2019年11月22日Science期刊精华，南开大学发表一篇Science论文
来源：本站原创 2019-11-27 23:31
2019年11月27日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2019年11月22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：重大进展！首次证实宿主细胞通过减少镁供应阻止细菌生长doi:10.1126/science.aax7898当病原体入侵宿主细胞时，我们的身体会使用各种方法来对抗它们。在一项新的研究中，来自瑞士巴塞尔大
2019年11月27日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2019年11月22日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。
1.Science：重大进展！首次证实宿主细胞通过减少镁供应阻止细菌生长
doi:10.1126/science.aax7898
当病原体入侵宿主细胞时，我们的身体会使用各种方法来对抗它们。在一项新的研究中，来自瑞士巴塞尔大学生物中心的研究人员如今能够证实一种细胞泵如何控制这种入侵的病原体。这种细胞泵导致镁缺乏，从而限制了细菌性病原体生长。相关研究结果发表在2019年11月22日的Science期刊上，论文标题为“Host resistance factor SLC11A1 restricts Salmonella growth through magnesium deprivation”。
当细菌性病原体感染有机体时，这种防御系统立即开始抵抗细菌。为了逃避巡逻中的免疫细胞，一些细菌侵入宿主细胞内并在其中增殖。但是，宿主已产生各种策略来控制细胞内细菌。
巴塞尔大学生物中心的Olivier Cunrath博士和Dirk Bumann教授现发现镁对于宿主细胞内的细菌生长至关重要。镁缺乏是细菌的一种应激因素，会阻止它们的生长和增殖。宿主细胞使用一种称为NRAMP1的转运蛋白（即前面提及的细胞泵）限制镁对这些细胞内病原体的供应。
2.Science：南开大学利用两步法将脂肪族胺转化为非天然氨基酸
doi:10.1126/science.aaw9939; doi:10.1126/science.aaz6166
在一项新的研究中，来自中国南开大学的研究人员开发出一种将脂肪族胺转化为非天然氨基酸的两步法。相关研究结果发表在2019年11月22日的Science期刊上，论文标题为“Highly enantioselective carbene insertion into N–H bonds of aliphatic amines”。论文通讯作者为南开大学化学学院的周其林（Qi-Lin Zhou）教授和朱守非（Shou-Fei Zhu）教授。他们在这篇论文中描述了他们的方法、它的工作原理以及可能从它的使用中获益的应用。美国哈佛大学的John Ovian和Eric Jacobsen针对这项研究在同期Science期刊上发表了一篇评论类型的文章，概述了与富含氮的反应物成键的一些障碍。
这些研究人员首先指出手性胺广泛应用于各种天然产物中，并指出它们在农药和药物中也有广泛的应用。他们指出，在2016年最常用的200种处方药中，有43％至少具有一个脂肪族胺部分。他们进一步指出，正因为如此，开发形成碳氮键（C–N键）的对映选择性过渡金属催化的反应在化学界引起了极大兴趣。
3.Science：首次发现一种皮质-脑干回路控制和预测强迫性饮酒行为的产生
doi:10.1126/science.aay1186; doi:10.1126/science.aaz7357
虽然酒精的使用在现代社会是普遍存在的，但只有一部分人会出现酒精使用障碍（alcohol use disorder），即酒精成瘾。然而，科学家们还不明白为何有些人容易出现饮酒问题，而另一些人却没有。如今，在一项新的研究中，来自美国沙克生物学研究所和麻省理工学院等研究机构的研究人员发现了一种控制小鼠饮酒行为的皮质-脑干回路（cortical-brainstem circuit），并且它可以作为一种生物标志物用于预测小鼠日后产生的强迫性饮酒行为。在未来，这些发现可能会对理解人类的酗酒和酒精成瘾产生潜在影响。相关研究结果发表在2019年11月22日的Science期刊上，论文标题为“A cortical-brainstem circuit predicts and governs compulsive alcohol drinking”。
