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2020年7月24日Science期刊精华

来源:本站原创 2020-07-30 07:34

2020年7月30日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2020年7月24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:重磅!分子伴侣介导的自噬调节胚胎干细胞的多能性,有望开发新的再生疗法
doi:10.1126/science.abb4467; doi:10.1126/science.abd1431


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发现胚胎干细胞中称为CMA(chaperone-mediated autophagy, 分子伴侣介导的自噬)的自噬过程可能作为修复或再生受损细胞和器官的新型治疗靶点。相关研究结果发表在2020年7月24日的Science 期刊上,论文标题为“Chaperone-mediated autophagy regulates the pluripotency of embryonic stem cells”。

这项新的临床前研究首次展示了胚胎干细胞如何将CMA保持在低水平,以促进这种自我更新,而且我们揭示了两种可能操纵胚胎干细胞自我更新和分化的新方法来关闭这种抑制,以增强CMA活性和让它们分化成特化细胞。

论文通讯作者、宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院癌症生物学教授Xiaolu Yang博士说,“对于希望开发组织或器官再生疗法的人们来说,这是干细胞生物学领域的一个耐人寻味的发现。我们揭示了两种可能操纵胚胎干细胞自我更新和分化的新方法:CMA和一种由CMA调节的 称为α-酮戊二酸(alpha-ketoglutarate)的代谢物。合理干预或引导这些功能可能是提高再生医学方法效率的有力途径。”

2.Science:详细解读预防下一次大流行病所需采取的措施和付出的经济成本
doi:10.1126/science.abc3189


迄今为止,COVID-19造成的损失至少为2.6万亿美元,并且可能是这个数字的10倍。这是100年来全球最大的一次大流行病。在出现6个月后,它已经造成60多万人死亡,并正在对全球经济产生重大影响。美国普林斯顿大学生态学和进化生物学教授Andrew Dobson问道,“ 如果要防止这种情况再次发生,需要花费多少钱?为实现这一目标需要采取哪些主要行动?”他和美国杜克大学的同事Stuart Pimm组建了一个研究团队来寻求答案。

如今,这个研究团队在2020年7月24日的Science期刊上发表了一篇标题为“Ecology and economics for pandemic prevention”的政策论坛文章。在这篇文章中,这个由流行病学家、野生动物疾病生物学家、保护工作者、生态学家和经济学家组成的多学科团队认为,每 年300亿美元的投资将很快就能收回成本。

Pimm说,“本世纪以来,至少还有4种病毒性病原体出现在人类群体中。预防方面的投资很可能是未来人类健康和全球经济的最佳保险。”

3.Science:在COVID-19大流行期间,生育率可能会下降
doi:10.1126/science.abc9520


纵观历史,战争和饥荒导致的死亡率飙升之后,出生率会增加,而西班牙流感导致生育率暂时下降,然后在“婴儿潮(baby boom)”期间恢复。在一项新的研究中,来自意大利博科尼大学的Arnstein Aassve、Nicolò Cavalli、Letizia Mencarini和Samuel Plach和佛罗 伦萨大学的Massimo Livi Bacci发现与这一历史趋势相反的是,COVID-19卫生紧急事件似乎将导致生育率下降,却没有过去导致生育高峰的因素。相关研究结果发表在2020年7月24日的Science期刊上,论文标题为“The COVID-19 pandemic and human fertility”。

这些作者强调了人口发展和人口转型阶段的差异,以便从现有研究中准确地得出结论。Arnstein Aassve说,“虽然很难做出精确的预测,但一个可能的情况是生育率将下降,至少在高收入国家和短期内会如此。”

4.Science:探究COVID-19以及缓解和抑制策略对中低收入国家的影响
doi:10.1126/science.abc0035; doi:10.1126/science.abd1668


由SARS-CoV-2病毒引起的COVID-19大流行是对全球健康的重大威胁,截至2020年5月26日,全球已确认540万例病例和34.4万例死亡。迄今为止,各国的经验都强调了COVID-19疫情给国家卫生系统带来的巨大压力,即使在资源相对丰富的环境下,对重症监护室床位和机械 呼吸机的需求也会迅速超过它们的供应。这对资源匮乏的环境有潜在的深远影响,这是因为在这样的环境中,医疗护理和相关资源(如氧气)的质量和可获得性通常较差。

