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2020年2月7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 2020-02-12 23:48

2020年2月12日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2020年2月7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.
doi:10.1126/science.aaz2288


小胶质细胞是大脑中的常驻免疫细胞,它们是第一反应者,总是在寻找发生差错的地方。它们大约占我们脑细胞的10%。在过去,它们被认为是大脑中的被动旁观者,仅在受伤或感染时,它们才起作用。这些细胞最早是由德国医生Rudolf Virchow于1856年观察到的,后来被称为小胶质细胞,意为“小胶水”。

如今,在一项新的以小鼠为实验对象的研究中,来自中国浙江大学医学院的研究人员发现小胶质细胞实际上可能是记忆保持的关键因素。如果在人类中发现同样的效果,那么这可能导致人们开发出更好地治疗健忘症、阿尔茨海默病和其他影响记忆力的疾病的方法。相关研究结果发表在2020年2月7日的Science期刊上,论文标题为“Microglia mediate forgetting via complement-dependent synaptic elimination”。

这项新研究表明小胶质细胞与小鼠的记忆保持密切相关。小鼠经历了恐惧条件反射fear conditioning)任务,使得当将它们放置在它们记得经历过一些负面事情—在这项研究中,指的是对它们的脚施加较小的电击---的环境中时,它们会因恐惧而呆立不动。

在35天的时间内,小鼠的僵直反应(freezing response)从70%降低到20%,这表明它们已经忘记了这种特定环境的负面影响。然后,这些作者使用了一系列科学工具,包括遗传、药理和生化方法,移除这些小鼠大脑中的小胶质细胞,并再次进行了实验。

实验结果表明,移除小胶质细胞改变了它们对这个任务的反应。大约50%的小鼠(在上述实验中,这一比例为20%)即使在类似的一段时间后仍记得这种负面经历。基于此,提出的一种假设是小胶质细胞是巩固这些记忆以及支持哪些记忆被遗忘和哪些记忆被保持的关键。这项研究继续发现,正是这些小鼠内部的突触重新排列才导致了这一观察结果。

2.
doi:10.1126/science.aay9847; doi:10.1126/science.aba4484


在一项新的研究中,美国布兰戴斯大学生物学教授Paul Garrity、博士生Chloe Greppi、博士后研究员Willem Laursen和其他几位同事报道,他们发现了蚊子如何利用人类体温来寻找和叮咬 人类的一个重要方面。相关研究结果发表在2020年2月7日的Science期刊上,论文标题为“Mosquito heat seeking is driven by an ancestral cooling receptor”。

在实验中,这些研究人员敲除了负责产生IR21a受体的蚊子基因。然后,他们将大约60只突变蚊子(即基因敲除蚊子)放入一个鞋盒大小的容器中,在这个容器的后壁上装有一块板,将这块板 加热到接近37℃的核心体温,然后向这些蚊子喷入一小撮二氧化碳,以模仿人类的呼吸。当非突变蚊子快速地聚集在这块接近37℃的板上试图觅食时,突变蚊子很大程度上忽略了这块板。在 没有IR21a受体的情形下,它们将无法再将自己引向附近最热的地方。

在第二个实验中,将这些蚊子放在一个小网眼笼子中。这些研究人员在这个笼子上方放置了两个充满人类血液的小瓶,其中一个加热到22.78℃(室温),另一个加热到31.1℃(人手的表面温 度)。相比于处于相同环境下的非突变蚊子,突变蚊子对31.1℃血液的偏好降低了。

根据Garrity的说法,每当蚊子向较低温度移动时,IR21a受体就会被激活。由于人类通常比周围环境温暖,这意味着在蚊子接近人类时,IR21a保持沉默。但是,如果蚊子偏离路线并开始远离 它的温血猎物,那么IR21a会被激活,只有在蚊子改道后它才会关闭。

3.Science:细胞间通讯如何导致白血病发生?
doi:10.1126/science.aaw3242


近日,发表在《Science》杂志上的一项新的研究揭示了血液干细胞中的“流氓“通讯如何导致白血病的发生。这一发现为开发阻止该过程的新靶向治疗铺平道路。

当干细胞突变导致它们产生过多的血细胞时,就会发生诸如白血病之类的血液癌症。对此,来自约克大学的研究人员揭示了这些突变如何使细胞偏离其正常的相互通讯轨道,从而促使血细胞 的发育失控。