论文通讯作者、沙克生物学研究所系统神经生物学实验室的Kay Tye教授说，“我希望这将是一项具有里程碑意义的研究，这是因为我们（首次）发现了一种可以提前数周准确预测哪些小鼠会出现强迫性饮酒行为的大脑回路。这项研究填补了回路分析与酒精成瘾研究之间的空白，并首次揭示了强迫性饮酒的表现是如何随时间的推移在大脑中产生的。”
4.Science：谷氨酰胺阻断药物增强抗肿瘤反应，有望用于CAR-T细胞疗法中
doi:10.1126/science.aav2588
在一项新的研究中，美国约翰霍普金斯大学研究人员发现他们开发出的一种阻断谷氨酰胺代谢的化合物可以延缓肿瘤生长，改变肿瘤微环境，并促进持久性的高活性抗肿瘤T细胞的产生。相关研究结果于2019年11月7日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Glutamine blockade induces divergent metabolic programs to overcome tumor immune evasion”。
作为谷氨酰胺拮抗剂DON的一种“前体药物（prodrug）”，这种名为JHU083（也写作JHU-083）的化合物在体内经过酶促反应后产生它的活性形式（即DON）在肿瘤内发挥作用。论文通讯作者、约翰霍普金斯大学基梅尔癌症中心癌症免疫治疗研究所副所长Jonathan Powell博士说，从理论上讲，鉴于谷氨酰胺在促进肿瘤疯狂生长所需的代谢中发挥的关键作用，这种化合物可能能够用于治疗多种癌症类型。
这些研究人员发现在多种不同的小鼠癌症模型中，使用JHU083治疗可通过破坏肿瘤细胞代谢及其对肿瘤微环境的影响，显著降低肿瘤生长，并提高了生存率。在许多小鼠中，仅使用JHU083进行治疗就可导致持久性治愈。这种治愈是由于这种代谢疗法激活的天然抗肿瘤免疫反应所导致的。当向这些因治愈没有癌症的小鼠中重新注入新的肿瘤时，他们发现几乎所有小鼠都对新肿瘤产生免疫排斥，这就提示着JHU083治疗产生了强大的免疫记忆力，从而能够识别和攻击新的癌症。
他们还用JHU083和抗PD-1免疫检查点抑制剂对这些小鼠进行了治疗，其中免疫检查点抑制剂是一类免疫治疗药物，可解除癌细胞对T细胞的抑制。Powell说：“起初，我们认为我们需要依次使用这种两种药物，以避免代谢疗法对免疫疗法的任何潜在影响。但是，值得注意的是，事实证明，当我们同时给予它们时，这种联合治疗的效果最好。”相比于仅使用抗PD-1免疫检查点抑制剂，同时使用这种两种药物可增强它们的抗肿瘤作用。
5.Science：激活肿瘤边缘的Hippo通路可抑制癌症产生
doi:10.1126/science.aaw9886
Hippo信号通路参与肿瘤的生长，这引起了人们对该通路作为潜在治疗靶点的兴趣。 在对转基因小鼠所患的肝癌的研究中，Moya等人 发现Hippo通路在肿瘤发生中的作用比以前所认识的更为复杂。 他们证实了肿瘤细胞内Hippo通路的激活驱动了肿瘤的生长。 然而，他们还发现相邻健康细胞中该通路的激活具有相反的作用，从而抑制了肿瘤的生长。 因此，肿瘤细胞是存活还是被清除取决于肿瘤和周围组织产生的竞争信号。
6.Science：开发出一种计算设计策略来构建模块化的蛋白感应-响应系统
doi:10.1126/science.aax8780; doi:10.1126/science.aaz8085
许多信号转导通路始于细胞蛋白对小分子的感应和响应。尽管蛋白设计取得了进步，但是构建基于蛋白的感应-响应系统仍然具有挑战性。Glasgow等人在蛋白异二聚体的界面上设计了结合位点。通过将这种蛋白异二聚体的每个单体融合到一个分裂报告蛋白（split reporter）的一半，他们将配体驱动的单体二聚化与报告蛋白的输出联系起来。这种计算设计策略提供了一种通用方法来创建具有不同输出的合成感应系统。
7.Science：相同的基因产生不同的植物根结构
doi:10.1126/science.aax2153; doi:10.1126/science.aay8620
豆科植物的根瘤容纳着共生的固氮细菌。 侧根是许多植物的特征，它们延伸到土壤中吸收养分和水分。Soyano等人在形成根瘤和侧根的发育通路中发现了共同点。来自可以固定大气氮的豆科植物莲花的证据表明这种根瘤形成通路与侧根形成通路具有一些相同的组分。
