2021年12月24日Science期刊精华

2021年12月30日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2021年12月24日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。

1.Science：揭示高纤维饮食提高免疫疗法对黑色素瘤患者的疗效
doi:10.1126/science.aaz7015

在一项新的研究中，来自美国国家癌症研究所（NCI）和德克萨斯大学MD安德森癌症中心的研究人员发现富含纤维的饮食通过影响肠道微生物组可能有助于一些正在接受治疗的黑色素瘤患者对免疫治疗产生反应。这项研究分析了黑色素瘤患者和这种疾病的小鼠模型。相关研究结果发表在2021年12月24日的Science期刊上，论文标题为“Dietary fiber and probiotics influence the gut microbiome and melanoma immunotherapy response”。 在接受免疫检查点阻断剂治疗的晚期黑色素瘤患者中，那些每天至少摄入20克膳食纤维的患者存活时间最长，疾病没有进展。相反，使用益生菌补充剂似乎在一定程度上降低了免疫检查点阻断剂治疗的效果。益生菌是活的微生物，通常作为一种补充剂食用，以改善肠道健康。

图片来自Unsplash/CC0 Public Domain。

论文共同通讯作者、NCI癌症研究中心综合癌症免疫学实验室主任Giorgio Trinchieri博士说，“这些数据提示着我们可以靶向肠道微生物群的组成，进而影响患者对免疫疗法的反应能力。摄取富含纤维的饮食，如水果、蔬菜和豆类，可能能够提高人体对免疫疗法的反应能力。”

2.Science：阻断纤维蛋白有望治疗牙周病
doi:10.1126/science.abl5450

在一项新的研究中，来自美国国家牙科颅面研究所（NIDCR）的研究人员发现，阻断一种凝血蛋白的功能可阻止小鼠牙周（牙龈）疾病造成的骨质流失。根据动物和人类的数据，他们发现，这种称为纤维蛋白（fibrin）的凝血蛋白堆积会引发过度的免疫反应，损害牙龈和下层骨骼。他们指出抑制异常的纤维蛋白活性可能有望预防或治疗牙周病，以及其他以纤维蛋白堆积为标志的炎症性疾病，包括关节炎和多发性硬化症。相关研究结果发表在2021年12月24日的Science期刊上，论文标题为“Fibrin is a critical regulator of neutrophil effector function at the oral mucosal barrier”。

为了探索异常纤维蛋白堆积和牙周炎之间的联系，由NIDCR研究员Niki Moutsopoulos博士和Thomas Bugge博士领导的研究人员研究了小鼠的PLG缺陷并分析了人类遗传数据。与患有这种疾病的人类一样，PLG缺陷的小鼠患上了牙周炎，包括牙周骨质流失和牙龈中的纤维蛋白水平升高。小鼠的牙龈挤满了称为中性粒细胞的免疫细胞，这些细胞在常见的牙周炎中也被发现含量很高。

与健康志愿者(左)相比，严重牙周病患者(右)的牙龈组织显示出高水平的纤维蛋白(洋红色)。图片来自Lakmali Silva, NIDCR。

为了弄清纤维蛋白是否在驱动这种过度反应，这些作者破坏了它与中性粒细胞表面上的蛋白受体相互作用（结合）的能力。纤维蛋白和中性粒细胞之间的结合被破坏后，完全阻止了PLG缺陷小鼠的牙周骨质流失。令人震惊的是，它也减少了患有一种常见的、与年龄有关的牙周炎形式的正常小鼠的骨质流失，这表明类似的机制在这两种形式的疾病中都在起作用。

3.Science：重磅！科学家揭示新冠病毒delta和kappa突变毒株发生免疫逃逸的分子机制！
doi:10.1126/science.abl8506

SARS-CoV-2的传播会导致病毒突变体的出现，包括令人担忧的B.1.617.2 (Delta)突变体，目前该突变体正在引起新一轮的感染，同时也成为了全球COVID-19流行的主导病毒毒株。近日，一篇发表在国际杂志Science上题为“Molecular basis of immune evasion by the Delta and Kappa SARS-CoV-2 variants”的研究报告中，来自华盛顿大学等机构的科学家们通过研究揭示了大流行性冠状病毒delta和kappa突变毒株如何帮助其避免被宿主机体的抗体所识别。

大多数疫苗的开发都集中在靶向作用冠状病毒表面的刺突糖蛋白，这种糖蛋白包括一种能增强细胞结合的N端结构域和另外一种能参与到宿主细胞上ACE2受体的受体结合结构域。大多数针对流行性冠状病毒的抗体都会锁定这两个结构域的特定位点，因此，冠状病毒突变体就会突变其N端结构域和受体结构域，从而逃脱抗体的识别，比如delta和kappa突变毒株就是这种情况。研究者表示，这些或许就是康复期和疫苗接种个体机体中中和性抗体的主要作用靶点，这或许就引起了人们对现有疫苗和治疗性抗体在抵御这两种突变毒株有效性上的担忧。

这篇研究报告中，研究人员从37名年龄在22-66岁之间的个体机体中获得了血浆样本进行研究，这些参与者均接受了两剂Moderna或Pfizer/BioNtech公司的疫苗或一剂杨森制造的COVID-19疫苗，相关研究数据表明，delta， kappa和delta+突变株都能敌病毒所诱导的抗体的病毒中和潜能，而且delta+突变株导致抗体作用效果的下降幅度最大；在实验室检测中，一半的杨森疫苗接种者机体中完全丧失了能中和一个或多个突变株的能力。尽管delta和kappa突变株能更好的躲避疫苗所诱导的抗体中和潜力，但到今年夏天初期，delta变异株已经成为全球范围内的主要流行株，其在全球的高发病率和易于传播和复制的特性，以及在感染个体机体的鼻腔和咽喉中会产生更大的病毒负荷的能力表现出了一致性；研究者表示，后期他们还需要深入研究来揭示免疫逃避和突变株传播性改善之间的相互作用，并以此作为突变株的进化策略，从而实现COVID感染在全球的主导地位。

