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2020年9月18日Science期刊精华

  1. COVID-19
  2. HDAC6
  3. SARS-CoV-2
  4. 分节时钟
  5. 核糖体
  6. 炎性体
  7. 肠道微生物组

来源:本站原创 2020-09-26 06:51

2020年9月26日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2020年9月18日)发布,它有哪些精彩研究呢?让小编一一道来。1.Science:揭示HDAC6介导NLRP3和pyrin炎性体激活机制doi:10.1126/science.aas8995典型炎性体是一种多组分蛋白复合物,通过活化caspase-1,在对感染和危险的免疫监
2020年9月26日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2020年9月18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:揭示HDAC6介导NLRP3和pyrin炎性体激活机制
doi:10.1126/science.aas8995


典型炎性体是一种多组分蛋白复合物,通过活化caspase-1,在对感染和危险的免疫监控中发挥关键作用。活化的caspase-1裂解白细胞介素1(IL-1)和成孔蛋白gasdermin D,从而导致细胞因子成熟和细胞焦亡。核苷酸结合结构域、富含亮氨酸的重复序列和含热蛋白(pyrin)结构域的蛋白3(NLRP3)可被尼日利亚菌素nigericin)、细胞外ATP和尿酸单钠(MSU)晶体、明矾、二氧化硅和淀粉样蛋白等各种微粒激活,而pyrin炎性体可被艰难梭菌毒素B的Rho-葡糖基化活性所刺激。炎性体激活的一个重要特征是每个细胞形成单个超分子点状物(也称为斑点)。然而,这类点状物的位置和转运仍然是未知的。

在一项新的研究中,为了破解巨噬细胞中炎性体组装和激活的部位和分子机制,来自美国哈佛医学院、波士顿儿童医院、密歇根大学、马萨诸塞大学、中国中南大学、挪威科技大学和德国波恩大学的研究人员通过细胞成像,辅以细胞和小鼠中的药物抑制和靶向剔除,可视化观察炎性体组装。相关研究结果发表在2020年9月18日的Science期刊上,论文标题为“HDAC6 mediates an aggresome-like mechanism for NLRP3 and pyrin inflammasome activation”。

这项研究揭示了HDAC6依赖性的NLRP3和pyrin炎性体组装与MTOC中的聚集体(aggresome)形成之间存在着意想不到的平行关系,所形成的聚集体可用于泛素化病理聚集物的自噬降解。NLRP3和pyrin炎性体的MTOC定位所发挥的双重激活和抑制作用可能是实现炎性体平衡调节的关键。

2.Science:不同的生化反应速度导致物种特异性的分节时钟周期
doi:10.1126/science.aba7668; doi:10.1126/science.abe0953


在一项新的研究中,来自日本理化学研究所、京都大学、西班牙欧洲分子生物学实验室和庞培法布拉大学的研究人员发现“分节时钟(segmentation clock)”---一个控制胚胎体型形成的基因网络---在人类中的进展速度比在小鼠中更慢,原因在于人类细胞中的生化反应更慢。生化反应速度的差异可能是物种间发育节奏差异的基础。相关研究结果发表在2020年9月18日的Science期刊上,论文标题为“Species-specific segmentation clock periods are due to differential biochemical reaction speeds”。

在脊椎动物发育的早期阶段,胚胎发育成一系列的“分节(segment)”,最终分化成不同类型的组织,比如肌肉或肋骨。众所周知,这个过程是由一个振荡的生化过程(即所谓的分节时钟)控制的,分节时钟在不同的物种之间是不同的。例如,小鼠的分节时钟约为2小时,人类约为5小时。然而,为什么这个分节时钟周期的长度在不同物种之间会有所不同,一直是个谜。

他们研究了HES7蛋白的降解率等因素是否存在差异,毕竟HES7蛋白是分节时钟周期中的一个重要因素。他们观察了包括小鼠和人类蛋白降解速度在内的一系列过程,证实了这一假设:两种蛋白在人类细胞中的降解速度都比小鼠细胞慢。此外,HES7转录和翻译成蛋白所需的时间,以及HES7内含子被剪接所需的时间也存在差异。Ebisuya说,“因此,我们证实人类和小鼠细胞中的细胞环境确实是导致生化反应速度不同从而导致时间尺度不同的关键。”

