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2021年1月8日Science期刊精华,我国科学家同期发表两篇Science论文

来源:本站原创 2021-01-13 23:59

2021年1月13日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2021年1月8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:重大进展!微管蛋白糖基化控制精子运动机制
doi:10.1126/science.abd4914


每个真核细胞的一个重要组成部分是细胞骨架。微管是由一种叫做微管蛋白的蛋白组成的小管,是细胞骨架的一部分。纤毛和鞭毛,是我们身体中大多数细胞中伸出的天线状结构,含有许多 微管。鞭毛的一个例子是精子的尾巴,它是雄性生育的重要条件,因而也是有性繁殖的重要条件。鞭毛必须以非常精确和协调的方式跳动,才能使精子逐步游动。如果做不到这一点,就会导 致雄性不育。

在一项新的研究中,来自法国巴黎居里研究所、巴黎科钦研究所、德国马克斯-普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所、波恩大学和意大利米兰人类技术中心等研究机构的研究人员如今发现微 管蛋白的一种特殊的称为糖基化(glycylation)的酶修饰是让精子保持直线游动的关键。这些发现提示着对这种修饰进行干扰可能是人类某些形式的男性不育症的根源。相关研究结果发表在 2021年1月8日的Science期刊上,论文标题为“Tubulin glycylation controls axonemal dynein activity, flagellar beat, and male fertility”。

2.Science:在恒河猴中重现HIV包膜蛋白Env和广泛中和抗体的共同进化,为开发高效的HIV疫苗奠定基础
doi:10.1126/science.abd2638


人们普遍认为,开发有效的基于中和抗体的HIV-1疫苗,需要一致性地激活多个表达特异性识别一种或多种经典的广泛中和抗体(bNAb)表位簇的免疫球蛋白受体的生殖系前体B细胞,然后通 过高效的抗原驱动选择来实现抗体亲和力成熟。事实证明,如何通过免疫接种来完成这一壮举是一项艰巨的科学挑战。合理设计HIV-1疫苗的一个障碍是缺乏一种合适的远交系灵长类动物模型 ,在这种模型中bNAb可以被普遍诱导,从而使得负责这类免疫反应的分子、生物学和免疫学机制能够以可重复和迭代的方式进行研究。

在自然感染的人类中,由HIV-1引起的中和抗体与病毒Env以独特的分子模式共同进化,在某些情况下获得了相当大的中和广度。这些研究人员从3个产生了bNAb的HIV-1感染者身上构建了携带 主要传播/创始者Env的SHIV,并使用这些SHIV感染了22只恒河猴。7只恒河猴产生的bNAb表现出相当大的中和广度和效力。相关研究结果发表在2021年1月8日的Science期刊上,论文标题 为“Anterior cingulate inputs to nucleus accumbens control the social transfer of pain and analgesia”。

出乎意料的是,SHIV感染在恒河猴身上引起了Env-抗体共同进化的分子模式,这种分子模式反映了在受到携带同源Env的HIV-1毒株感染的人类身上所看到的情况。相似之处包括对表位识别的 保守性免疫遗传、结构和化学解决方案,以及导致病毒持续存在的Env氨基酸的精确替换、插入和缺失。

3.Science:不存在适用所有人的COVID-19测试方法
doi:10.1126/science.abe9187


COVID-19测试是抗击SARS-CoV-2/COVID-19的核心。虽然大多数努力都集中在作为临床医疗诊断工具的测试方法上,但是根据Michael Mina博士的说法,帮助控制COVID-19疫情的最有力的检测 形式却很少得到使用或认可。

在发表在Science期刊上的一篇标题为“COVID-19 testing: One size does not fit all”的观点类型文章中,Mina和他的合著者Kristian G. Andersen博士描述了聚焦于减少病毒在人群层面 传播的公共卫生筛查的力量,以及它如何可能是一种关键但被忽视的工具。

Mina说,“这种筛查的方式是让足够多的人频繁地进行自我测试---比如说,每周两次---最好是使用快速测试。通过让人们了解自己的传播状况,我们可以在整个社区层面有效地减缓传播。”

4.Science:鉴定出在移情期间小鼠前扣带回皮层中激活的神经回路
doi:10.1126/science.abe3040; doi:10.1126/science.abf5940


在一项新的研究中,来自美国斯坦福大学的Monique Smith、Naoyuki Asada和Robert Malenka发现,当看到其他小鼠的疼痛、恐惧和疼痛缓解时,小鼠大脑内变得活跃的某些部位中的神经回 路。相关研究结果发表在2021年1月8日的Science期刊上,论文标题为“Anterior cingulate inputs to nucleus accumbens control the social transfer of pain and analgesia”。在这篇 论文中,这三名研究人员描述了他们对在移情(empathy,也译为同理心或同感)过程中激活小鼠前扣带回皮层(anterior cingulate cortex, ACC)神经回路的研究,以及他们对这些神经回 路的了解。针对这项研究,德国马克斯-普朗克神经生物学研究所的Alexandra Klein和Nadine Gogolla在同期Science期刊上发表了标题为“How mice feel each other's pain or fear”的观 点类型文章。