在一项新的研究中,来自英国帝国理工学院、伦敦卫生与热带医学院、牛津大学、利物浦热带医学院和美国布朗大学的研究人员试图了解可能导致COVID-19大流行在中低收入国家产生不同影响的因素,并评估在当前全球流行病状况下,这些国家可能采取的抑制和缓解策 略。相关研究结果于2020年6月12日在线发表在Science期刊上,论文标题为“The impact of COVID-19 and strategies for mitigation and suppression in low- and middle-income countries”。

这些研究人员结合人口学、接触模式、疾病严重程度、卫生保健能力和质量方面的数据,以了解COVID-19疫情的影响并为针对它的控制策略提供信息。低收入国家的较年轻人口可能会降低总体风险,但有限的卫生系统能力加上更密切的代际接触在很大程度上抵消了这种 好处。减缓但不阻断传播的缓解策略仍将导致COVID-19流行病迅速淹没卫生系统,低收入国家由于可用的医疗服务较差而出现大量超额死亡。迄今为止,在已经开展抑制工作的国家中,低收入国家行动较早。然而,在这些情况下,需要维持或更频繁地启动这一行动,以 保持疫情在现有的卫生能力的控制之下,这将对这些国家更广泛的健康、福利和经济产生相关的有害后果。

5.Science:通过模拟测试生化数据
doi:10.1126/science.aav3751


细菌细胞模型能否审核来自不同来源的大量数据集?Macklin等人探讨了是否可以用一种综合数学模型来验证或发现大肠杆菌的大量数据中的冲突,这些数据来自于数百个实验室的数千篇论文。虽然大多数数据是一致的,但也有一些数据不能适应已知的生物学结果,比如RNA聚合酶和核糖体的产量不足以产生可测量的细胞倍增时间。其他分析表明,对于一些必需蛋白来说,在细胞的一生中可能没有RNA被转录或翻译,但在没有某些酶的情况下,可以通过早期产生的稳定代谢物库维持生命力。

6.Science:探究维京时代的天花病毒
doi:10.1126/science.aaw8977; doi:10.1126/science.abd1214


人类具有显著的抵御传染病肆虐的能力。天花曾使数百万人丧生,但却推动了Jenner发明的疫苗接种,这最终导致这种病毒在1980年宣布被消灭。为了调查天花的历史,Mühlemann等人从> 31000~150年前的1867具人类遗体中获得了高通量的鸟枪测序数据。出现了13个阳性样本,其中11个是北欧维京时代的人(公元6至7世纪)。虽然这些序列是不完整的,但有4个可以用来推断系统发育树。这显示了明显的维京时代谱系,有多个基因失活。该分析将人类最早感染天花的日期推后了1000年左右,并揭示了一个以前未知的病毒分支的存在。

7.Science:解析出人类内质网膜蛋白复合物的三维结构
doi:10.1126/science.abb5008


膜蛋白占人类蛋白质组的四分之一,是细胞与细胞之间通信、信号转导和运输的所有方面所必需的。膜蛋白生物发生的缺陷是各种人类疾病的根源,而且一半的治疗性药物都是靶向一种完整的膜蛋白。Pleiner等人描述了人类内质网膜蛋白复合物的低温电镜结构,其中这种复合物是一个参与内质网种膜蛋白生物发生的大型低聚组装物。该结构有助于解释这种复合物如何捕获新生蛋白然后将所产生的新生蛋白插入脂质双层,这就阐明了一个具有广泛生物医学意义的基本生物过程的分子细节。

8.Science:一种基于进化的设计分支酸变位酶的模型
doi:10.1126/science.aba3304


蛋白序列包含了明确它们的三维结构和功能的信息,对序列家族的统计分析已被用来预测这些特性。在序列数据的基础上,Russ等人利用考虑到氨基酸位置的守恒性和氨基酸对在进化过程中的相关性的统计模型,预测新的有蛋白家族特性的人工序列。对于分支酸变位酶(chorismate mutase)家族的代谢酶而言,这些作者通过实验证明这些人工序列显示出类似天然的催化功能。鉴于这些模型获取了大量的不同序列,这类基于进化的统计方法可能导寻找具有化学活性发生变化的功能蛋白。

