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2018年11月23日Science期刊精华

来源:本站原创 2018-11-28 22:24

2018年11月28日/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2018年11月23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:发现蛋白Myo1D足以诱导身体不对称性
doi:10.1126/science.aat8642


不对称性在各个尺度的生物学中起着重要作用:考虑一下DNA螺旋、人类心脏位于左侧的事实和我们倾向于使用我们的左手或右手。但这些不对称性是如何产生的,它们彼此之间是否存在关联?在一项新的研究中,来自法国和美国的研究人员展示了单个蛋白如何诱导另一 个分子发生螺旋运动。通过多米诺骨牌效应,这会导致细胞、器官甚至整个身体发生卷曲,从而触发偏侧行为。相关研究结果发表在2018年11月23日的Science期刊上,论文标题为“Molecular to organismal chirality is induced by the conserved myosin 1D”。

多年来,为了解决这些谜团,法国国家科学研究中心(CNRS)研究员Stéphane Noselli领导的一个研究团队一直在研究左右不对称性。他们已鉴定出第一个控制着果蝇不对称性的基因,其中果蝇是生物学家青睐的模式生物之一。近期,Noselli团队发现这个基因在脊椎动 物中起着相同的作用:它产生的蛋白,即肌球蛋白1D(Myosin 1D, Myo1D),控制着器官在同一方向的卷绕或旋转。

在这项新的研究中,这些研究人员在果蝇的正常情形下是保持对称状态的器官(比如呼吸气管)中诱导Myo1D产生。令人吃惊的是,这足以引起各个层面的不对称性:让细胞变形,气管缠绕在自身周围,整个身体发生扭曲,以及果蝇幼虫出现螺旋运动行为。值得注意的是 ,这些新的不对称性总是朝着同一个方向产生。

2.Science:在一生当中,突变细胞都存在于人食道中
doi:10.1126/science.aau3879; doi:10.1126/science.aav5697


在一项新的研究中,来自英国剑桥大学的研究人员发现当我们步入中年时,在健康人中一半以上的食道被携带着癌基因突变的细胞接管。通过研究正常的食道组织,他们揭示了随着年龄的增长,一个隐藏的突变和进化世界。这些结果展示了在一生当中突变细胞如何发生 突变和相互竞争,而且仅最适合的突变细胞存活下来。相关研究结果于2018年10月18日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Somatic mutant clones colonize the human esophagus with age”。

这些研究人员有史以来第一次发现,平均而言,在20多岁的人群中,食道中的每个健康细胞携带着至少有数百个突变,而在生命后期时,每个细胞携带的突变上升到2000个以上。然而,仅十几个基因中发生的突变似乎很重要,这是因为这些突变赋予细胞竞争优势让它们 能够接管食道组织并形成密集的突变细胞混合物。

3.Science:重大进展!开发出一种阻断癌症免疫抑制的新方法
doi:10.1126/science.aau2909


在一项新的研究中,比利时研究人员阐明了细胞表面上的一种抑制免疫反应的蛋白复合物的三维结构。他们也发现了抗体如何能够阻断这种蛋白复合物以及它在下游诱导的免疫抑制。这样的抗体可能用于激活免疫反应来抵抗癌症患者中的肿瘤细胞,从而触发免疫细胞破坏肿瘤。相关研究结果于2018年10月25日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Structural basis of latent TGF-β1 presentation and activation by GARP on human regulatory T cells”。

调节性T细胞(regulatory T cell, Treg)是免疫抑制细胞,在正常情形下抵抗体内的过度免疫反应来阻止自身免疫疾病。但是在癌症患者中,它们通过抑制抵抗肿瘤细胞的免疫反应而发挥着有害的作用。Treg细胞通过产生一种称为TGF-β的信使蛋白来发挥它们的作用。这种信使蛋白将抑制性信号传递给附近的免疫细胞,特别是那些应当会破坏癌症患者中肿瘤的免疫细胞。Treg细胞产生TGF-β的方式是复杂的,并且受到精细调节,这是因为TGF-β是非常有效的,必须受到严格控制。三年前,比利时鲁汶大学德杜夫研究所(de Duve Institute of the UCLouvain)的Sophie Lucas教授和她的研究团队发现TGF-β是Treg细胞从Treg细胞表面上存在的一种名为GARP的蛋白上释放出来的。通过与比利时生物科技公司argenx 合作,Lucas团队还发现利用特异性抗体阻断TGF-β从GARP上释放出来是可能的。

为了解决这些问题,Lucas团队和argenx公司与比利时弗兰德斯生物技术研究所(VIB)-根特大学(UGent)炎症研究中心的Savvas Savvides教授及其团队合作,解析出一种由GARP和TGF-β组装在一起的蛋白复合物的三维结构。Savvides说,“我们发现GARP的结构类似于马蹄铁,TGF-β跨坐在这种马蹄形结构上。这两个分子是如此复杂地组装在一起以至于TGF-β本身有助于促进GARP的马蹄形结构形成。在这种蛋白复合物中,这种阻断抗体结合到GARP和TGF-β上。它似乎将这两个蛋白分子粘合在一起,从而确保当其他的分子拉动这个蛋白复合物中的一部分时,TGF-β中的较小的活性部分不会被释放,因而阻止它传递它的抑制信息。”

