2019年9月20日Science期刊精华
来源：本站原创 2019-09-30 06:39
2019年9月30日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2019年9月20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：成功构建秀丽隐杆线虫发育的分子图谱doi:10.1126/science.aax1971在一项新的研究中，来自美国宾夕法尼亚大学等研究机构的研究人员首次详细描述了动物胚胎发育过程中每个细胞是如何变化的。他
2019年9月30日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2019年9月20日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。
1.Science：成功构建秀丽隐杆线虫发育的分子图谱
doi:10.1126/science.aax1971
在一项新的研究中，来自美国宾夕法尼亚大学等研究机构的研究人员首次详细描述了动物胚胎发育过程中每个细胞是如何变化的。他们使用了新兴的单细胞生物学领域的最新技术来分析秀丽隐杆线虫胚胎中的细胞。相关研究结果于2019年9月5日在线发表在Science期刊上，论文标题为“A lineage-resolved molecular atlas of C. elegans embryogenesis at single-cell resolution”。论文通讯作者为宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的John I. Murray、宾夕法尼亚大学文理学院的Junhyong Kim和华盛顿大学的Robert Waterston。
Murray说，“在过去几年，新的单细胞基因组学方法彻底改变了对动物发育的研究。我们的研究利用了这样一个事实：秀丽隐杆线虫胚胎具有非常少量的细胞，而且这些细胞由已知的完全可重复的细胞分裂模式产生。通过使用单细胞基因组学方法，我们能够在从原肠胚形成（当存在约50个细胞时）到胚胎发生结束这个过程中识别87%以上的胚胎细胞。”
2.Science：开发出一种实时追踪活细胞中DNA和RNA的技术---CRISPR LiveFISH
doi:10.1126/science.aax7852
荧光原位杂交（FISH）是一种强大的检测细胞中核酸的分子技术。但是，它需要细胞固定和变性。Wang等人发现CRISPR-Cas9仅在与靶DNA结合时才保护向导RNA（gRNA）在细胞中免受降解。他们利用这种依赖靶标DNA的稳定性开关，开发了一种名为CRISPR LiveFISH的标记技术，并且在与荧光团偶联在一起的gRNA的存在下，分别使用Cas9和Cas13来检测DNA和RNA。CRISPR LiveFISH提高了信噪比，可在活细胞内使用，从而允许实时追踪基因组编辑、染色体易位和转录的动态变化。
3.Science：探究家畜抗生素耐药性
doi:10.1126/science.aaw1944; doi:10.1126/science.aay9652
大多数抗生素用于家畜，而且随着全球对肉类需求的增加，抗生素的使用也在增加。目前还不清楚抗生素需求的增加对动物中抗生素耐药性的发生和对人类的风险意味着什么。Van Boeckel等人在过去20年的系统性回顾的基础上，描述了动物中抗菌剂耐药性的全球负担。鸡和猪中出现的耐药细菌菌株数量明显增加。当前的这项新研究为低收入和中等收入国家提供了急需的基线模型。
4.Science：鉴定出一种影响μ阿片类药物受体功能的新基因
doi:10.1126/science.aau2078; doi:10.1126/science.aay9345
μ阿片类药物受体（MOR）是减轻疼痛的药物---包括吗啡和强效的人工合成的阿片类药物芬太尼（fentanyl）---的作用靶标。需要更好地了解这种受体系统，以抑制潜在的致命副作用并控制成瘾的可能性。Wang等在秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）中进行筛选来发现影响MOR功能的基因。他们发现了另一种称为GPR139的受体，该受体的丢失增强了吗啡对小鼠的作用，但降低了戒断作用。GPR139可能是提高阿片类药物安全性或疗效的靶标。
5.Science：探究由基因调控引发的抗洪能力
doi:10.1126/science.aax8862
一些植物比其他植物更能耐受洪涝。Reynoso等人比较了适应洪涝的水稻和不那么适应洪涝的水稻中被洪涝激活的基因调控网络。根据染色质可访问性和转录来表征与洪涝相关的基因调控。尽管在旱地物种中洪涝响应通路也很明显，但它在湿地水稻中受到更大的激活。
6.Science：随着年龄的增加，人群抵抗寄生蠕虫感染的能力可能在下降