9.Science:衣康酸是Rab GTPase细胞自主宿主防御途径对沙门氏菌的效应物
doi:10.1126/science.aaz1333


髓系细胞(myeloid cell)可以利用一种称为Rab32的Rab家族鸟苷三磷酸酶限制细胞内细菌病原体(如沙门氏菌)的复制。然而,其中的基本机制仍不清楚。Chen等报道,Rab32及其交换因子BLOC3与乌头酸脱羧酶1(aconitate decarboxylase 1, IRG1)相互作用。这种复合物使得IRG1的抗菌产物衣康酸(itaconate)从线粒体直接递送到含沙门氏菌的空泡中。空泡中的衣康酸浓度与细菌存活率相关,这就突出了这种代谢产物在感染过程中的生物相关性。在大肠杆菌感染的细胞中的类似发现表明,这是一个更普遍的现象,在这种现象中,线粒体和Rab32途径在抗菌宿主防御中发挥了关键作用。

10.Science:对早期加勒比海人的基因组研究
doi:10.1126/science.aba8697


加勒比海地区的人类定居和前欧洲加勒比海人之间的遗传关系仍然是一个谜。N?gele等人在研究了93个可追溯到约3200~400年前的古人基因组后,认为至少有三个独立的定居事件,包括一个以前未知的定居浪潮,与北美的辐射事件有关。两种更古老的谱系在古巴共存,但在基因上是完全独立的,后来从南美的第三种群体迁入该地区。这项研究不仅为加勒比海地区的人类定居提供了信息,也为人类在美洲地貌上更广泛的洲际辐射提供了见解,包括跨越实质性的水边界。

11.Science:探究竹节虫如何获得它们的颜色
doi:10.1126/science.aaz4351


Timema属的竹节虫在颜色上表现出变化,这很可能是由于对它们的植物宿主的伪装选择。一些物种只有棕色或只有绿色,而其他物种则从红粉色到绿色再到棕色。为了确定这种变异的遗传学基础,Villoutreix等人对大多数现存的加州Timema物种进行了测序,并发现了一种与某些物种的绿色体色相关的缺失。然而,这种缺失似乎仅限于北加州Timema支系,南加州Timema支系中更多的物种保留了这个位点。在这些南方物种中,非绿色体色很可能是由突变引起的。即使在关系密切的Timema物种之间,适应性进化也可以从不同的进化过程中趋向于同一表型。

12.Science:细胞生长稀释细胞周期抑制剂Rb,从而触发细胞分裂
doi:10.1126/science.aaz6213


人们继续努力揭示长期以来寻找的细胞协调生长和分裂以保持恒定大小的机制。Zatulovskiy等人提出,人细胞能感知视网膜母细胞瘤家族蛋白Rb的浓度。Rb本身作用于转录因子,以抑制细胞周期的进展。随着细胞的生长,Rb的浓度通过稀释而降低,细胞就可以进行分裂。在Rb基因杂合缺失或纯合缺失的小鼠中,随着每个Rb等位基因的丢失,肝细胞的大小减少,而且细胞大小的可变性在增加。

13.Science:药物制剂中的赋形剂可能并非都是惰性的
doi:10.1126/science.aaz9906


大多数药物制剂主要由称为赋形剂(excipient)的非活性成分组成。赋形剂在动物研究中进行了测试,在允许的浓度下不表现出毒性,但它们与分子靶点之间的相互作用尚未得到系统的探讨。Pottel等人通过结合大规模计算筛选和靶向实验测试来研究赋形剂的活性。他们发现38种赋形剂对44个靶点具有活性。有几种赋形剂在预测组织水平毒性的细胞盘(cell panel)中具有活性,而且有两种赋形剂在体内达到的浓度与它们在体外的活性重叠。虽然大多数赋形剂是惰性的,但有些赋形剂的活性值得进一步考虑。(生物谷 Bioon.com)

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