵抗宿主免疫反应效应物的攻击。Wang等人鉴定出一种有效穿过这种细胞被膜并杀死结核分枝杆菌细胞的简单分子。对这种称为3,3-双-二（甲基磺酰基）丙酰胺的分子具有抵抗性的结核分枝杆菌突变体的全基因组测序表明在一种称为PPE51的蛋白中存在分散的突变，而且这些突变体导致了一系列与营养物有关的生长缺陷。实验表明PE/PPE家族蛋白是类似于外膜孔蛋白的小分子选择性通道，可使结核分枝杆菌摄取营养物，同时保持原本不可渗透的屏障。
9.Science：ZGLP1是小鼠卵源性命运的决定因素
doi:10.1126/science.aaw4115
在小鼠中，胚胎干细胞和诱导性多能干细胞已被证实可分化为原始生殖细胞样细胞，后者可产生功能性卵母细胞。 在这个系统中，Nagaoka等人鉴定出基因Zglp1是卵源性命运（oogenic fate）的一个关键因子。作为骨形态发生蛋白（BMP）信号转导的下游效应物，保守性的转录调节因子ZGLP1激活被Polycomb活性抑制的卵母细胞程序，而视黄酸信号辅助这种激活的成熟以及原始生殖细胞程序的抑制。因此，这项研究完善了我们对哺乳动物卵源性命运决定的理解。（生物谷 Bioon.com）
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