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2020年12月4日Science期刊精华

  1. 3Cpro
  2. COVID-19
  3. MERS-CoV
  4. SARS-CoV
  5. SARS-CoV-2
  6. TIR-NLR
  7. 内生孢子
  8. 森林大象
  9. 甲虫
  10. 视力
  11. 造血干细胞
  12. 鼻病毒

来源:本站原创 2020-12-09 07:28

2020年12月8日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2020年12月4日)发布,它有哪些精彩研究呢?让小编一一道来。1.Science:新型高分辨率植入物使得通过大脑电刺激恢复视力成为可能doi:10.1126/science.abd7435; doi:10.1126/science.abf3684通过大脑植入物恢复盲人的视力
2020年12月8日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2020年12月4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:新型高分辨率植入物使得通过大脑电刺激恢复视力成为可能
doi:10.1126/science.abd7435; doi:10.1126/science.abf3684


通过大脑植入物恢复盲人的视力即将成为现实。在一项新的研究中,来自荷兰神经科学研究所等研究机构的研究人员发现新开发的高分辨率植入物使得视觉皮层识别人工诱导的形状和感知对象成为可能。相关研究结果发表在2020年12月4日的Science期刊上,论文标题为 “Shape perception via a high-channel-count neuroprosthesis in monkey visual cortex”。

通过植入物刺激大脑产生人工视觉感知的想法并不新鲜,可以追溯到上世纪70年代。然而,现有的系统每次只能生成少量的人工“像素”。如今,在荷兰神经科学研究所,由Pieter Roelfsema领导的研究团队正在使用新的植入物生产和植入技术、尖端材料工程、微芯片 制造和微电子技术来开发比以前的植入物更加稳定和耐用的设备。初步的研究成果是非常有前景的。

2.Science:重大进展!新研究破解调节造血干细胞体内和体外产生的糖密码
doi:10.1126/science.aaz2121


在一项新的研究中,来自美国耶鲁大学的研究人员在将上皮细胞转变为造血干/祖细胞(hematopoietic stem and progenitor cell, HSPC)的过程中发现了一个关键的生物环节。相关研究结果发表在2020年12月4日的Science期刊上,论文标题为“The N-glycome regulates the endothelial-to-hematopoietic transition”。

将细胞重编程为HSPC一直是自体干细胞移植的最高目标,是血癌疾病的救命疗法。然而,在细胞和分子水平上调控这一转变的机制却知之甚少。在这项新的研究中,这些作者发现一种称为miR-223的微microRNA(microRNA, miR)是称为聚糖的复杂糖类与内皮-造血转变( endothelial-to-hematopoietic transition, EHT)之间的关键纽带。EHT是一种由血源性内皮细胞分化为HSPC的过程。

3.Science:从头设计的蛋白诱饵在体外阻断新冠病毒感染,在体内保护仓鼠免受感染
doi:10.1126/science.abe0075


Neoleukin医疗公司(Neoleukin Therapeutics, Inc.,下称Neoleukin公司)是一家利用复杂的计算方法从头设计蛋白药物的生物制药公司。如今,在一项新的研究中,Neoleukin公司描述了旨在治疗或预防SARS-CoV-2感染的新分子。相关研究结果于2020年11月5日在线 发表在Science期刊上,论文标题为“De novo design of potent and resilient hACE2 decoys to neutralize SARS-CoV-2”。

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。这项研究详细介绍了从头设计的蛋白诱饵(protein decoy)的过程,这些蛋白诱饵高亲和力地结合SARS-CoV-2刺突蛋白(S蛋白),从而阻止S蛋白与病毒受体hACE2结合,而这种受体是 SARS-CoV-2感染人体细胞所必需的。

据报道,这些经过优化的高稳定性蛋白诱饵与这种病毒结合,从而阻止它进入宿主细胞。先导分子NL-CVX1(CTC-445.2d)被证明可以防止多种人类细胞系遭受SARS-CoV-2感染,并保护仓鼠免受这种病毒感染后出现的严重后果。预防性鼻内给送这些蛋白诱饵可让所有接受 致命剂量SARS-CoV-2挑战的仓鼠存活下来。

4.Science:大多数人对SARS-CoV-2产生强劲的抗体反应,而且这种抗体反应至少在5个月内保持相对稳定
doi:10.1126/science.abd7728