之前的研究已表明,许多动物都会对同伴产生某种形式的移情。举个例子,如果一只狗看到另一只狗在痛苦中,它有时会表现得好像自己也在痛苦中。同样,如果一只小鼠表现出恐惧的迹象 ,附近的其他小鼠几乎都会开始表现出类似的行为。当然,人类也会体验到同理心。然而,负责移情的大脑机制一直是神秘的。在这项新的研究中,这些研究人员试图了解更多关于移情在哺 乳动物大脑中的一般运作方式。为此,他们让受试小鼠经历疼痛、恐惧诱导活动和疼痛缓解,同时监测观察小鼠(observer mice)的大脑。

5.Science:揭示登革热病毒蛋白NS1致病机制,发现利用中和抗体2B7可阻止这种蛋白破坏内皮细胞
doi:10.1126/science.abc0476


在一项新的研究中,来自美国加州大学伯克利分校和密歇根大学的研究人员发现一种抗体可以阻断登革热病毒在小鼠体内致病的能力。这一发现为针对登革热和类似疾病开发有效的治药物和 疫苗提供了可能。相关研究结果发表在2021年1月8日的Science期刊上,论文标题为“Structural basis for antibody inhibition of flavivirus NS1–triggered endothelial dysfunction” 。

在这项新的研究中,这些作者揭示了一种名为2B7的抗体如何中和登革热病毒制造的一种特殊蛋白---这种蛋白是这种病毒能够复制和致病的关键。这种称为NS1(non-structural protein 1, 非结构蛋白1)的蛋白在患者的血液中循环,并通过直接与内皮细胞(在器官周围形成保护性屏障的细胞)相互作用而加剧疾病。通过破坏内皮细胞之间的连接,NS1削弱了这一屏障,增加了 通透性,导致血管渗漏增加,这是重症登革热疾病的标志。这种内皮细胞的通透性也可能使得这种病毒更容易穿过屏障,从而感染和损害靶器官。

6.Science:中澳科学家联手发现一种靶向黄病毒NS1蛋白的广谱保护性抗体
doi:10.1126/science.abb9425


在一项新的研究中,来自中国科学院、广州医科大学第一附属医院和澳大利亚昆士兰大学的研究人员发现了一种称为1G5.3的抗体可以提高实验室模型的存活率,将降低血液中登革热病毒、寨 卡病毒和西尼罗河病毒的存在。这一发现可能会导致人们开发出降低全球登革热病毒、寨卡病毒和西尼罗河病毒死亡率的新疗法。相关研究结果发表在2021年1月8日的Science期刊上,论文标 题为“A broadly protective antibody that targets the flavivirus NS1 protein”。 论文通讯作者为中国科学院的Yi Shi、George F. Gao以及昆士兰大学的Paul R. Young和Daniel Watterson。论文第一作者为昆士兰大学的Naphak Modhiran和中国科学院的Hao Song。

Watterson博士说,“我们在2015年寨卡病毒爆发后取得的一项发现鉴定出黄病毒治疗的新靶标,即一种称为NS1的病毒蛋白。如今,我们首次发现一种NS1抗体可以对多种黄病毒具有保护作用 ,包括登革热病毒、寨卡病毒和西尼罗河病毒。没有其他抗体显示出如此广泛的保护范围。与现有的治疗方法相比,我们观察到这种抗体的保护效果的提高确实出乎意料之外。”

7.Science:新研究表明新冠病毒可在水貂和人类之间双向传播
doi:10.1126/science.abe5901; doi:10.1126/science.abf6097


在一项新的研究中,来自荷兰鹿特丹大学医学院等多家研究机构的研究人员对荷兰16个水貂养殖场爆发疫情的SARS-CoV-2冠状病毒的全基因组测序显示,这种病毒在人与水貂之间以及水貂与 人之间传播。相关研究结果于2020年11月10日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Transmission of SARS-CoV-2 on mink farms between humans and mink and back to humans”。 这些作者说,这种病毒最初是从人类传入的,此后又不断进化。他们写道,“在水貂和其他鼬科动物物种中进行更多的研究对于了解这些物种是否有可能成为SARS-CoV-2的储存库非常重要。”