8.Science：从化石记录探究白垩纪大灭绝后的生物恢复
doi:10.1126/science.aay2268
发生在白垩纪末期的大灭绝被称为非鸟类恐龙的灭绝。 从理论上讲，这为哺乳动物以及其他类群（包括植物）的扩张铺平了道路。 但是，在这次事件中，很少有生物多样性损失和恢复的直接记录。 Lyson等人 描述了科罗拉多州白垩纪古新世的新记录，其中包括异常完整的脊椎动物和植物化石，这些化石详细记录了这一事件，包括在头一百万年内哺乳动物体大小的恢复和扩大以及动植物生物多样性的增加。
9.Science：探究圣甲虫的前胸角进化
doi:10.1126/science.aaw2980; doi:10.1126/science.aaz9010
性选择特征最显著的例子之一是圣甲虫（scarab beetle）的前胸角（prothoracic horn），在最极端的情况下，这种前胸角的长度几乎是圣甲虫的一半。很容易理解选择是如何塑造这些前胸角的，但是了解发育是如何从无角祖先那里塑造出它们则是一个更为复杂的命题。Hu等人证实这些前胸角是从翅膀的同系物产生的，并指出许多其他昆虫性状可能遵循了相似的转录途径。
10.Science：歌曲的跨文化分析
doi:10.1126/science.aax0868; doi:10.1126/science.aay2214
尚不清楚不同文化的音乐是否存在通用模式。Mehr等人研究了民族志数据，并观察了取样的每个社会的音乐。 具体到歌曲而言，超过25%的表演是由三个维度来表征的：表演的形式、唤醒水平和宗教信仰。 社会内部的音乐行为差异要大于社会之间的差异，并且不同社会内部的音乐行为差异程度也差不多。 与此同时，三分之一的社会与任何给定维度的平均水平存在显著差异，一半的社会与至少一个维度的平均水平存在差异，这表明跨文化的差异性。
11.Science：从结构上揭示溶酶体肿瘤抑制蛋白folliculin激活Rag GTPase机制
doi:10.1126/science.aax0364
就针对mTORC1蛋白激酶复合物的控制而言，一种复杂的调控机制正在形成。细胞对营养丰度的生理反应受mTORC1信号的调节。mTORC1与与溶酶体中的其他蛋白复合物相互作用，其中包括小鸟苷三磷酸酶（GTPase）和GTPase激活蛋白等。Lawrence 等人通过低温电镜结构实验和生化实验证实这些小GTPase在这种复合物中发挥着意想不到的作用。 肿瘤抑制蛋白folliculin（FLCN）与FLCN相互作用蛋白2一起与它的搭档GTPase RagC在活跃和非活跃状态下都相互作用，这表明一种特别精细和严格的调节机制在发挥作用。（生物谷 Bioon.com）
图片来自Science期刊。
1.Science：重大进展！首次证实宿主细胞通过减少镁供应阻止细菌生长
doi:10.1126/science.aax7898
当病原体入侵宿主细胞时，我们的身体会使用各种方法来对抗它们。在一项新的研究中，来自瑞士巴塞尔大学生物中心的研究人员如今能够证实一种细胞泵如何控制这种入侵的病原体。这种细胞泵导致镁缺乏，从而限制了细菌性病原体生长。相关研究结果发表在2019年11月22日的Science期刊上，论文标题为“Host resistance factor SLC11A1 restricts Salmonella growth through magnesium deprivation”。
当细菌性病原体感染有机体时，这种防御系统立即开始抵抗细菌。为了逃避巡逻中的免疫细胞，一些细菌侵入宿主细胞内并在其中增殖。但是，宿主已产生各种策略来控制细胞内细菌。
巴塞尔大学生物中心的Olivier Cunrath博士和Dirk Bumann教授现发现镁对于宿主细胞内的细菌生长至关重要。镁缺乏是细菌的一种应激因素，会阻止它们的生长和增殖。宿主细胞使用一种称为NRAMP1的转运蛋白（即前面提及的细胞泵）限制镁对这些细胞内病原体的供应。
2.Science：南开大学利用两步法将脂肪族胺转化为非天然氨基酸
doi:10.1126/science.aaw9939; doi:10.1126/science.aaz6166
