2022年3月11日Science期刊精华

2022年3月17日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2022年3月11日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。

1.Science：利用内源性标记构建出人类细胞蛋白分布图谱
doi:10.1126/science.abi6983

亚细胞定位和物理相互作用是与任何特定蛋白的功能紧密相关的关键方面。蛋白定位于不同的亚细胞区室，这使得细胞功能在空间上得到了分离。蛋白之间也有物理上的相互作用，形成将参与相同过程的蛋白连接起来的分子网络。因此，绘制细胞的分子分布图谱需要全面描述不同蛋白的定位位置以及它们如何相互作用。在其他策略中，绘制细胞结构的一种强有力的方法是利用与荧光蛋白“标签”的融合来可视化单个蛋白。这些标签不仅使我们能够对活细胞中的蛋白定位进行成像，而且还能通过作为免疫纯化-质谱分析（immunopurification–mass spectrometry, IP-MS）的手柄来测量蛋白相互作用。基因组工程的最新进展促进了对人类内源性基因的标记，从而使相应的蛋白可以在其天然的细胞环境中得到表征。

OpenCell：结合内源性标记、活细胞成像和相互作用蛋白质组学来绘制人类蛋白质组的分布。图片来自Science, 2022, doi:10.1126/science.abi6983。

在一项新的研究中，来自美国、德国和丹麦的研究人员利用高通量的CRISPR介导的基因组编辑，构建出一个由1310个荧光标记的细胞系组成的文库。通过使用这个文库进行配对的IP-MS和活细胞成像，他们产生了一种绘制出相应的1310个蛋白的细胞定位和物理相互作用的大型数据集。相关研究结果发表在2022年3月11日的Science期刊上，论文标题为“OpenCell: Endogenous tagging for the cartography of human cellular organization”。

应用无监督聚类（unsupervised clustering）和机器学习相结合的方法进行图像分析，使得这些作者能够客观地识别具有共同空间或相互作用特征的蛋白。他们的数据提供了对单个蛋白功能的新见解，但也使他们能够推导出人类细胞结构的一些一般原则。特别是，他们发现，结合RNA的蛋白形成了一个独立的由特定的定位和相互作用特征定义的亚组。他们还发现，一种给定蛋白的精确空间分布与它的细胞功能密切相关，这样就可以从成像数据的分析中获得精细的分子见解。他们的开源数据集可以通过opencell.czbiohub.org的交互式网络界面进行探索。

2.Science：揭示Delta变体和疫苗引发的免疫力下降降低了mRNA新冠疫苗在家庭中的保护效果
doi:10.1126/science.abl4292

在一项新的研究中，来自美国耶鲁大学公共卫生学院的研究人员发现在Delta变体出现之前，Pfizer-BioNTech公司mRNA新冠疫苗在减少SARS-CoV-2在以色列家庭的传播方面的有效性超过91%。然而，随着时间的推移，Delta变体的出现和疫苗诱导的免疫力减弱的综合影响大大降低了这种疫苗对SARS-CoV-2传播的有效性。相关研究结果于2022年1月27日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Vaccination with BNT162b2 reduces transmission of SARS-CoV-2 to household contacts in Israel”。

针对示例性家庭的多重填补分析的示意图。图片来自Science, 2022, doi:10.1126/science.abl4292。

这些发现是基于对250万人---约占以色列人口的四分之一---的医疗信息的分析，这些医疗信息包含在一个集中式数据库中，该数据库由以色列国家授权的非盈利医疗服务机构Maccabi Health Services维护。

3.Science：父母接种新冠疫苗也为儿童提供了实质性的保护
doi:10.1126/science.abm3087

在一项新的研究中，来自以色列克拉利特研究所、特拉维夫大学和美国哈佛大学的研究人员分析了世界上最大的综合健康记录数据库之一，来研究父母接种BNT162b2（辉瑞）新冠疫苗为未接种儿童提供的间接保护。相关研究结果于2022年1月27日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Indirect protection of children from SARS-CoV-2 infection through parental vaccination”。

疾病传播机制，图片来自Science, 2022, doi:10.1126/science.abm3087。

在2021年6月至2021年10月期间，一波由SARS-CoV-2的Delta变体主导的感染席卷了以色列。在此期间，这些作者研究了来自76621个不同家庭的181307名未接种疫苗的儿童，并将接种了第三剂疫苗（加强疫苗）的父母与至少在五个月前只接种了两剂疫苗的父母进行比较。这项研究估计，父母中仅有一人接种加强疫苗将儿童感染的风险降低了20.8%（95%置信区间：11.4%～29.1%），而父母两人都接种加强疫苗将儿童感染的风险降低了58.1%（95%置信区间：53.1%～62.6%）。

这些作者还在2020年12月至2021年3月的较早一波Alpha变体占优势的疫情期间进行了类似的研究。在此期间，他们研究了来自155305个不同家庭的400733名未接种疫苗的对象（儿童和青少年）。他们将未接种疫苗的父母与接受两剂疫苗的父母进行了比较，发现父母接种疫苗对儿童的间接保护甚至比上述更强。