4.Science：植物韧皮部发育中细胞间的分离与细胞特化的成熟梯度有关
doi:10.1126/science.aba5531

作为一小簇干细胞，植物的分生组织（plant meristem）产生了植物不确定的生长模式所需的所有细胞类型。Roszak等人利用单细胞分析来跟踪从干细胞到韧皮部血管的有核细胞的发育。在小芥菜植物拟南芥的根部，这个过程只需要3天多的时间，而发育轨迹跨越了十几种不同的细胞状态。最初处于抑制控制下的转录程序随着那些最初的抑制因子的消散而被激活。在发育轨迹的早期和晚期，调节因子的相互抑制控制着分化程序的快速转换。

5.Science：探究人类特有的生存策略
doi:10.1126/science.abf0130

人类是动物---仅仅是类人猿（great ape）的另一个谱系。然而，我们已经在很大程度上与我们的猿类表亲发生了分歧，我们对这一情况的发生常年感兴趣。Kraft等人研究了现代狩猎-采集社会和类人猿的能量摄入和支出。他们发现，我们在觅食或耕作时花费的能量并没有减少，但我们确实获得了更多的能量，而且速度比我们的人猿表亲快。这种差异可能使我们的祖先能够在有利于社会学习和文化发展的环境中投入更多时间。

6.Science：探究早期海洋巨兽
doi:10.1126/science.abf5787

有史以来最大的动物占据了海洋环境。现代鲸类在数千万年中进化出了它们的大体型，以应对寒冷海洋水域生产力的提高。然而，鲸鱼并不是第一个进化出来的海洋巨兽。Sander等人描述了一种2.44亿年前的鱼龙化石（fossil ichthyosaur），其体型可与现代鲸类相媲美。这种动物在第一批鱼龙出现后最多存在了800万年，这表明其更快的体型扩张速度可能是由二叠纪大灭绝的过程所推动。

7.Science：从结构上揭示Pol IV和RDR2产生双链RNA机制
doi:10.1126/science.abj9184

真核生物编码5种多亚基的DNA依赖性RNA聚合酶，其中Pol I、Pol II和Pol III作为单个单位发挥作用，产生细胞单链RNA。植物特异性Pol IV与RDR2（一种RNA依赖性RNA聚合酶）形成复合物，产生对基因组DNA甲基化至关重要的小干扰RNA的双链前体。Huang等人确定了Pol IV-RDR2复合物的低温电镜结构。该结构显示，Pol IV和RDR2通过一个内部RNA转移通道连接它们的活性中心，而且Pol IV逆转转录方向，并通过该通道将其转录本直接交给RDR2，以生产双链RNA的第二条链。

8.Science：一种口服的主蛋白酶抑制剂有望治疗COVID-19
doi:10.1126/science.abl4784

疫苗的快速开发对于对抗正在进行的COVID-19大流行病至关重要。然而，获取疫苗的挑战依然存在，突破性感染时有发生，新出现的变体也带来了更大的风险。因此，开发抗病毒治疗药物是治疗COVID-19的一个高度优先事项。临床试验中的一些候选药物针对病毒的RNA依赖性RNA聚合酶起作用，但也有其他病毒酶被认为是药物抑制的良好靶标。Owen等人发现和表征了一种针对参与病毒复制中多聚蛋白裂解的主蛋白酶（main protease）的候选药物。这种称为PF-07321332的候选药物可以口服，具有良好的选择性和安全性，并能在小鼠模型中保护其免受SARS-CoV-2感染。在一项1期临床试验中，该药物达到了根据体外研究预期的抑制病毒的浓度。它还能抑制其他冠状病毒，包括SARS-CoV-1和MERS-CoV，并可能成为应对未来病毒威胁的武器库。

9.Science：金属酶使得自由基环化更容易
doi:10.1126/science.abk1603

金属酶含有金属辅因子，这些金属辅因子有时可被利用来催化不同于其自然功能的反应。Zhou等人从基于血红素的自由基聚合中获得灵感，筛选了一组金属蛋白，以寻找能够催化原子转移自由基环化的候选物，最终从带有溴代烷基和烯烃官能团的酰胺底物中产生一种内酰胺。细胞色素P-450衍生物是有效的催化剂，并且通过定向进化产生了一系列的酶变体，以获得模型底物的全部对映体和非对映体产物。此类生物催化剂是合成化学工具箱的宝贵补充，并重申了金属酶在催化有用的非天然反应方面的潜力。

10.Science：使用病毒样颗粒快速评估SARS-CoV-2变体
doi:10.1126/science.abl6184

为了开发针对SARS-CoV-2和新出现的变体的治疗方法，了解这种病毒的生物学特性及其突变的影响是很重要的。然而，这具有挑战性，因为活的SARS-CoV-2病毒只能在少数符合严格安全标准的实验室进行研究。Syed等人描述了一种由四种SARS-CoV-2结构蛋白组成的病毒样颗粒（VLP），但它不是包装病毒RNA，而是包装表达报告蛋白的mRNA。在接收细胞（receiver cell）中表达的报告蛋白数量取决于生产细胞（producer cell）中包装和组装的效率以及进入接收细胞的效率。在更具传播性的变体中发现的核衣壳蛋白的突变会增加mRNA的包装和表达。因此，VLP为研究结构蛋白突变的影响和筛选治疗药物提供了一种平台。（生物谷 Bioon.com）