2021年3月5日Science期刊精华

2021年3月11日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2021年3月5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论文解读！揭示巨噬细胞在腹部粘连产生中起着决定性的作用
doi:10.1126/science.abe0595; doi:10.1126/science.abg5416

腹部的疤痕称为粘连（adhesions），是在炎症或手术后形成的。它们可能会引起慢性疼痛和消化问题，导致女性不孕，甚至有潜在的威胁生命的后果，如肠梗阻。如果发生粘连，必须再次手术。它们也增加了后续手术干预的难度。这给患者带来了巨大的痛苦，也给医疗系统带来了巨大的经济负担。仅在美国，腹腔粘连每年就造成23亿美元的医疗费用。

对粘连病因的认识还不全面，也没有治疗方法。瑞士伯尔尼大学生物医学研究系的Daniel Candinas说，“由于这种疾病在很大程度上被研究忽视，我们在伯尔尼启动了这个项目，以了解更多关于粘连的产生。”人们已经猜测，特殊的免疫细胞，称为巨噬细胞，在腹腔粘连产生中起着决定性的作用。Candinas和伯尔尼大学生物医学研究系的Joel Zindel在一项新的研究中证实了这一点。相关研究结果发表在2021年3月5日的Science期刊上，论文标题为“Primordial GATA6 macrophages function as extravascular platelets in sterile injury”。

2.Science：意外！一大类哺乳动物基因在将相邻精子连接在一起的细胞质桥上并不完全共享
doi:10.1126/science.abb1723

根据一项对包括小鼠、猕猴和男性在内的生物体精子的新研究，一大类哺乳动物基因在整个精子发育和分化过程中并非完全共享。这一发现解释了为何睾丸中的基因表达模式往往相对于其他所有组织表现出异常。相关研究结果于2021年1月14日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Widespread haploid-biased gene expression enables sperm-level natural selection”。

在这项新的研究中，Kuanal Bhutani及其同事们对小鼠、牛和人类的精子进行了单细胞RNA测序，发现一大类哺乳动物基因在将相邻精子连接在一起的细胞质桥上并不完全共享。其中的一些基因被这些作者称为“基因信息标记（genoinformative marker, GIM）”，可以作为自私的遗传因子，在群体中不均匀地传播等位基因。这一发现揭示了精子水平自然选择的机制。

3.Science：利用双特异性抗体靶向癌症
doi:10.1126/science.abc8697; doi:10.1126/science.abg5568

肿瘤抑制基因TP53（编码的蛋白产物为p53）发生突变后是最常见的癌症驱动基因。然而，在发现p53突变蛋白在癌症中的关键作用数十年后的今天，人们仍然无法获得靶向它的药物。虽然有让发生突变的表皮生长因子受体（EGFR）或BRAF等癌基因编码的蛋白失活的药物，但是肿瘤抑制基因编码的蛋白已经通过突变而失活。通过使用药物制剂重新激活这类蛋白是非常具有挑战性的。因此，人们正在积极寻找新的方法来靶向这些失活的蛋白，包括TP53编码的蛋白。

在一项新的研究中，来自美国约翰霍普金斯大学医学院的研究人员试图开发一种免疫治疗方法来靶向由发生突变的TP53基因编码的蛋白。p53是一种细胞内蛋白，主要位于细胞核内，因此传统的基于抗体的疗法无法达到。然而，蛋白被蛋白酶体（proteasome）降解成肽，这些肽的一部分可以被人类白细胞抗原（HLA）呈递在细胞表面上。这在原则上使得合适设计的蛋白与细胞表面上的HLA结合时，可以识别细胞内蛋白的肽片段。

4.Science：重磅！科学家有望开发出危及人类生命的血液性疾病的新型疗法！
doi:10.1126/science.abe2485

近日，一项刊登在国际杂志Science上的研究报告中，来自耶鲁大学等机构的科学家们通过研究将肝脏与人源化的生长因子进行组合，提高了免疫缺陷鼠宿主机体中循环的人类红细胞的产量和存活率，这一研究发现有望帮助开发治疗危及人类生命的血液性疾病的新型疗法，比如骨髓增生异常综合征以及红细胞相关的疾病（包括镰状细胞病和疟疾等）。

医学博士Yuanbin Song说道，诸如地中海贫血和镰状细胞病等人类红细胞疾病影响着全球大约5%的人群健康，我们的研究结果突出了这种新开发的模型在研究红细胞和肝脏之间复杂关联性疾病时的独特潜能，比如疟疾等。

5.Science论文解读！没有眼睛的线虫通过辨别颜色来指导觅食
doi:10.1126/science.abd3010; doi:10.1126/science.abg5201

线虫没有眼睛，也没有看东西所需的吸收光线的分子。然而，在一项新的研究中，来自美国耶鲁大学和麻省理工学院的研究人员发现，它们可以以某种方式感知颜色：它们利用这种能力来评估吞食分泌蓝色毒素的潜在危险细菌的风险。他们确定了两个有助于这种光谱敏感性的基因，并且这两个基因在包括人类在内的许多有机体中都是保守的。相关研究结果发表在2021年3月5日的Science期刊上，论文标题为“C. elegans discriminates colors to guide foraging”。

