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2020年11月6日Science期刊精华

来源:本站原创 2020-11-14 07:13

2020年11月14日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2020年11月6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论文深度解读!新研究揭示增强子在动物体内是非常保守的
doi:10.1126/science.aax8137; doi:10.1126/science.abe9317


在一项新的研究中,来自澳大利亚昆士兰大学、新南威尔士大学、莫纳什大学、墨尔本大学、悉尼大学和张任谦心脏研究所的研究人员发现称为增强子的基因调控元件的功能在进化树上分布的动物物种中广泛保守。当他们将来自海绵动物的增强子序列插入斑马鱼和小鼠体内时,这两种脊椎动物都能够解释遗传信息,并驱动发育基因的细胞特异性表达,甚至在海绵动物没有的细胞类型中也是如此。这些研究结果表明至少在某些情况下,增强子的功能在远在7亿年前最后一个共同祖先的物种中持续存在。相关研究结果发表在2020年11月6日的Science期刊上,论文标题为“Deep conservation of the enhancer regulatory code in animals”。

一旦被蛋白结合,增强子就会控制基因在哪里、何时以及如何受到调控,并在很大程度上负责发育过程中的细胞分化。论文共同通讯作者、张任谦心脏研究所计算基因组学研究员Emily Wong告诉《科学家》杂志,“肌肉细胞之所以与皮肤细胞不同,都是因为基因受到调控的方式不同。这就是为何了解这些区域真地很重要。我们的发现是令人兴奋的,这是因为我们知道这些区域的进化非常迅速,从而使得它们很难找到。”

2.Science:史上最大规模接触者追踪研究发现儿童和年轻人是传播新冠病毒的关键
doi:10.1126/science.abd7672; doi:10.1126/science.abe9707


新型冠状病毒SARS-CoV-2导致2019年冠状病毒病(COVID-19),如今正在全球肆虐。对印度50多万暴露于SARS-CoV-2的人进行的一项新研究表明这种病毒的持续传播只由一小部分感染者推动。此外,儿童和年轻人(特别是在家庭中)在传播这种病毒方面发挥的作用可能比之前的研究所确定的更大。相关研究结果于2020年9月30日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Epidemiology and transmission dynamics of COVID-19 in two Indian states”。

在这项新的研究中,来自美国普林斯顿环境研究所、约翰-霍普金斯大学、加州大学伯克利分校的研究人员与印度东南部的泰米尔纳德邦和安得拉邦的公共卫生官员合作,追踪了575071名接触过84965例SARS-CoV-2确诊病例的人的感染途径和死亡率。这是世界上针对任何一种疾病进行的最大规模的接触者追踪研究。

论文第一作者、普林斯顿环境研究所高级研究学者Ramanan Laxminarayan说,这项新的研究是首项捕捉COVID-19在多大程度上依赖于“超级传播(superspreading)”的大型研究。超级传播指的是一小部分感染人群将病毒传递给更多的人。这些作者发现,71%的感染者没有感染任何接触者,而仅有8%的感染者导致了60%的新感染病例。

Laxminarayan说,“我们的研究展示了我们所知道的任何传染病中最大规模的超级传播经验证明。当人们在研究COVID-19的传播时,超级传播事件是规则而不是例外,无论是在印度还是可能在所有受影响的地方。”

这些作者报告说,这些发现为COVID-19在印度等国家的传播和致命性提供了广泛的洞察力--印度经历了超过96000例COVID-19死亡事件,在这些国家,资源有限的人群发病率高。他们发现,在印度与冠状病毒相关的死亡平均发生在住院后6天,而在美国,这一数字为13天。另外,印度因冠状病毒而死亡的人群一直集中在50~64岁的人中,比美国60岁以上的高危人群略显年轻。

3.Science:发现新冠病毒S蛋白的一个亚油酸结合口袋,为开发阻止这种病毒感染的药物奠定基础
doi:10.1126/science.abd3255


新型冠状病毒SARS-CoV-2导致2019年冠状病毒病(COVID-19),如今正在全球肆虐。在一项新的研究中,来自英国布里斯托大学等研究机构的研究人员发现SARS-CoV-2刺突蛋白(S蛋白)中的一个可用于阻止这种冠状病毒感染人体细胞的药物可靶向口袋(druggable pocket,即这个S蛋白中的口袋可通过药物进行靶向结合)。他们表示,这些发现可能有助于战胜当前的COVID-19流行病,而且靶向这个新发现的口袋的小分子抗病毒药物可能有助于消除这种疾病。相关研究结果于2020年9月21日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Free fatty acid binding pocket in the locked structure of SARS-CoV-2 spike protein”。论文通讯作者为布里斯托大学的Christiane Schaffitzel教授和马克斯-普朗克布里斯托最小生物学中心的Imre Berger教授。

在这项突破性的研究中,这些研究人员使用了一种强大的成像技术--电子低温显微镜(cryo-EM),以近原子分辨率分析了SARS-CoV-2 S蛋白。在甲骨文公司(Oracle)高性能云计算的支持下,他们生成了SARS-CoV-2 S蛋白的三维结构,这样他们能够深入到S蛋白的内部,从而识别它的分子组成。

出乎意料的是,这些研究人员的分析发现在S蛋白内的一个特制的口袋里,埋藏着一个小分子---亚油酸(LA)。LA是一种游离脂肪酸,是许多细胞功能不可或缺的物质。人体不能产生LA。相反,身体通过饮食吸收这种必需的分子。耐人寻味的是,LA在炎症和免疫调节中起着至关重要的作用,而这两者都是COVID-19疾病进展的关键因素。LA还能够维持肺部中的细胞膜,以便我们能够正常呼吸。