4.Science：最新发现！高血压药物或会影响机体大脑的功能！
doi:10.1126/science.abl5130

血管紧张素转化酶（ACE，Angiotensin-converting enzyme）能通过裂解血管紧张素I产生血管紧张素II来调节机体的血压，在大脑中，ACE在纹状体组织中尤为丰富，但ACE在纹状体回路中的功能，目前研究人员仍然知之甚少。近日，一篇发表在国际杂志Science上题为“Angiotensin-converting enzyme gates brain circuit–specific plasticity via an endogenous opioid”的研究报告中，来自明尼苏达大学医学院等机构的科学家们通过研究发现，血压药物或许对于机体大脑有着意想不到的影响效应。

研究者发现，用于治疗高血压的药物或能意外地增加大脑在自然状态下产生的阿片类物质的效果，这或许就能微调特定大脑回路的功能，并抵消诸如芬太尼等用于治疗疼痛的阿片类药物的成瘾性。研究者Patrick Rothwell说道，我们的研究结果揭示了一种新型策略，其或能以一种具有保护性和有益的方式来促进大脑中的阿片类信号通路，同时依赖性或成瘾性的风险较低。

研究人员重点分析了ACE，长期以来ACE被认为能调节机体的血压，然而，科学家们对其在大脑中的具体功能却知之甚少。基于本文研究结果，下一步研究人员将会继续研究ACE抑制剂，该抑制剂是一类用于控制机体血压的安全药物，其有可能会被潜在重新设计从而来帮助治疗大脑疾病。

5.Science：小鼠和人类新皮层的局部连接和突触动力学
doi:10.1126/science.abj5861

对局部新皮层回路的分布和动态的深入了解是我们理解大脑处理的关键。宏观的连接组分析和超微观的连接组研究都没有提供这样的信息。Campagnola等人利用切片电生理学，收集了一种非常大的数据集来研究小鼠和人类的皮层微回路的分布。他们分析了化学和电连接的强度和概率；突触反应的潜伏期和动力学特性；以及细胞分类特征，如形态、内在生理学、转基因标记和皮层。这些作者还建立了量子释放和短期可塑性的模型。突触变异性是跨亚类差异的主要驱动因素。与小鼠的连接相比，人类兴奋性突触的变异性较低。

6.Science：全球生物圈初级生产力在过去8个冰川周期中的变化
doi:10.1126/science.abj8826

大气层中的二氧化碳数量与海平面密切相关，但有时它们并不密切相关。Yang等人提出了过去80万年的氧气的三重同位素记录，揭示了全球生物圈生产力在这段时间内的变化，它提供了一个负反馈，可以帮助大气中的二氧化碳通量与海平面脱钩，通常是在退冰期之前。这一发现支持了较低的二氧化碳抑制全球光合作用和减少二氧化碳进一步下降的观点。

7.Science：蛋白马达在DNA纳米管上的可编程分子转运
doi:10.1126/science.abj5170

控制分子的长距离运动是一项挑战。细胞使用分子马达，如动力蛋白（dynein）和驱动蛋白（kinesin）以及细胞骨架特征，如微管，来实现相对于货物大小的长距离主动运输。从这些自然系统中得到启发，Ibusuki等人给动力蛋白配备了一个DNA结合模块，使其能够抓住并沿着设计的DNA轨道移动。这个系统很有吸引力，因为DNA轨道可以采用精确设计的结构，而且该DNA结合模块对不同的序列具有特异性。利用这些特点，这些作者构建出可以在两个轨道之间分离货物的分拣器和可以将两股货物汇集在一起的整合器。这种人工改造马达的平均速度约为每秒220纳米，与细胞中的一些分子马达相当。

8.Science：从结构上揭示人类端粒延长机制
doi:10.1126/science.abn6840

端粒位于真核生物染色体的末端，对于维持基因组的稳定性至关重要。端粒酶有助于补偿每次细胞分裂时发生的端粒缩短，从而延长了细胞的寿命。Sekne等人报告了人类端粒酶与端粒DNA和端粒酶招募因子结合在一起时的低温电镜结构。这些结构揭示了端粒酶招募因子如何促进端粒酶与端粒DNA的结合以有效地延长端粒。

9.Science：活细胞追踪揭示果蝇胚胎发育期间的体内巨噬细胞胞葬作用
doi:10.1126/science.abl4430

程序性细胞死亡和随后的尸体清除（胞葬作用）对于有机体体的发育和体内平衡是至关重要的。然而，在体内很少检测到未清除的尸体，即使在具有高细胞周转率的组织中也是如此。Raymond等人设计出一种基因编码的名为CharON的双重报告份子，以实时跟踪发育中的果蝇胚胎内的细胞死亡和胞葬作用（efferocytosis）。CharON揭示了以前没有认识到的体内巨噬细胞胞葬作用的特征：快速清除，巨噬细胞之间的尸体负担有巨大的异质性，以及巨噬细胞连续吃下多个尸体时，摄取和消化之间有脱节。这些高负担的巨噬细胞也改变了它们在遭受炎症攻击后对死亡细胞的清除。（生物谷 Bioon.com）