在一项新的研究中，来自中国南开大学的研究人员开发出一种将脂肪族胺转化为非天然氨基酸的两步法。相关研究结果发表在2019年11月22日的Science期刊上，论文标题为“Highly enantioselective carbene insertion into N–H bonds of aliphatic amines”。论文通讯作者为南开大学化学学院的周其林（Qi-Lin Zhou）教授和朱守非（Shou-Fei Zhu）教授。他们在这篇论文中描述了他们的方法、它的工作原理以及可能从它的使用中获益的应用。美国哈佛大学的John Ovian和Eric Jacobsen针对这项研究在同期Science期刊上发表了一篇评论类型的文章，概述了与富含氮的反应物成键的一些障碍。
这些研究人员首先指出手性胺广泛应用于各种天然产物中，并指出它们在农药和药物中也有广泛的应用。他们指出，在2016年最常用的200种处方药中，有43％至少具有一个脂肪族胺部分。他们进一步指出，正因为如此，开发形成碳氮键（C–N键）的对映选择性过渡金属催化的反应在化学界引起了极大兴趣。
3.Science：首次发现一种皮质-脑干回路控制和预测强迫性饮酒行为的产生
doi:10.1126/science.aay1186; doi:10.1126/science.aaz7357
虽然酒精的使用在现代社会是普遍存在的，但只有一部分人会出现酒精使用障碍（alcohol use disorder），即酒精成瘾。然而，科学家们还不明白为何有些人容易出现饮酒问题，而另一些人却没有。如今，在一项新的研究中，来自美国沙克生物学研究所和麻省理工学院等研究机构的研究人员发现了一种控制小鼠饮酒行为的皮质-脑干回路（cortical-brainstem circuit），并且它可以作为一种生物标志物用于预测小鼠日后产生的强迫性饮酒行为。在未来，这些发现可能会对理解人类的酗酒和酒精成瘾产生潜在影响。相关研究结果发表在2019年11月22日的Science期刊上，论文标题为“A cortical-brainstem circuit predicts and governs compulsive alcohol drinking”。
论文通讯作者、沙克生物学研究所系统神经生物学实验室的Kay Tye教授说，“我希望这将是一项具有里程碑意义的研究，这是因为我们（首次）发现了一种可以提前数周准确预测哪些小鼠会出现强迫性饮酒行为的大脑回路。这项研究填补了回路分析与酒精成瘾研究之间的空白，并首次揭示了强迫性饮酒的表现是如何随时间的推移在大脑中产生的。”
4.Science：谷氨酰胺阻断药物增强抗肿瘤反应，有望用于CAR-T细胞疗法中
doi:10.1126/science.aav2588
在一项新的研究中，美国约翰霍普金斯大学研究人员发现他们开发出的一种阻断谷氨酰胺代谢的化合物可以延缓肿瘤生长，改变肿瘤微环境，并促进持久性的高活性抗肿瘤T细胞的产生。相关研究结果于2019年11月7日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Glutamine blockade induces divergent metabolic programs to overcome tumor immune evasion”。
作为谷氨酰胺拮抗剂DON的一种“前体药物（prodrug）”，这种名为JHU083（也写作JHU-083）的化合物在体内经过酶促反应后产生它的活性形式（即DON）在肿瘤内发挥作用。论文通讯作者、约翰霍普金斯大学基梅尔癌症中心癌症免疫治疗研究所副所长Jonathan Powell博士说，从理论上讲，鉴于谷氨酰胺在促进肿瘤疯狂生长所需的代谢中发挥的关键作用，这种化合物可能能够用于治疗多种癌症类型。
这些研究人员发现在多种不同的小鼠癌症模型中，使用JHU083治疗可通过破坏肿瘤细胞代谢及其对肿瘤微环境的影响，显著降低肿瘤生长，并提高了生存率。在许多小鼠中，仅使用JHU083进行治疗就可导致持久性治愈。这种治愈是由于这种代谢疗法激活的天然抗肿瘤免疫反应所导致的。当向这些因治愈没有癌症的小鼠中重新注入新的肿瘤时，他们发现几乎所有小鼠都对新肿瘤产生免疫排斥，这就提示着JHU083治疗产生了强大的免疫记忆力，从而能够识别和攻击新的癌症。
他们还用JHU083和抗PD-1免疫检查点抑制剂对这些小鼠进行了治疗，其中免疫检查点抑制剂是一类免疫治疗药物，可解除癌细胞对T细胞的抑制。Powell说：“起初，我们认为我们需要依次使用这种两种药物，以避免代谢疗法对免疫疗法的任何潜在影响。但是，值得注意的是，事实证明，当我们同时给予它们时，这种联合治疗的效果最好。”相比于仅使用抗PD-1免疫检查点抑制剂，同时使用这种两种药物可增强它们的抗肿瘤作用。
5.Science：激活肿瘤边缘的Hippo通路可抑制癌症产生