在一项新的研究中,来自美国西奈山伊坎医学院的研究人员发现绝大多数感染轻度到中度COVID-19的人都会产生强大的抗体反应,这种抗体反应至少在5个月内保持相对稳定。此外,他们还发现这种抗体反应与人体中和(或者说杀灭)SARS-CoV-2(导致COVID-19疾病的冠 状病毒)的能力相关。相关研究结果于2020年10月28日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Robust neutralizing antibodies to SARS-CoV-2 infection persist for months”。

论文共同通讯作者、西奈山伊坎医学院疫苗学教授Florian Krammer博士说,“虽然有些报告说针对这种病毒的抗体很快就会消失,但是我们发现恰恰相反:90%以上轻度或中度患病的人都会产生足以中和这种病毒的抗体反应,而且这种抗体反应会维持多个月。发现针对 SARS-CoV-2的抗体反应的稳健性,包括它的持久性和中和作用,对于让我们能够有效地监测社区的血清阳性率并确定保护我们免受再感染的抗体的持续时间和水平至关重要。这对有效的疫苗开发至关重要。”

5.Science:关键蛋白识别感冒病毒
doi:10.1126/science.aay2002


在最近一项研究中,新加坡南洋理工大学科学技术和研究机构(A * STAR)的科学家团队发现了一种蛋白在检测普通感冒病毒和启动抵抗感染的免疫反应中的作用。

在最近发表在《Science》杂志上的一项研究中,他们表明,在皮肤和呼吸道中发现的NLRP1蛋白是检测人类鼻病毒(HRV)的传感蛋白。当NLRP1突破呼吸道时,它会触发免疫反应,导致肺部发炎并引起普通感冒症状。

当该团队于2017年开始研究时,他们假设NLRP1可以作为病毒的传感器,因为它在人体皮肤和肺部(通常暴露于病毒病原体的表面)中含量很高。他们针对几种病毒筛选了NLRP1,以查看是否会触发该蛋白质激活。经过数月的试验,他们观察到HRV产生的一种称为3Cpro的 酶在人呼吸道细胞中激活了NLRP1。他们发现3Cpro酶在特定点切割NLRP1,引发某种形式的炎症性“细胞死亡”,这是在感染过程中快速清除病原体(如HRV)的重要过程。

6.Science:全球200名科学家们通力合作揭示SARS-CoV-2、SARS-CoV-1和MERS-CoV冠状病毒的共同弱点
doi:10.1126/science.abe9403


近日,一项刊登在国际杂志Science上的研究报告中,来自乔治亚州立大学等机构的科学家们通过研究发现,三种致命的冠状病毒:SARS-CoV-2、SARS-CoV-1和MERS-CoV都有共同的弱点,比如会频繁劫持细胞中的信号通路,这或许有望帮助研究人员寻找有效广泛抑制冠状 病毒感染的潜在靶点和疗法。

在过去20年里,全球面临着三种致命性的冠状病毒,即SARS-CoV-2、SARS-CoV-1和MERS-CoV,而SARS-CoV-2所诱发的COVID-19在全球引起了疾病的大流行,目前在全球已经感染了3700多万人,而且造成了100多万人死亡。这项研究中,研究人员通过研究确认了冠状病毒之 间的共性,并解释了多个共同的细胞过程和蛋白靶点,其或能作为新型靶点帮助开发当前和未来冠状病毒感染大流行的治疗性和干预性措施。

这项研究是由来自6个国家14个领先的研究机构中将近200名科学家们合作完成的;此前研究中,研究人员识别了超过300个能与SARS-CoV-2蛋白相互作用的宿主蛋白,这项研究中,研究人员想进一步研究筛选出拥有能改变病毒生长能力的特殊宿主蛋白。研究者 Christopher Basler说道,我们至少发现了20个宿主基因所编码的蛋白产物能明显改变感染的宿主细胞产生病毒的水平,这些蛋白质或许就能作为开发治疗性干预措施的潜在靶点,比如,如果某一种细胞蛋白是病毒有效生长所需要的,那么抑制细胞中特殊蛋白的药物或 能减缓病毒的感染过程。

7.两篇Science探究植物TIR-NLR四聚体免疫受体
doi:10.1126/science.abe3069; doi:10.1126/science.abd9993; doi:10.1126/science.abf2833