8.Science:微生物改变植物根的渗透性
doi:10.1126/science.abd0695; doi:10.1126/science.abf5591


根部为植物提供矿质养分和水分。扩散屏障封闭根部,防止内部水分和营养物的流失。Salas-González等人发现,生活在模式植物拟南芥根上和根中的微生物会影响扩散屏障的形成,从而影响植物中矿质养分的平衡。根部扩散屏障发生变化的植物显示出细菌群落组成的改变。微生物利用植物的脱落酸激素信号来稳定根部扩散屏障,以抵御环境养分供应的扰动,从而增强植物的抗逆性。

9.Science:施一公团队揭示ATP酶/螺旋酶Prp2及其共激活物Spp2重塑剪接体机制
doi:10.1126/science.abe8863


前体信使RNA(pre-mRNA)的剪接由剪接体完成,剪接体是一种高度动态的超分子复合体,经历了组装、激活、催化和分解。这些重要的剪接体重塑事件是由一种保守的三磷酸腺苷酶(ATP酶)/螺旋酶家族驱动的。在其共激活物Spp2的存在下,ATP酶/螺旋酶Prp2与激活的剪接体结合,并将pre-mRNA向其3′端转移。中国西湖大学的施一公团队如今报告了Prp2在招募到激活的剪接体之前和之后的冷冻电子显微镜结构。这些结构和相关的生化分析揭示了Prp2如何重塑激活的剪接体,以及Spp2如何保障Prp2的功能。

10.Science:利用mRNA疫苗有望治疗多发性硬化症等自身免疫性疾病
doi:10.1126/science.aay3638


自身免疫性疾病,如多发性硬化症(MS),是由于免疫学上的自我耐受性受到破坏,自体活性T淋巴细胞对组织造成损害。目前的治疗方法可引起全身免疫抑制和副作用,如感染风险增加。Krienke等人设计了一种缺乏佐剂活性并将MS自身抗原递送到淋巴树突细胞中的信使RNA(mRNA)疫苗策略。这种方法扩展了一种独特的抗原特异性效应调节性T细胞,它们能抑制针对靶自身抗原的自身反应性,并促进对靶向其他髓鞘特异性自身抗原的自身反应性T细胞的旁观者抑制。在多发性硬化症的小鼠模型中,这种mRNA疫苗延缓了发病时间,降低了已发病的严重程度,而没有出现明显的全身免疫抑制症状。

11.Science:探究沉海洋颗粒中的微生物硫酸盐还原
doi:10.1126/science.abc6035


气候变暖正在导致海洋缺氧区的扩大,这些区域的溶解氧浓度非常低,许多海洋动物无法生存。这种现象还可能影响海洋中碳、硫、氮和微量金属的全球循环。Raven等人展示了海洋缺氧如何影响下沉海洋颗粒中的微生物硫加工。他们观察到了隐性的微生物硫酸盐还原,这种还原形成了耐酸水解的有机硫,这一过程可以增强缺氧水柱下沉积物中的碳保存。这可能有助于解释地球历史上与海洋缺氧有关的一些更极端的有机碳保存事件。

12.Science:揭示轮胎胎面磨损颗粒对溪流中产卵的银大麻哈鱼有毒
doi:10.1126/science.abd6951


对于美国太平洋西北地区的银大麻哈鱼(coho salmon)来说,在城市和郊区的溪流中返回产卵可能是致命的。经常性的急性死亡事件尤其与雨水径流有关,但致病毒物的身份尚不清楚。从新旧轮胎胎面磨损颗粒的浸出液开始,Tian等人通过层析步骤对有毒组分进行跟踪,最终分离出了一种在阈值浓度为每升1微克的情况下可以引起急性中毒的分子。该化合物名为6PPD-醌(6PPD-quinone),是一种添加剂的氧化产物,旨在防止臭氧对轮胎橡胶的损害。从道路径流和直接受纳水体的测量结果显示,6PPD-醌的浓度高到足以解释这些急性中毒事件。

13.Science:揭示胸腺细胞β选择过程中preTCR识别pMHC机制
doi:10.1126/science.abe0918


T细胞受体(TCR)可识别肽结合的主要组织相容性复合体分子(peptide-bound major histocompatibility complex, pMHC),其中主要组织相容性复合体(MHC)由一条α链与一条β链组成。这两条链都有超变的互补性决定区(CDR),可指示特定的TCR是否能识别特定的pMHC。要从胸腺成功毕业,有抱负的αβT细胞必须产生功能性TCR。在这个过程中的一个早期检查点,β链首先与preTβ链配对形成前体TCR(preTCR)。Li等人使用X射线晶体学来可视化观察preTCR如何识别pMHC。他们报道preTCR β链的CDR3环与具有明显的横向拓扑结构的pMHC接触。这与成熟TCR的既定结合方式不同,与成熟TCR的结合方式为α链和β链上的所有三个CDR环都以垂直方向结合。这些MHC有助于解开在preTCR阶段只有使用有能力的CDR3环的发生功能重新排列的β链才能与pMHC正确结合的谜团。(生物谷 Bioon.com)

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