论文共同作者、麻省理工学院生物学教授H. Robert Horvitz说，“对我来说，一种微小的线虫---既没有眼睛，也没有眼睛用来检测颜色的分子机器---能够识别和避免一种有毒细菌，这部分是基于它的蓝色。作为一名生物学家的乐趣之一就是有机会发现自然界中从未有人想象过的东西。”

6.Science：新研究鉴定出小鼠胚胎心脏区域中的多种心脏祖细胞群体
doi:10.1126/science.abb2986

脊椎动物的心脏由不同类型的细胞组成，这些细胞对正常的心脏功能都至关重要。在小鼠中，心肌细胞最早的中胚层祖细胞在原肠形成过程中形成，从原条（primitive streak）进行喙侧迁移，形成心脏新月形，并开始收缩活动。心脏新月形随后进行重塑，形成线形心管。至少有两组不同的中胚层心脏祖细胞：第一生心区（first heart field, FHF）和第二生心区（second heart field, SHF），这两组中胚层心脏祖细胞根据早期胚胎不同但重叠的区域中表达的标记基因来大致确定。来自这些生心区之外的细胞也对心脏有帮助。其中一个这样的结构，即前心外膜（proepicardium），产生了心外膜，而心外膜是脊椎动物心脏最外面的一层细胞。心外膜提供了重要的旁分泌信号，也能产生多种心脏细胞类型，包括心肌细胞、血管平滑肌细胞和成纤维细胞。

科学家们目前对早期发育过程中不同心脏细胞类型何时以及如何产生的理解是有限的。单细胞转录组学提供了一种强大的方法来表征胚胎心脏的各种细胞类型，并产生关于它们的起源和命运的假说。因此，在一项新的研究中，来自英国牛津大学、剑桥大学和德国亥姆霍兹慕尼黑中心的研究人员将单细胞RNA测序与高分辨率容积成像和时差显微镜相结合，在单细胞分辨率下精确地表征小鼠胚胎心脏的细胞。这种强大的组合方法为心脏祖细胞类型及其向心肌细胞的分化轨迹提供了一个统一的转录和解剖学定义。相关研究结果发表在2021年3月5日的Science期刊上，论文标题为“Characterization of a common progenitor pool of the epicardium and myocardium”。

7.Science：具有氧化还原活性的抗生素可提高磷的生物利用度
doi:10.1126/science.abd1515

细菌会分泌一系列具有化学反应性的小分子，这些小分子在不同的环境中提供多种功能。吩嗪类分子通常被认为是抗生素，但它们也可以参与环境氧化还原反应，特别是与铁的反应。McRose和Newman发现，当外源性添加或细菌在原位制造时，吩嗪类分子可以从矿物表面以磷酸盐的形式解放出磷（P），而且这些分子的产生受响应于磷限制的信号通路的调节。不能产生这些分子的细菌菌株在磷限制下生长更慢，但可以通过添加外源性吩嗪类分子来拯救。这些作者推测，铁氧化物的还原性溶解具有释放磷的好处，这可能是某些环境中微生物获取磷的机制之一。

8.Science：秋季温暖的月份导致蝴蝶数量下降
doi:10.1126/science.abe5585

最近的许多研究表明，在过去几十年里，昆虫的数量急剧下降。蝴蝶也不例外。Forister等人使用了三个不同的由专家和社区科学家收集的数据集，发现过去40年里蝴蝶的数量下降了。虽然下降的驱动因素很复杂，但是这些作者发现，气候变化--特别是秋季温暖的月份--解释了很大一部分，即使夏季变暖实际上导致了增加。这项研究表明，气候变化的影响可能是隐蔽的，其效果出乎意料。

9.Science：从结构上揭示细胞中胆固醇水平调节机制
doi:10.1126/science.abb2224

细胞中的胆固醇水平由固醇调节元件结合蛋白（SREBP）途径控制。当细胞内有足够的胆固醇时，调节胆固醇代谢的这种转录因子被封存在内质网膜上，但当胆固醇耗尽时，这种转录因子被释放出来，激活参与胆固醇合成和吸收的基因的表达。Yan等人确定了人SREBP中含有Scap和Insig-2蛋白的中心复合物的结构。这两种膜嵌合蛋白经过25-羟基胆固醇(25HC)依赖性联合，必须解离才能激活该通路。这种结构显示，25HC夹在Scap和Insig-2之间以促进它们的联合。突变分析与这种结构模型相一致。

10.Science：酶温度适应的平行分子机制
doi:10.1126/science.aay2784

酶在增强化学反应性的特征和有助于稳定结构的特征之间保持着微妙的平衡。这两种特征都很重要，可以是不相关的，也可以是对抗性的。Pinney等人将类固醇异构酶（ketosteroid isomerase, KSI）的嗜热变体和嗜常温变体的丰富实验工作与来自不同细菌酶的生物信息数据相结合，揭示了酶的热适应性的分子决定因素。对于KSI，他们观察到活性和热稳定性之间的权衡，最终归结为单个活性位点残基。通过更大的数据集，他们确定了在较高温度下有利于单个氨基酸替换的模式，还考虑了稳定相互作用的网络是如何产生的。（生物谷 Bioon.com）