NLR(Nucleotide-binding/leucine-rich repeat)免疫受体检测病原体效应物并触发植物的免疫反应。如今,两个研究小组确定了两种携带Toll样白细胞介素-1受体(Toll-like interleukin-1 receptor, TIR)结构域的NLR(TIR-NLR)的结构。中国清华大学的Jijie Chai团队研究了拟南芥TIR-NLR RPP1(识别寄生霜霉1)及其对来自卵菌病原体的效应物的响应。Martin等人研究了本氏烟草(Nicotiana benthamiana)TIR-LR ROQ1(识别XopQ 1)及其对黄单胞菌效应物的响应。这个研究小组发现这两种TIR-NLR均可以形成四聚体,当 与病原体效应物结合而被激活时,这种四聚体暴露了烟酰胺腺嘌呤二核苷(NAD)水解酶的活性位点。因此,对病原体效应物的识别启动了NAD水解并开启了免疫反应。

8.Science:选择增强了突变耐受性
doi:10.1126/science.abb5962


突变产生的变异性要么是中性的,要么是受自然选择的。稳健性是衡量抵御有害突变影响的能力。Zheng等人将表达一种黄色荧光蛋白的大肠杆菌群体暴露于强、弱或无选择的黄色荧光中四代。然后,他们又对这些群体进行了四代的相关功能--绿色荧光---的选择。先对 黄色荧光再对绿色荧光进行强选择,结果是绿色荧光最多,积累的突变也最多。这一结果很可能是由于这种蛋白的可折叠性增加所致。因此,选择为突变积累提供了一个阈值,但稳健性维持了蛋白进化所必需的缓冲。

9.Science:探究植物根的竞争性
doi:10.1126/science.aba9877; doi:10.1126/science.abf2785


世界上大部分植物生物量以根的形式存在于看不见的地下。Cabal等人建立了一个理论模型,并对其进行了实证测试,以解释支配根部生长的规则。植物会根据邻近植物和竞争植物的接近程度来调整根的生长方式和位置。该模型给出了一些关于根球在靠近邻近植物时与在 没有竞争的情况下生长时如何不同的规则。

10.Science:揭示飞行甲虫和扑翼机器人的碰撞恢复机理
doi:10.1126/science.abd3285; doi:10.1126/science.abf1925


甲虫有坚硬的前翅来保护自己的身体和后翅,它们的前翅在爬行或钻洞过程中的使用是很好理解的。然而,鉴于它们较大的后翅不容易弯曲,因此后翅在飞行中发生碰撞时的行为还不清楚。Phan和Park介绍了对自由飞行的犀牛甲虫(rhinoceros beetles)后翅的折叠和 展开机制的详细研究,犀牛甲虫的后翅在飞行过程中受到撞击,以模拟杂乱的环境。他们发现,后翅上类似折纸的褶皱可以在撞击时迅速塌陷,然后弹回,从而起到减震器和稳定器的作用。他们在一种扑翼机器人中复制了这种行为,使得它在碰撞后能够安全飞行。

11.Science:水果的减少威胁到了森林大象的生存
doi:10.1126/science.abc7791


非洲热带森林中的大型哺乳类食草动物是水果的主要消耗者,许多树种依靠这些消耗者来传播它们的种子。Bush等人对加蓬一个受保护的国家公园的水果产量进行了长达30年的监测,结果显示,所监测的73个植物种类的产量下降了80%。与此同时,过去十年对森林大象的 摄影记录显示,这些主要食草动物的身体状况大幅下降。这些结果表明,生态系统支持大象种群的能力正在下降,在一个仍然免受狩猎和砍伐森林等其他威胁的环境中,这一前景令人担忧。

12.Science:温度限制了南开槽俯冲带深层海底生物的生存
doi:10.1126/science.abd7934


海洋沉积物代表了一个庞大的微生物生态系统,但我们仍然不完全了解是什么因素塑造和限制了海底的生命。通过分析日本沿海俯冲带的样本,Heuer等人发现,随着深度和温度的增加,微生物生命,特别是细菌营养细胞,会减少,直到海底600米以下,对应温度为70℃ 。在这个极限以下,内生孢子(endospore)是常见的--细菌生命的残余,也是一个潜在的储存库。更深的地方是无菌区,而1000米以下则是一个由细菌营养细胞组成的炙热领域。在如此之深的地方,高浓度的醋酸和硫酸盐共存,而且还有超嗜热甲烷生成 (hyperthermophilic methanogenesis)的迹象。这些数据为我们提供了一个迷人的窗口,让我们了解到一个极端的条件恶劣的却维持微生物生命的环境,尽管它支持微生物生命。(生物谷 Bioon.com)

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