4.Science:解开鹿眼蛱蝶可塑性着色的遗传学之谜
doi:10.1126/science.aaz3017


常见的蝴蝶鹿眼蛱蝶(Junonia coenia)表现出可塑性着色;它有两种颜色形态,浅褐色和深红色,这取决于日长和温度。通过选择更多和更少的颜色可塑性,van der Burg等人产生了蝴蝶品系,用于绘制导致不同颜色的遗传变异。全基因组分析和RNA测序确定了最可能 与颜色可塑性差异相关的基因。通过利用CRISPR-Cas9对基因进行灭活,这些作者发现了3个影响红色表型的基因,而且利用其他技术发现了与着色相关的顺式调控、非编码基因组变异。根据这些结果,他们能够模拟基因编码的可塑性和同化作用可能是如何进化的。

5.Science:探究生态“大数据
doi:10.1126/science.abb7080


人类活动正在迅速改变自然界。这一点也许没有什么地方比北极更明显了,但这一地区仍然是最偏远和最难研究的地区之一。研究人员越来越多地依靠这些地区的动物追踪数据来了解单个物种的反应,但如果我们想要了解更大规模的变化,我们需要整合我们对不同物种 的理解。Davidson等人介绍了一个开源的数据档案,该档案目前保存了96个物种的1500多万个位置数据点,并利用它来显示不同物种间独特的气候变化反应。这样的生态“大数据”可以使我们对变化有更广泛的理解。

6.Science:全球粮食系统的碳排放可能阻碍实现1.5℃和2℃的气候变化目标
doi:10.1126/science.aba7357


要想有希望实现《巴黎协定》的核心目标,即把全球升温控制在2℃以内,就必须大幅减少碳排放,包括来自农业的碳排放。Clark等人的研究表明,即使立即消除化石燃料的排放,单是全球粮食系统的碳排放就不可能将升温限制在1.5℃,甚至难以实现2℃的目标。因此 ,要想实现《巴黎协定》的目标,就必须对粮食生产方式进行重大变革。

7.Science:探究保存在琥珀中的阿尔班螈类化石
doi:10.1126/science.abb6005; doi:10.1126/science.abe7826


现存的两栖类动物有三种相当简单的形态:主要是跳跃的青蛙和蟾蜍,低爬的蝾螈和无肢的蚓螈(caecilians)。直到更新世早期,在超过1.65亿年的时间里,还有另一个类群,即阿尔班螈类(albanerpetontids)。由于两栖类动物化石保存较差,而且以前这类动物的 标本既稀少又多有严重破坏,所以我们对这个类群知之甚少。Daza等人描述了一组保存在琥珀中的化石,表明这组动物在栖息地的使用上(它们可能是攀爬者)和进食方式上都是不寻常的,这似乎与现在变色龙的弹舌进食(ballistic feeding)方式趋同。

8.Science:从行为上促进被告出庭
doi:10.1126/science.abb6591; doi:10.1126/science.abc2495


美国的刑事司法政策侧重于增加负面后果,以遏制不受欢迎的行为。然而,被告人对这些后果严重性的变化往往显得相对不敏感。Fishbane等人考虑了一种不同的政策杠杆:改善坚持期望行为所需的信息沟通。他们发现,重新设计刑事传票表格以突出关键信息,并提供 短信提醒,增加了被告在指定日期出庭的可能性,从而消除了相当比例的因未出庭而发出的逮捕令。在后续实验中,这些作者发现,非专业人士,但不是专家,认为这种不出庭是相对故意的,这种信念降低了他们对实施旨在提高意识而不是惩罚的干预措施的支持。这些 发现对旨在改善刑事司法结果的政策有影响。

9.Science:资源保护体现在遗传密码中
doi:10.1126/science.aaz9642; doi:10.1126/science.abf2588


突变的积累通常受到选择参数的限制。其中一个这样的参数是构建维持细胞的蛋白和分子所需的元素。通过研究不同氨基酸的碳、氧和氮含量,Shenhav等人研究了营养限制导致的选择压力。这些作者认为“资源驱动的”选择是一种与环境营养物(尤其是氮)可用性相关 的净化选择力量,并确定了突变对有机体营养预算的影响。从这一制约因素出发,他们提出,各有机体的遗传密码结构反映了突变对元素资源的影响。

10.Science:探究太平洋和大西洋千年尺度气候变化的阶段性
doi:10.1126/science.aba7096


来自阿拉斯加湾的新的放射性碳和沉积物学结果记录了与科迪勒兰冰盖(Cordilleran Ice Sheet)快速排放同步的太平洋通气重组的千年期反复出现,这表明过去42000年冰洋动态的密切耦合。北太平洋中深层通气与亚洲季风的强度相一致,从而支持来自低纬度的水分和热量输送在北太平洋古气候中的作用。中间水域碳-14年龄的变化与科迪勒兰冰筏碎屑输送的峰值相吻合,而且这两者都始终在劳伦太德冰盖(Laurentide Ice Sheet)的冰排事件---即哈因里奇事件(Heinrich event)---之前发生。这种时间安排排除了大西洋引发科迪勒兰冰盖退缩的可能性,相反可能将太平洋地区作为具有全球影响的一系列动态气候事件的早期部分。(生物谷 Bioon.com)

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