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2020年6月19日Science期刊精华

  1. COVID-19
  2. SARS-CoV-2
  3. 免疫细胞
  4. 嗅觉
  5. 梅斯纳小体
  6. 流感疫苗
  7. 衰老
  8. 触觉
  9. 钼固氮酶
  10. 麻疹病毒

来源:本站原创 2020-06-27 23:49

2020年6月27日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2020年6月19日)发布,它有哪些精彩研究呢?让小编一一道来。1.Science:揭示梅斯纳小体感知轻微触觉机制doi:10.1126/science.abb2751; doi:10.1126/science.abc7610梅斯纳小体(Meissner corpuscle,
2020年6月27日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2020年6月19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:揭示梅斯纳小体感知轻微触觉机制
doi:10.1126/science.abb2751; doi:10.1126/science.abc7610


梅斯纳小体(Meissner corpuscle, 也称为触觉小体)是密集分布在哺乳动物无毛皮肤上的机械感觉末梢器官。梅斯纳小体的基本解剖结构和支配它的Aβ(较大的胞体直径和快速动作电位传导)机械感觉神经元已被广泛描述。然而,人们对梅斯纳小体以及支配它的Aβ 机械感觉神经元在触觉相关行为、感觉运动能力和触觉感知方面的要求却知之甚少。

缺乏脑源性神经营养因子(BDNF)或其受体TrkB的小鼠具有一系列发育障碍,包括缺乏梅斯纳小体。来自美国哈佛医学院和斯坦福大学的研究人员推断,将TrkB操纵限制在感觉神经元与选择性遗传标记方法相结合,将允许他们研究梅斯纳小体的发育组装及其在躯体感觉 中的功能。在研究梅斯纳小体发育时,他们发现有两种类型的Aβ机械感觉神经元支配梅斯纳小体。他们评估了梅斯纳小体对触觉敏感度和精细感觉运动控制的要求,以及支配该机械感觉末端器官的两种Aβ机械感觉神经元的解剖学、生理学和超微结构特性。相关研究结 果发表在2020年6月19日的Science期刊上,论文标题为“Meissner corpuscles and their spatially intermingled afferents underlie gentle touch perception”。

感觉神经元特异性敲除TrkB导致梅斯纳小体完全丧失,而不影响小鼠无毛皮肤的其他机械感觉末端器官,包括Aβ机械感觉神经元-梅克尔细胞复合物和帕西尼小体(Pacinian corpuscle,也称为环层小体)。行为测量表明,缺乏梅斯纳小体的小鼠在感知、对作用于无毛 皮肤的最轻微的可检测力作出的反应和精细的感觉运动控制方面存在缺陷。

遗传标记实验显示,梅斯纳小体由两种类型分子上不同的Aβ感觉神经元支配:一种表达TrkB,另一种表达酪氨酸激酶Ret。尽管支配着同一个末端器官,但是这两种Aβ神经元类型对触觉刺激的反应是不同的:TrkB阳性(TrkB+)的梅斯纳小体传入更敏感,在无毛皮肤的 梯形压痕的起始和偏移时都作出反应,而Ret+ 梅斯纳小体传入则不太敏感,很少在梯形压痕偏移时作出反应。一些Ret+神经元甚至在静态压痕刺激时有持续反应。此外,这两种Aβ机械感觉神经元类型的轴突末端被发现是同型平铺,但异型偏移。计算建模表明,这种解 剖学安排最大限度地提高了编码敏锐度的可用信息,同时确保使用有限数量的神经元完全覆盖皮肤。最后,使用电子显微镜的超微结构分析显示,更敏感的TrkB+梅斯纳小体传入的轴突末梢比不太敏感的Ret+梅斯纳小体传入的轴突末梢具有更多数量的片状细胞包裹。

2.Science:新研究表明通用流感疫苗的设计可能比预期的更具挑战性
doi:10.1126/science.aaz5143


在一项新的研究中,来自美国斯克里普斯研究所、弗雷德-哈金森癌症研究中心、华盛顿大学和中国香港大学的研究人员发现一些常见的流感病毒毒株有可能发生突变来逃避由通用流感疫苗引起的广效抗体。这些研究结果突显了设计这类疫苗面临的挑战,应当有助于指导 疫苗开发。相关研究结果发表在2020年6月19日的Science期刊上,论文标题为“Different genetic barriers for resistance to HA stem antibodies in influenza H3 and H1 viruses”。论文第一作者为斯克里普斯研究所的博士后研究员Nicholas Wu博士和斯克里普 斯研究所的研究员Andrew Thompson博士。

在这项研究中,这些研究人员发现有证据表明,作为最常见的流感病毒亚型之一,H3N2可以相对容易地发生突变,以逃避两种被认为可以阻断几乎所有流感病毒毒株的抗体。不过,他们发现,对另一种常见亚型H1N1来说,要逃脱同样具有广泛中和作用的抗体要困难得多 。