3.Science:揭示设定胚胎发育速度的时钟
doi:10.1126/science.aba7667; doi:10.1126/science.abe0953


为什么有些物种的怀孕时间比其他物种长?在一项新的研究中,来自英国弗朗西斯-克里克研究所的研究人员找到了设定胚胎发育速度的时钟,并发现该机制基于蛋白的制造和分解方式。这些发现可以帮助我们了解不同的哺乳动物是如何进化而来的,并有助于改进再生医学的方法。相关研究结果发表在2020年9月18日的Science期刊上,论文标题为“Species-specific pace of development is associated with differences in protein stability”。

所有哺乳动物都遵循同样的步骤从胚胎成长为成年个体。这涉及到一系列相同的事件,以相同的顺序,使用类似的基因和分子信号。然而,这些步骤的进展速度在不同物种之间有很大的不同。例如,运动神经元---控制肌肉运动的神经细胞--在小鼠中需要大约三天的时间来发育,但在人类中却需要一个多星期的时间来发育。

这些研究人员发现,蛋白分解和替换速度上的差异解释了这两个物种之间的发育速度差异。蛋白在细胞中不断地制造和分解,与人类细胞相比,小鼠细胞中这种情况发生的速度快了一倍。小鼠细胞中这种更快的蛋白周转速度是运动神经元形成速度更快的原因。

4.Science:研究揭示微生物组抵抗癌症的作用
doi:10.1126/science.abc3421; doi:10.1126/science.abe0709


2020年8月15日讯/生物谷BIOON/---在最近一项研究中,来自悉尼慢性病研究所的研究人员发现,特定肠道细菌可以帮助我们的免疫系统抵抗癌性的发生。这一发现提供了一种新的认识,即为什么免疫疗法对于癌症治疗而言具有不同的效果。研究结果发表在最近的《Science》杂志上,表明将免疫疗法与特定的微生物疗法相结合可增强免疫系统识别和攻击某些黑色素瘤,膀胱癌和结肠直肠癌癌细胞的能力。

首先,这些研究人员确定了用免疫疗法治疗与大肠癌有关的细菌。然后,他们以无菌小鼠作为研究对象,将这些特定细菌与免疫检查点阻断疗法(一种癌症免疫疗法)一起引入。研究表明,特定细菌对免疫疗法的工作至关重要。

“我们发现这些细菌产生的小分子肌苷十分重要,” McCoy实验室高级博士后研究员,该研究的第一作者Lukas Mager博士说。“肌苷与T细胞直接相互作用,并提高了免疫治疗的有效性。”

5.Science:协调退出战略对避免欧洲大陆爆发第二次新冠肺炎疫情至关重要
doi:10.1126/science.abc5096


在一项新的研究中,来自英国南安普顿大学等研究机构的研究人员发现欧洲国家在解除封锁措施时需要共同努力,以防止COVID-19病例在欧洲大陆再次上升。相关研究结果于2020年7月17日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Assessing the impact of coordinated COVID-19 exit strategies across Europe”。

这项研究人员发现,如果联系紧密的国家在没有协调努力的情况下过早地结束它们的非药物干预措施(non-pharmaceutical intervention),如社会疏远和自我隔离,那么导致COVID-19的新型冠状病毒SARS-CoV-2疫情的任何一次反弹将提前至多五周。这将使得扩大检测计划和开发新疗法或疫苗的时间减少。

6.Science:构建出更稳定的SARS-CoV-2刺突蛋白,有助加快COVID-19疫苗开发
doi:10.1126/science.abd0826


针对快速开发数十亿剂救命的COVID-19疫苗的需求,来自美国德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员在一项新的研究中成功地重新设计了新型冠状病毒SARS-CoV-2的一种关键蛋白,这种改造可以使得全世界更快更稳定地生产疫苗。相关研究结果于2020年7月23日在线发表在 Science期刊上,论文标题为“Structure-based design of prefusion-stabilized SARS-CoV-2 spikes”。论文通讯作者为德克萨斯大学奥斯汀分校分子生物科学系副教授Jason McLellan、德克萨斯大学奥斯汀分校分子生物科学系副教授Ilya Finkelstein和德克萨斯大学奥斯汀分校化学工程系教授Jennifer A. Maynard。论文第一作者为McLellan实验室博士后研究员Ching-Lin Hsieh。