doi:10.1126/science.aaw5822; doi:10.1126/science.aay9493
尽管感染、免疫力和群体统计学是相互交织的，但很少同时进行。Froy等人在遥远的大西洋圣基尔达岛（St. Kilda）附近的索艾羊（Soay sheep）中测量了一种抗寄生蠕虫感染的免疫标志物。 他们使用了一个包含800只索艾羊2000份血液样本的文库，这些样本被遗弃在野外，无人管理。感染抵抗力随着索艾羊年龄的增长而下降，这就降低它们在冬天存活下来的机会。寄生蠕虫是包括人类在内的许多自然系统的重要组成部分，因此随着年龄的增长，寄生蠕虫可能会增加健康负担。
7.Science：大型哺乳动物灭绝导致群落结构重组
doi:10.1126/science.aaw1605
大多数人认为，人类活动导致了地球上的第六次大灭绝事件，大型哺乳动物是其中风险最大的物种之一。这些重要的生态系统组成部分的丧失可能对生态系统的结构和功能产生重大影响，但要充分了解这些影响是具有挑战性的。Tóth等人考察了更新世时期大型哺乳动物的丧失，以确定潜在的群落聚集效应。他们发现大型哺乳动物的灭亡导致了群落结构的重组，并促进从生物驱动向非生物驱动的转变。了解过去的变化可能有助于预测我们当前正在驱动的物种灭绝在群落水平上产生的影响。
8.Science：发现大脑中调节记忆的新途径
doi:10.1126/science.aax9238
睡眠通过多种机制影响记忆。Izawa等人确定了大脑中可能的新途径：快速眼动睡眠（REM sleep）激活的产生下丘脑黑色素浓集激素（melanin-concentrating hormone, MCH）的神经元，这些神经元和其他神经元一起投射到海马体。出人意料的是，通过基因手段剔除MCH神经元增加了小鼠的记忆力。相反，通过药物激活MCH神经元会损害记忆。体外生理实验表明在海马体组织切片中，MCH神经纤维的激活抑制了锥体细胞的尖峰活动（spiking activity）。这些发现表明MCH途径可能成为记忆调节的靶标。
9.Science：从结构上揭示伴侣蛋白Hsp40识别客户蛋白
doi:10.1126/science.aax1280
伴侣蛋白（chaperone）对于在细胞内蛋白的正确折叠是必不可少的，但是由于它们与客户蛋白（client protein）之间的相互作用是动态变化的，因此很难对此加以研究。Jiang等人使用核磁共振波谱研究了伴侣蛋白Hsp70和Hsp40如何在结合和释放客户蛋白的周期中协同发挥作用。Hsp40通过通过与多个结合位点动态结合，改变了客户蛋白的折叠特性，可能会解折叠成一种非天然状态。Hsp70与Hsp40的结合取代未折叠的客户蛋白。释放出来的客户蛋白可能折叠至它的天然状态，或者会反弹至另一个伴侣蛋白周期。（生物谷 Bioon.com）
图片来自Science期刊。
1.Science：成功构建秀丽隐杆线虫发育的分子图谱
doi:10.1126/science.aax1971
在一项新的研究中，来自美国宾夕法尼亚大学等研究机构的研究人员首次详细描述了动物胚胎发育过程中每个细胞是如何变化的。他们使用了新兴的单细胞生物学领域的最新技术来分析秀丽隐杆线虫胚胎中的细胞。相关研究结果于2019年9月5日在线发表在Science期刊上，论文标题为“A lineage-resolved molecular atlas of C. elegans embryogenesis at single-cell resolution”。论文通讯作者为宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的John I. Murray、宾夕法尼亚大学文理学院的Junhyong Kim和华盛顿大学的Robert Waterston。
Murray说，“在过去几年，新的单细胞基因组学方法彻底改变了对动物发育的研究。我们的研究利用了这样一个事实：秀丽隐杆线虫胚胎具有非常少量的细胞，而且这些细胞由已知的完全可重复的细胞分裂模式产生。通过使用单细胞基因组学方法，我们能够在从原肠胚形成（当存在约50个细胞时）到胚胎发生结束这个过程中识别87%以上的胚胎细胞。”
2.Science：开发出一种实时追踪活细胞中DNA和RNA的技术---CRISPR LiveFISH
doi:10.1126/science.aax7852
荧光原位杂交（FISH）是一种强大的检测细胞中核酸的分子技术。但是，它需要细胞固定和变性。Wang等人发现CRISPR-Cas9仅在与靶DNA结合时才保护向导RNA（gRNA）在细胞中免受降解。他们利用这种依赖靶标DNA的稳定性开关，开发了一种名为CRISPR LiveFISH的标记技术，并且在与荧光团偶联在一起的gRNA的存在下，分别使用Cas9和Cas13来检测DNA和RNA。CRISPR LiveFISH提高了信噪比，可在活细胞内使用，从而允许实时追踪基因组编辑、染色体易位和转录的动态变化。
