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2019年Science期刊最后一期,2019年12月20日Science期刊精华

来源:本站原创 2019-12-31 07:04

2019年12月31日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2019年12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:对人类血细胞中的所有蛋白编码基因进行全基因组范围内的转录组分析
doi:10.1126/science.aax9198


在临床和研究环境中,血液都是对人类进行分子分析的主要来源,并且是许多治疗策略的目标,这突显了需要对构成人类血液的细胞进行全面的分子图谱构建。人类蛋白质图谱计划(www.proteinatlas.org)是一个开放式数据库,旨在通过整合各种组学技术(包括基于抗体的成像)来绘制所有人类蛋白的图谱。在此之前,人类蛋白质图谱包括来自外周血单核细胞的基因表达信息,但不包括来自许多其他血细胞亚群的基因表达信息。为了提高分辨率,人们需要对血液中的细胞进行了深入表征,以提供人血细胞中基因表达的详细细节,并将它们与体内的其他组织相关联在一起。

为此,在一项新的研究中,来自瑞典卡罗林斯卡研究所等研究机构的研究人员对通过流式细胞仪分选技术分离出的18种经典免疫细胞群体进行了基于转录组学的表达分析。他们将血细胞表达谱与组织表达谱相结合在一起,包括来自外部来源的转录组学数据以扩大这个开放式数据库中包含的组织类型和大脑区域的数量。他们依据血细胞和组织中的表达特异性和分布对蛋白编码基因进行了全基因组分类。相关研究结果近期发表在Science期刊上,论文标题为“A genome-wide transcriptomic analysis of protein-coding genes in human blood cells”。

这些研究人员提供了人体血细胞中所有蛋白编码基因的表达图谱,并根据人体所有主要组织和器官中所有蛋白编码基因的特异性和分布进行分类。对血细胞RNA表达谱进行全基因组分析可以鉴定出在各种免疫细胞中的表达水平上调的基因,从而确认了之前已知的蛋白标志物,而且还鉴定出新靶标以进行深入分析。有1448个蛋白编码基因在单个免疫细胞类型中大量地表达。进一步研究相应的蛋白以探索与各个细胞表型相关的生物学功能将是有趣的。

2.Science:宿主细胞利用芳烃受体侦查细菌群体感应信号
doi:10.1126/science.aaw1629


菌感染不会自动导致疾病;许多细菌只有在大量出现时才变得危险。在一项新的研究中,来自德国马克斯普朗克感染生物学研究所等研究机构的研究人员发现宿主细胞具有一种受体,它不能 识别细菌本身,但可以侦察细菌之间的通讯。当有大量细菌存在时,宿主就会使用这种受体来记录它们分泌的称为毒力因子的致病性物质。相关研究结果近期发表在Science期刊上,论文标题 为“Host monitoring of quorum sensing during Pseudomonas aeruginosa infection”。

论文通讯作者、马克斯普朗克感染生物学研究所的Stefan Kaufmann及其研究团队发现宿主细胞能够借助于一种称为芳烃受体(aryl hydrocarbon receptor)的受体观察到铜绿假单胞菌之间 的交流。这种受体检测群体感应分子,使得宿主细胞能够检测到这种细菌何时准备发起攻击。论文第一作者Pedro Moura-Alves解释道,“通过这种刺探行为,宿主细胞能够在需要抵御这种细 菌攻击的时候激活免疫系统。”

实际上,在铜绿假单胞菌达到它们的群体感应水平之前,这种受体窃听这种细菌之间的交谈;对群体感应的早期阶段进行检测,抑制芳烃受体,从而阻断宿主免疫防御的过早启动。Kaufmann 说,“这对宿主是有效的,这是因为它节省了能量,让少量的细菌单独存在,前提是它们不会造成任何损害。只有当它们达到临界数量时,才有足够的能量进行防御。”这也有助于阻止由免 疫系统反应引起的附带损害。

3.Science:挑战常规!揭示microRNA抑制mRNA表达新机制
doi:10.1126/science.aav1741


如今,在一项新的研究中,在美国怀特黑德生物医学研究所生物学教授David Bartel、研究生Sean McGeary和前研究生Kathy Lin的领导下,研究人员收集了关于6种miRNA的大量数据,并在此 基础上开发出一种针对所有单个miRNA的改进型预测模型。他们的发现为miRNA靶标预测提供了前所未有的准确性和粒度。相关研究结果近期发表在Science期刊上,论文标题为“The biochemical basis of microRNA targeting efficacy”。