大多数冠状病毒候选疫苗都会训练人类免疫系统识别SARS-CoV-2病毒表面的一种关键蛋白,即刺突蛋白(S),以对抗感染。这些作者设计了这种蛋白的一种新版本,当在细胞中表达时,它产生的蛋白数量是早前已在多种COVID-19疫苗中使用的合成刺突蛋白的10倍。他们还与美国国家卫生研究院的同事们一起设计了在目前进入美国临床试验的至少两种COVID-19候选疫苗中发现的早期版本的刺突蛋白。

这种称为HexaPro的新蛋白版本也比这些研究人员早期开发的刺突蛋白版本更稳定,这应该使得它更容易存储和运输。即使在热应激下、在室温下储存期间和经过多次冻融,它也能保持其形状。这些特性是一种强效的疫苗所需要的。

7.Science全文编译!我国科学家从结构上揭示一种强效的治疗性抗体中和SARS-CoV-2和SARS-CoV机制
doi:10.1126/science.abc5881


据世界卫生组织(WHO)统计,截至2020年6月8日,2019年冠状病毒病(COVID-19)大流行已导致200多个国家/地区的700多万感染,并造成40万人死亡。导致这次大流行的病原体是一种新出现的冠状病毒:SARS-CoV-2,它与密切相关的SARS-CoV同属于冠状病毒科β冠状病毒属B谱系。位于SARS-CoV-2和SARS-CoV包膜的刺突糖蛋白(S)具有大约80%的氨基酸序列一致性,而且这两种病毒均利用人血管紧张素转化酶2(hACE2)进入宿主细胞。细胞进入是通过S蛋白同源三聚体介导的病毒-受体结合实现的,然后是病毒-宿主膜融合,其中这种结合是通过S蛋白的受体结合结构域(RBD)进行的。破坏S蛋白在感染建立中所发挥的这一关键作用是中和抗体的主要目标,也是治疗性干预和疫苗设计的重点。

SARS-CoV和SARS-CoV-2的RBD具有大约75%的氨基酸序列一致性,因此有可能发现靶向RBD的交叉中和抗体。在一项新的研究中,来自中国科学院、中国科学院大学、中国军事医学科学院、中国食品药品检定研究院、中国医学科学院、北京协和医学院、北京神州细胞生物技术公司和北京义翘神州科技公司的研究人员通过使用噬菌体展示技术,构建出一个抗体库,该抗体库是从由用重组SARS-CoV RBD免疫的小鼠的外周淋巴细胞中提取的RNA产生的。利用SARS-CoV-2 RBD作为筛选噬菌体抗体库的靶点,寻找潜在的命中目标。将显示与SARS- CoV-2 RBD紧密结合的抗体作为嵌合抗体进行进一步优化,并使用基于水泡性口炎病毒(VSV)的假型病毒系统测试它们的中和活性。相关研究结果于2020年7月23日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Structural basis for neutralization of SARS-CoV-2 and SARS-CoV by a potent therapeutic antibody”。

8.两篇Science论文从结构上揭示核糖体合成机制
doi:10.1126/science.abb4119; doi:10.1126/science.aba9690


真核生物核糖体的形成是一个复杂的过程,首先转录一个大的前体RNA,它组装成一个大的90S前核糖体(preribosome),这个90S前核糖体在成熟后产生核糖体的40S小亚基。Cheng等人和Du等人利用低温电镜观察这个核糖体形成途径中的中间物,对这一过程进行了深入研究。总之,这两项研究共同揭示了一群分子角色是如何协调让90S前核糖体经历成分和结构变化而转化为pre-40S亚基的。

9.Science:饮食通翻译后修饰小鼠肠道微生物蛋白质组以调节肾功能
doi:10.1126/science.abb3763; doi:10.1126/science.abd8344


慢性肾病(CKD)困扰着全球数百万人。CKD的一线治疗是饮食干预,因此可能存在肠道微生物群相关的成分。鉴于蛋白代谢产物吲哚和硫酸吲哚酚是已知的尿毒症毒素,Lobel等人研究了肠道微生物群和蛋白摄入之间的机理联系。这些作者使用了一种CKD小鼠模型,该模型是由于膳食中含硫氨基酸蛋氨酸和半胱氨酸的缺乏所造成的。细菌对含硫氨基酸的代谢通过硫化物抑制色氨酸酶来调节吲哚的产生,从而消除这种代谢物在这种模型系统中的尿毒症毒性。(生物谷 Bioon.com)

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