3.Science：探究家畜抗生素耐药性
doi:10.1126/science.aaw1944; doi:10.1126/science.aay9652
大多数抗生素用于家畜，而且随着全球对肉类需求的增加，抗生素的使用也在增加。目前还不清楚抗生素需求的增加对动物中抗生素耐药性的发生和对人类的风险意味着什么。Van Boeckel等人在过去20年的系统性回顾的基础上，描述了动物中抗菌剂耐药性的全球负担。鸡和猪中出现的耐药细菌菌株数量明显增加。当前的这项新研究为低收入和中等收入国家提供了急需的基线模型。
4.Science：鉴定出一种影响μ阿片类药物受体功能的新基因
doi:10.1126/science.aau2078; doi:10.1126/science.aay9345
μ阿片类药物受体（MOR）是减轻疼痛的药物---包括吗啡和强效的人工合成的阿片类药物芬太尼（fentanyl）---的作用靶标。需要更好地了解这种受体系统，以抑制潜在的致命副作用并控制成瘾的可能性。Wang等在秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）中进行筛选来发现影响MOR功能的基因。他们发现了另一种称为GPR139的受体，该受体的丢失增强了吗啡对小鼠的作用，但降低了戒断作用。GPR139可能是提高阿片类药物安全性或疗效的靶标。
5.Science：探究由基因调控引发的抗洪能力
doi:10.1126/science.aax8862
一些植物比其他植物更能耐受洪涝。Reynoso等人比较了适应洪涝的水稻和不那么适应洪涝的水稻中被洪涝激活的基因调控网络。根据染色质可访问性和转录来表征与洪涝相关的基因调控。尽管在旱地物种中洪涝响应通路也很明显，但它在湿地水稻中受到更大的激活。
6.Science：随着年龄的增加，人群抵抗寄生蠕虫感染的能力可能在下降
doi:10.1126/science.aaw5822; doi:10.1126/science.aay9493
尽管感染、免疫力和群体统计学是相互交织的，但很少同时进行。Froy等人在遥远的大西洋圣基尔达岛（St. Kilda）附近的索艾羊（Soay sheep）中测量了一种抗寄生蠕虫感染的免疫标志物。 他们使用了一个包含800只索艾羊2000份血液样本的文库，这些样本被遗弃在野外，无人管理。感染抵抗力随着索艾羊年龄的增长而下降，这就降低它们在冬天存活下来的机会。寄生蠕虫是包括人类在内的许多自然系统的重要组成部分，因此随着年龄的增长，寄生蠕虫可能会增加健康负担。
7.Science：大型哺乳动物灭绝导致群落结构重组
doi:10.1126/science.aaw1605
大多数人认为，人类活动导致了地球上的第六次大灭绝事件，大型哺乳动物是其中风险最大的物种之一。这些重要的生态系统组成部分的丧失可能对生态系统的结构和功能产生重大影响，但要充分了解这些影响是具有挑战性的。Tóth等人考察了更新世时期大型哺乳动物的丧失，以确定潜在的群落聚集效应。他们发现大型哺乳动物的灭亡导致了群落结构的重组，并促进从生物驱动向非生物驱动的转变。了解过去的变化可能有助于预测我们当前正在驱动的物种灭绝在群落水平上产生的影响。
8.Science：发现大脑中调节记忆的新途径
doi:10.1126/science.aax9238
睡眠通过多种机制影响记忆。Izawa等人确定了大脑中可能的新途径：快速眼动睡眠（REM sleep）激活的产生下丘脑黑色素浓集激素（melanin-concentrating hormone, MCH）的神经元，这些神经元和其他神经元一起投射到海马体。出人意料的是，通过基因手段剔除MCH神经元增加了小鼠的记忆力。相反，通过药物激活MCH神经元会损害记忆。体外生理实验表明在海马体组织切片中，MCH神经纤维的激活抑制了锥体细胞的尖峰活动（spiking activity）。这些发现表明MCH途径可能成为记忆调节的靶标。
9.Science：从结构上揭示伴侣蛋白Hsp40识别客户蛋白
doi:10.1126/science.aax1280
伴侣蛋白（chaperone）对于在细胞内蛋白的正确折叠是必不可少的，但是由于它们与客户蛋白（client protein）之间的相互作用是动态变化的，因此很难对此加以研究。Jiang等人使用核磁共振波谱研究了伴侣蛋白Hsp70和Hsp40如何在结合和释放客户蛋白的周期中协同发挥作用。Hsp40通过通过与多个结合位点动态结合，改变了客户蛋白的折叠特性，可能会解折叠成一种非天然状态。Hsp70与Hsp40的结合取代未折叠的客户蛋白。释放出来的客户蛋白可能折叠至它的天然状态，或者会反弹至另一个伴侣蛋白周期。（生物谷 Bioon.com）
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