为了了解miRNA的靶向作用,人们需要在miRNA序列中鉴定出可与miRNA结合的特定位点,并且他们还需要了解每个位点上的相互作用强度—结合亲和力(binding affinity)。通常,当miRNA 的前八个核苷酸中的至少六个与mRNA某位置上的互补核苷酸序列匹配时,miRNA将与mRNA结合。这两个序列就像成排的被推到一起的拼图块:如果每个拼图块都插入到相应的拼图块中,那么这 些成排的拼图块就组合成一个锁定的拼图---miRNA就可结合它的靶标。如果这些拼图块不能拼在一起,这些成排的拼图块就不能连接在一起。这些结合位点与miRNA的前8个核苷酸完全匹配, 被称为典型位点(canonical site),人们过去认为它们之间存在明显的层次关系,无论miRNA的身份如何,每种位点都会产生相似的抑制量。然而,McGeary并未观察到这种情形。

McGeary研究了六种miRNA,并开发了一种方法来测量每种miRNA与大量RNA序列的相对结合亲和力。这些测量以及McGeary从中进行的进一步计算形成了一个新的丰富的数据库,可用来改善 miRNA靶向预测。通过这些实验,这些研究人员发现经典位点的预期靶向层次结构并不适用于所有miRNA。实际上,单个miRNA对这种预期层次结构中较低的一个经典位点有更强的亲和力。此外 ,他们发现每个miRNA都有独特的非经典结合位点,其中的一些位点含有至少一个碱基错配但仍能够结合miRNA。他们发现,在许多情况下,尽管非经典位点的配对不完美或异常,但是miRNA与 一个非经典位点的结合要比与某些经典位点的结合更牢固。 Lin说:“作为人类,我们喜欢按照不同的特征将事物进行分类。但是要建立一种定量模型,你必须认识到每种miRNA与靶标之间的 相互作用是不同的。”

4.Science:重磅!癌细胞通过增加DNA突变来逃避治疗
doi:10.1126/science.aav4474; doi:10.1126/science.aba1748


作为对抗生素治疗的回应,细菌通过增加它们的基因组中的突变率来提高它们的生存几率,从而让它们有更多机会产生耐药性。这种策略并不仅仅限于细菌。在一项新的研究中,意大利研究 人员发现结直肠癌细胞同样会提高它们的突变率,从而避免靶向疗法导致的死亡。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“Adaptive mutability of colorectal cancers in response to targeted therapies”。

他们首先用西妥昔单抗(cetuximab)治疗结直肠癌细胞系。西妥昔单抗是一种抗体,可封堵结直肠癌细胞表面上的表皮生长因子受体,从而阻止它们增殖。这种药物被批准用于治疗转移性结 直肠癌患者。在这种药物治疗96小时后,大多数癌细胞死亡,但是有一部分耐药性细胞在西妥昔单抗治疗两周后存活下来。在两周后停止这种药物治疗后,之前具有耐药性的细胞快速生长, 对这种药物再次变得敏感。但是,如果这些研究人员继续进行这种药物治疗超过两周,那么这些细胞将变得永久耐药。

这些研究人员发现错配修复基因和同源重组基因在治疗过程中均被下调,但在治疗停止后恢复到正常表达水平。这些发现指出在经过这种药物处理的癌细胞中修复错误DNA的能力下降了,而且 在其他结直肠癌细胞系以及在来自患者的治疗前和治疗后肿瘤样品中也得到了重现。

这些作者还确定西妥昔单抗导致容易出错的DNA聚合酶大量增加,它们更容易在复制遗传物质时出错,这随后会导致编码高保真聚合酶的基因表达下降。这种治疗确实导致了DNA损伤标志物的 增加以及结直肠癌细胞基因组变化:突变的增加和基因组不稳定性的增加。这种药物还引起了应激反应,这种应激反应也发生在通过激活突变发生来逃避抗生素根除的细菌中。