doi:10.1126/science.aaw9886
Hippo信号通路参与肿瘤的生长，这引起了人们对该通路作为潜在治疗靶点的兴趣。 在对转基因小鼠所患的肝癌的研究中，Moya等人 发现Hippo通路在肿瘤发生中的作用比以前所认识的更为复杂。 他们证实了肿瘤细胞内Hippo通路的激活驱动了肿瘤的生长。 然而，他们还发现相邻健康细胞中该通路的激活具有相反的作用，从而抑制了肿瘤的生长。 因此，肿瘤细胞是存活还是被清除取决于肿瘤和周围组织产生的竞争信号。
6.Science：开发出一种计算设计策略来构建模块化的蛋白感应-响应系统
doi:10.1126/science.aax8780; doi:10.1126/science.aaz8085
许多信号转导通路始于细胞蛋白对小分子的感应和响应。尽管蛋白设计取得了进步，但是构建基于蛋白的感应-响应系统仍然具有挑战性。Glasgow等人在蛋白异二聚体的界面上设计了结合位点。通过将这种蛋白异二聚体的每个单体融合到一个分裂报告蛋白（split reporter）的一半，他们将配体驱动的单体二聚化与报告蛋白的输出联系起来。这种计算设计策略提供了一种通用方法来创建具有不同输出的合成感应系统。
7.Science：相同的基因产生不同的植物根结构
doi:10.1126/science.aax2153; doi:10.1126/science.aay8620
豆科植物的根瘤容纳着共生的固氮细菌。 侧根是许多植物的特征，它们延伸到土壤中吸收养分和水分。Soyano等人在形成根瘤和侧根的发育通路中发现了共同点。来自可以固定大气氮的豆科植物莲花的证据表明这种根瘤形成通路与侧根形成通路具有一些相同的组分。
8.Science：从化石记录探究白垩纪大灭绝后的生物恢复
doi:10.1126/science.aay2268
发生在白垩纪末期的大灭绝被称为非鸟类恐龙的灭绝。 从理论上讲，这为哺乳动物以及其他类群（包括植物）的扩张铺平了道路。 但是，在这次事件中，很少有生物多样性损失和恢复的直接记录。 Lyson等人 描述了科罗拉多州白垩纪古新世的新记录，其中包括异常完整的脊椎动物和植物化石，这些化石详细记录了这一事件，包括在头一百万年内哺乳动物体大小的恢复和扩大以及动植物生物多样性的增加。
9.Science：探究圣甲虫的前胸角进化
doi:10.1126/science.aaw2980; doi:10.1126/science.aaz9010
性选择特征最显著的例子之一是圣甲虫（scarab beetle）的前胸角（prothoracic horn），在最极端的情况下，这种前胸角的长度几乎是圣甲虫的一半。很容易理解选择是如何塑造这些前胸角的，但是了解发育是如何从无角祖先那里塑造出它们则是一个更为复杂的命题。Hu等人证实这些前胸角是从翅膀的同系物产生的，并指出许多其他昆虫性状可能遵循了相似的转录途径。
10.Science：歌曲的跨文化分析
doi:10.1126/science.aax0868; doi:10.1126/science.aay2214
尚不清楚不同文化的音乐是否存在通用模式。Mehr等人研究了民族志数据，并观察了取样的每个社会的音乐。 具体到歌曲而言，超过25%的表演是由三个维度来表征的：表演的形式、唤醒水平和宗教信仰。 社会内部的音乐行为差异要大于社会之间的差异，并且不同社会内部的音乐行为差异程度也差不多。 与此同时，三分之一的社会与任何给定维度的平均水平存在显著差异，一半的社会与至少一个维度的平均水平存在差异，这表明跨文化的差异性。
11.Science：从结构上揭示溶酶体肿瘤抑制蛋白folliculin激活Rag GTPase机制
doi:10.1126/science.aax0364
就针对mTORC1蛋白激酶复合物的控制而言，一种复杂的调控机制正在形成。细胞对营养丰度的生理反应受mTORC1信号的调节。mTORC1与与溶酶体中的其他蛋白复合物相互作用，其中包括小鸟苷三磷酸酶（GTPase）和GTPase激活蛋白等。Lawrence 等人通过低温电镜结构实验和生化实验证实这些小GTPase在这种复合物中发挥着意想不到的作用。 肿瘤抑制蛋白folliculin（FLCN）与FLCN相互作用蛋白2一起与它的搭档GTPase RagC在活跃和非活跃状态下都相互作用，这表明一种特别精细和严格的调节机制在发挥作用。（生物谷 Bioon.com）
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