4.Science:在脊椎动物中,母体Huluwa通过β-连环蛋白决定胚胎体轴
doi:10.1126/science.aat1045


当建立身体平面时,脊椎动物身体的形状从受精卵时的圆形变为圆柱形。然而,尚不清楚母体因子是否控制这种体轴(body axis)的形成。 我国清华大学的Lu Yan等人鉴定出这样的一个母体因子并将它命名为Huluwa。在斑马鱼或青蛙的卵中,母体Huluwa(一种跨膜蛋白)的丢失导致胚胎缺乏体轴,以及缺少头部和背前部组织。Huluwa促进Axin降解,而且可能与Wnt配体-受体信号转导无关,从而保护β-连环蛋白免于降解并且在胚胎发生过程中诱导体轴产生。

5.Science:在损伤和衰老期间肌成纤维细胞发生多样化
doi:10.1126/science.aar2971; doi:10.1126/science.aav5542


成纤维细胞堆积着胞外基质(ECM)分子来调节组织强度和功能。然而,如果过多的ECM堆积着,那么这会导致纤维变性和瘢痕形成。Brett A. Shook等人研究在小鼠皮肤伤口愈合、纤维变性和衰老期间的细胞。他们鉴定出了不同的肌成纤维细胞亚群,包括被鉴定为脂肪细胞前体细胞(adipocyte precursor)的细胞。在细胞消融小鼠模型中,表达CD301b的巨噬细胞选择性地激活脂肪细胞前体细胞增殖,但不激活其他的肌成纤维细胞。肌成纤维细胞组成和基因表达在衰老过程中发生变化。因此,巨噬细胞-成纤维细胞相互作用在组织修复和衰老期间起着重要的作用,这可能对慢性伤口和纤维变性疾病具有治疗意义。

6.Science:利用纳米谐振器阵列测定病毒衣壳的质量
doi:10.1126/science.aat6457


病毒和许多大型生物分子复合物的质量范围很难用传统的质谱法进行测量。纳米机械谐振器(nanomechanical resonator)能够确定受到冲击的分子的质量,但是分离方法通常会失去太多的样品而变得不那么高效。Sergio Dominguez-Medina等人使用了一种空气动力学透镜来改善质量增加的雾化分子的分离和聚焦。填充的病毒衣壳和空的病毒衣壳的质量能够利用一个由20个纳米谐振器组成的阵列来加以测定。

7.Science:探究非洲大型食草动物灭绝
doi:10.1126/science.aau2728; doi:10.1126/science.aav6883


人们提出人类祖先时非洲各种大型哺乳动物群体灭绝的驱动因素。J. Tyler Faith等人通过对跨越大约700万年的东非草食动物群体的分析来挑战了这一观点。巨型动物(比如,大象、犀牛和河马)在大约460万年前开始减少,比古人类吃动物组织的证据早100多万年。相反,大气候二氧化碳减少和草原扩张可能导致巨型动物下降。

8.Science:病原体感染诱导蚁群行为变化
doi:10.1126/science.aat4793


当我们感冒随后下班回家时,我们不仅要照顾好自己,还要保护他人。感染后的这种行为变化在社会动物中可加以预测,但是难以定量确定。Nathalie Stroeymeyt等人在黑花园蚂蚁(black garden ant)中寻找这种变化,发现受感染的工蚁确实改变了它们的行为,而且健康的工蚁改变了它们对患病的工蚁的行为。这种改变的行为对于保护蚁群中的最重要和最脆弱的成员特别有价值。

9.Science:外侧内嗅皮质对物体进行自我中心地编码
doi:10.1126/science.aau4940


外侧内嗅皮质(lateral entorhinal cortex, LEC)和内侧内嗅皮质(medial entorhinal cortex, MEC)是海马的两个主要皮层投射。MEC中各种功能细胞类型的发现极大地促进了我们对内嗅-海马回路(entorhinal-hippocampal circuit)的功能解剖学的理解。然而,LEC的功能和LEC细胞的行为相关性仍未完全了解。Cheng Wang等人分析了LEC和MEC神经元的放电特性。 他们发现LEC和MEC使用不同的参考帧,其中LEC对物体进行编码是自我中心的。

10.Science:ESCRT-III依赖性膜修复阻止细胞焦亡
doi:10.1126/science.aar7607


细胞焦亡(pyroptosis)是由炎性体复合物下游的选择性半胱天冬酶诱导的细胞死亡的炎症形式。这些半胱天冬酶切割gasdermin D(GSDMD),它的氨基端片段快速形成大的通透孔,从而诱导细胞死亡。然而,大部分具有活性炎性体的细胞不会发生细胞焦亡。Sebastian Rühl等人发现一旦GSDMD活化,膜重塑性的ESCRT-III复合物被募集到细胞膜上。在炎性体活化后,ESCRT-III依赖性膜修复限制促炎性细胞因子分泌和细胞焦亡。(生物谷 Bioon.com)

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