5.Science:挑战常规!一部分γδT细胞结合到MHC样分子的下面来识别有害细胞
doi:10.1126/science.aav3900


在一项新的研究中,来自澳大利亚莫纳什大学、澳大利亚研究理事会先进分子成像卓越中心和墨尔本大学多赫蒂研究所等研究机构的研究人员重新定义了过去20年来我们对T细胞识别的认识。 相关研究结果近期发表在Science期刊上,论文标题为“A class of γδ T cell receptors recognize the underside of the antigen-presenting molecule MR1”。

为了与体内其他细胞相互作用,T细胞依赖于称为T细胞受体的专门受体,该受体识别与称为主要组织相容性复合体(MHC)或MHC样分子的特殊分子结合的病毒或细菌片段。在过去的20年中, 普遍的看法是T细胞受体结合在MHC和MHC样分子的上面以进行识别。

在这项新的研究中,这些研究人员描述了一类鲜为人知的称为γδT细胞的T细胞中的一个细胞群体,该群体能够识别一种称为MR1的MHC样分子。通过在澳大利亚同步加速器上使用高强度X射线 束,他们获得了γδT细胞受体与MR1之间相互作用的详细三维图像,并获得令人感兴趣的结果:γδT细胞受体结合在MHC样分子的下面以进行识别。这种高度不同寻常的识别机制重塑了我们 对T细胞受体如何与它们的靶分子相互作用的理解,并代表着T细胞生物学领域取得的重大发展。

论文共同第一作者、莫纳什大学生物医学发现研究所的Jér?me Le Nours博士说,“我们把它想象成附着在细胞上的标志。我们一直以为T细胞会过来,从上面读取这种标志。我们已确定有些T 细胞可以从下方接近并与它互动。这些都是可以改变我们未来研究T细胞生物学方法的重要细节。这很重要,这是因为T细胞是我们免疫系统的关键武器,而且了解T细胞如何靶向并作用于其他 细胞对于利用它们的力量进行开发治疗感染和癌症等疾病的免疫疗法至关重要。”

6.Science:钾通道功能障碍与安格尔曼综合征有关
doi:10.1126/science.aav5386


患有安格尔曼综合征(Angelman syndrome)的人一生都会经历智力障碍和癫痫发作。 在这种疾病下,泛素介导的一种关键钾通道降解受到破坏,这允许神经元兴奋性和神经网络同步,从而导致癫痫发作。Sun等人使用大脑类器官技术研究了携带一种与安格尔曼综合征有关的泛素连接酶(UBE3A)突变的人类神经元。在这些体外模型和安格尔曼综合征小鼠模型中,这种钾通道拮抗剂使得神经元兴奋性正常化。

7.Science:线粒体DNA释放到细胞质中促进狼疮样疾病
doi:10.1126/science.aav4011; doi:10.1126/science.aaz9308


线粒体DNA(mtDNA)通常保存在线粒体内。它可以对应激作出反应而被释放到细胞质中,它会遭遇到细胞质DNA传感蛋白,从而触发I型干扰素反应。在细胞凋亡过程中,mtDNA的释放由蛋白BAX和BAK的寡聚化产生的线粒体外膜(MOM)中的大孔介导。Kim等人 发现在氧化应激期间,mtDNA通过电压依赖性阴离子通道(VDAC)的寡聚化形成的大孔逃出线粒体。在狼疮小鼠模型中,VDAC寡聚化抑制剂可减少mtDNA释放和下游信号转导事件。这种治疗减轻了这种小鼠模型中的狼疮样症状,从而提供了一种治疗由mtDNA释放介导的疾病的潜在治疗途径。

8.Science:情感术语在不同文化中具有较低的相似性
doi:10.1126/science.aaw8160; doi:10.1126/science.aba1763


尚不清楚情感术语在不同文化中是否具有相同的含义。Jackson等人考察了将近2500种语言,以确定24个情感术语的语言网络在不同文化中的相似程度。在不同文化的情感术语含义中,相似度较低,因此变异性较高。可以根据它们起源的语言在地理上的接近度,它们的享乐效价(hedonic valence)以及它们引起的生理唤醒来预测情感术语的相似性。(生物谷 Bioon.com)

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