3.Science:新研究首次确定麻疹病毒的起源,从而为探究COVID-19起源提供信息
doi:10.1126/science.aba9411; doi:10.1126/science.abc5746


在一项新的研究中,来自德国、比利时、美国和法国的研究人员解决了麻疹首次出现的时间这个有争议的问题,发现它可能与大城市的崛起有关。他们对来自1912年的一种麻疹病毒毒株的基因组进行了测序,并反向评估了这种病毒可能在人类群体中出现的时间,并将它 确定在公元前6世纪左右。相关研究结果发表在2020年6月19日的Science期刊上,论文标题为“Measles virus and rinderpest virus divergence dated to the sixth century BCE”。

在针对这项研究发表的一篇评论类型文章中,澳大利亚悉尼大学的Simon Ho博士和墨尔本大学的Sebastián Duchêne博士提出类似地完善关于COVID-19和其他人畜共患疾病何时出现的研究将有助于理解这类病原体如何从动物跳跃到人类身上。Ho说,这项研究可能有助于帮 助确定麻疹在人类中出现的时间的努力。

4.Science:新研究表明COVID症状追踪应用程序在应对病毒疫情中大有可为
doi:10.1126/science.abc0473


在一项新的研究中,一个在大数据研究和流行病学方面有专长的科学家联盟开发出一款COVID症状追踪应用程序(App),旨在快速收集信息,帮助应对正在发生的COVID-19大流行病。在美国和美国,有250万多人较早地使用了这款app,这为医生、科学家和政府官员提供 了关于COVID-19的宝贵数据,以便更好地抗击病毒疫情。相关研究结果于2020年5月5日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Rapid implementation of mobile technology for real-time epidemiology of COVID-19”。

论文通讯作者、麻省总医院(MGH)癌症中心癌症流行病学主任Andrew T. Chan博士说,“这款App每天都会收集社区中的个人信息,包括他们是否感觉良好,如果不舒服,他们的具体症状是什么,以及他们是否接受过COVID-19检测。”这款app旨在深入了解关于COVID-19 的热点地区在哪里以及需要注意的新症状,它可能作为一种有用的规划工具,为自我隔离提供指导方针方面的信息,确定需要增加呼吸机和扩大医院容量的地区,并提供实时数据,为未来的疫情爆发做好准备。

这款称为COVID症状追踪应用程序(COVID Symptom Tracker)的app于3月24日在英国推出,3月29日在美国上市。自推出以来,已经有超过300万人使用过它。

5.Science揭示衰老新机制!免疫细胞缺陷导致我们衰老!
doi:10.1126/science.aax0860


T细胞本应保护我们免受病原体的侵害,但一项新的小鼠研究表明,它们也可能加速衰老。阻断由细胞引起的炎症或增加关键代谢分子的供应,可以减轻啮齿动物衰老相关症状的严重程度,增加了这些治疗可能对老年人有益的可能性。相关研究成果于近日发表在Science 上,该研究题为"T cells with dysfunctional mitochondria induce multimorbidity and premature senescence"。

澳大利亚RMIT大学的免疫学家Kylie Quinn说,这一发现是"一个神奇的结果,它直接将新陈代谢、炎症和衰老联系起来。他们做了一项非常彻底的工作,以确保是T细胞导致老鼠迅速衰老。"

随着年龄的增长,我们的T细胞会让我们失望,成为更弱的病原体斗士。这种下降有助于解释为什么老年人更容易受到感染,而对疫苗的反应较差。随着年龄的增长,T细胞会出现衰退,原因之一是细胞内作为动力装置的线粒体开始失灵。

6.Science重大突破:我国科学家设计新药靶向SARS-CoV-2主蛋白酶!
doi:10.1126/science.abb4489


一个中国科学家团队最近开发了两种抑制SARS-CoV-2主要蛋白酶(Mpro)的新化合物,其中一种是进一步临床研究的良好候选药物。这项研究于4月22日在线发表在Science上,由中科院上海药物研究所柳红、许叶春、蒋华良院士团队、中科院武汉病毒研究所张磊砢/肖庚富 团队和上海科技大学杨海涛/饶子和团队合作完成。

在分析了SARS-CoV-2 Mpro的底物结合位点后,科学家们设计并合成了两种化合物,11a和11b。研究人员随后使用基于荧光共振能量转移(FRET)的剪切实验测定了两种药物的IC50值。结果显示11a和11b都具有优异的SARS-CoV-2 Mpro抑制活性,其IC50值分别为 0.053±0.005μM和0.040±0.002μM。

研究人员还使用了免疫荧光、实时荧光定量PCR和噬菌斑检测来监测11a和11b的抗病毒活性。结果表明,化合物11和11 b在细胞实验中表现出优异的抗SARS-CoV-2感染的能活性(例如噬菌斑实验检测出的EC50值分别为0.53±0.01μMμM和0.72±0.09,)。此外,这些化合物 在体内表现出良好的药代动力学性能,表明它们是有希望的候选药物。然而,化合物11a的低毒性使它特别有希望。

为了阐明化合物11a和11b抑制SARS-CoV-2 Mpro的机制,科学家们以1.5埃的分辨率测定了配合物Mpro-11a (PDB: 6LZE)和Mpro-11b (PDB: 6M0K)的高分辨率晶体结构。这些配合物的高分辨率晶体结构不仅说明了SARS-CoV-2 Mpro可以与11a/11b相互作用,而且揭示了 SARS-CoV-2的抑制机制。高分辨率的复合物分析有助于药物化学家设计新的抑制剂来对抗SARS-CoV-2。

本研究表明,基于结构的药物设计是设计针对SARS-CoV-2的特异性抗病毒先导药物的有效策略。化合物11a的临床前研究正在进行中。该团队决定与世界各地的科学家分享研究数据,以加速抗SARS-CoV-2药物的开发。

7.Science重大突破!相分离富集化疗药物,影响其抗癌疗效!
doi:10.1126/science.aaz4427; doi:10.1126/science.abc5318


合成化合物在细胞内形成浓缩液滴的发现可能会动摇药物研发--包括对冠状病毒治疗方法的探索。制药行业有一个长期存在的假设,即当药物分子进入细胞时,它们会均匀地扩散--但是,生物学家Rick Young说,"这与事实相去甚远"。

在近日发表在《科学》杂志上的一项研究中,Young和他在马萨诸塞州剑桥市怀特黑德研究所的同事们表明,抗癌药物化合物会在细胞中精确的位置聚集--这是由于一种叫做相分离的现象,即所有的细胞将它们的内容物分开。

这些结果对小分子疗法的作用、动力学和分布的基本假设提出了挑战。他们已经引导了对抗新型冠状病毒药物设计的新策略,并且可能有助于解释为什么那么多在实验室里有效的疗法最终不能治疗人类。

8.Science:探究植物和食草动物之间的信息“军备竞赛”
doi:10.1126/science.aba2965; doi:10.1126/science.abc6344


食草动物对植物的消费推动了许多不同的植物防御化学物的进化,食草动物不断地适应这些化学物。由于植物和食草动物种类繁多,尤其是在热带群落中,化学信息在群落水平的传递鲜为人知,但却十分重要。Zu等人提出了一种信息“军备竞赛”的方法来解释群落水平 上植物-食草动物的化学交流。为了检验他们的概念框架,他们使用了热带干旱森林中食草动物-植物相互作用和植物挥发性有机化合物组合的现场数据。他们的方法提供了对系统功能和持久性的理解,在这些系统中,个体以信号的形式发送和接收信息,其他个体对这些 信号作出反应,并反过来影响这些系统中其他参与者的行为。

9.Science:土地使用的变化促进种群和生物多样性变化
doi:10.1126/science.aba1289


人类对土地使用的改变,特别是森林的丧失,正随着时间的推移影响着地球的生物多样性。为了评估森林损失对种群和生物多样性变化的影响,Daskalova等人整合了6000多个时间序列的物种丰度、丰富度和世界各地生态组合的组成数据。森林丧失会导致种群和生物多样 性的正向和负向反应,森林丧失后种群和生物多样性变化的时间滞后可长达半个世纪。土地使用的变化会引发不同的种群和生物多样性变化。这一分析对人类影响的预测、正在进行的保护和生物多样性变化的评估都有影响。

10.Science:从结构上揭示钼固氮酶还原氮气机制
doi:10.1126/science.aaz6748


固氮酶利用三磷酸腺苷和几种不同寻常的铁硫辅因子将电子泵入典型的惰性氮气,并在此过程中提供质子。以前的研究已经表明,铁钼辅因子(FeMoCo)中的硫原子是不稳定的,并提出用氮气替换其中的一个硫是氮气结合和还原机制的组成部分。通过在制备过程中消除 多余的还原剂,Kang等人确定了钼固氮酶在静止构象下的结构。出乎意料的是,他们发现FeMoCo外边缘的3个硫原子都似乎都不稳定,其中的一个亚基甚至让3个硫原子中的2个被轻质的二原子配体取代。生化和光谱数据表明这种蛋白质是有活性的,紧紧结合氮气,并处于 预期的氧化状态。这些结果可能会促使人们重新评估氮气还原的可能机制和动态的带配体在FeMoCo中的作用。

11.Science:新研究揭示了嗅觉感知的编码逻辑
doi:10.1126/science.aba2357


感官感知在神经集合体中编码的机制仍未完全了解。Chong等人使用单点光遗传刺激来控制小鼠嗅小球在空间和时间上的神经元活动。动物经训练后识别一种可能被感知为特定气味的学习活动模式。然后,这些作者通过改变激活的嗅小球或嗅小球激活之间的时间来系统地 改变活动模式,以评估它们对气味识别的影响。在合成气味早期被激活的嗅小球比随后激活的嗅小球对气味识别的贡献更大。这种方法使得神经科学能够解释特征是如何以复杂的模式组合在一起来产生感知的。(生物谷 Bioon.com)

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