在这一研究中,科学家使用超分辨率荧光显微镜来研究血液干细胞彼此之间实时对话的方式。他们观察了细胞是如何从“信号蛋白”接收指令。该信号蛋白会与另一细胞表面的受体结合,然 后传递信号告知细胞如何响应。进一步,研究人员发现与某些类型血液癌症相关的突变会导致血液干细胞变得“无赖”,即在没有细胞因子的情况下仍能够进行交流。

约克大学生物医学研究所和约克大学生物系的伊恩·希区柯克教授说:“我们的身体每天通过相互之间的信号传递产生数十亿个血细胞。细胞因子的作用就像工厂的监督员一样,调节这一过 程并控制不同血细胞类型的发育和增殖。我们的研究揭示了一个以前未知的机制,即细胞发生突变后如何导致其在不受细胞因子的调控下发生信号传导,从而导致白血病等血液癌症的发生。 了解这种机制有助于新药的开发。”

4.Science:关键酶分子调控NASH中的肝损伤
doi:10.1126/science.aay0542


在美国,多达12%的成年人患有非酒精性脂肪性肝炎(NASH),这是一种恶性疾病,可能导致肝硬化或肝癌。在最近一项研究中,加利福尼亚大学圣地亚哥分校医学院的研究人员揭示了NASH 发病过程中肝细胞死亡的分子途径,并有效抑制了NASH小鼠模型中的肝损伤严重性。相关结果发表在最近的《Science》杂志上。

加州大学圣地亚哥分校糖尿病与代谢健康研究所所长Alan Saltiel博士说:“我们知道脂肪肝会引起器官炎症和瘢痕形成,并会发展为肝硬化,肝癌和肝功能衰竭。”

研究人员报告说,这种转变来自抑制AMPK酶(一种主要的能量消耗调节剂)以及caspase-6活性的增加,该酶参与细胞凋亡(程序性细胞死亡的一种)信号调控。当AMPK活性低时,细胞燃烧卡 路里的能力降低,从而导致脂肪存储。研究小组给小鼠喂了高脂饮食,并阻断了AMPK的活性,以为它们的脂肪肝状况会恶化,但事实并非如此,小鼠出现了NASH和肝衰竭的症状。

Saltiel说:“我们发现,AMPK并没有像我们想象的那样能够显著调节新陈代谢,而是调节了从脂肪肝到NASH以及从NASH到肝细胞死亡的过程。在这种情况下,AMPK充当传感器,可控制细胞死 亡。当失去AMPK活性时,细胞死亡会持续性地受到抑制。事实证明,AMPK会阻断caspase-6的活性,因此当AMPK活性下降时,caspase-6活性得到释放,引发肝细胞的死亡。”

在对AMPK和caspase-6的作用有了新的了解之后,研究小组使用AMPK激活剂降低caspase-6的活性。尽管该作用并未阻止脂肪肝,但确实阻止了从脂肪肝向NASH的进展以及随后的肝细胞死亡的 发生。当团队使用caspase-6抑制剂时,发生了相同的结果。

5.
doi:10.1126/science.aay5516


γδ T细胞对保护性免疫反应至关重要。γδ T细胞如何被激活这个问题困扰了科学家们25年。在一项新的研究中,来自澳大利亚墨尔本大学和奥利维亚牛顿-约翰癌症研究所等研究机构的研 究人员针对这个问题取得了突破性发现。相关研究结果于2020年1月9日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Butyrophilin 2A1 is essential for phosphoantigen reactivity by γδ T cells”。论文通讯作者为奥利维亚牛顿-约翰癌症研究所的Andreas Behren博士、墨尔本大学彼得-多尔蒂感染与免疫研究所的Dale Godfrey教授和彼得-多尔蒂感染与免疫研究所的Adam Uldrich博士。论文第一作者为彼得-多尔蒂感染与免疫研究所博士研究生Marc Rigau。

Uldrich博士解释道,已知γδ T细胞对细菌和癌细胞产生的称为磷酸抗原(phosphoantigen)的小分子作出反应。这导致这些γδ T细胞激活,并且经常根除了患病细胞。

这些研究人员发现位于γδ T细胞表面上的T细胞受体(TCR)分子与另一种称为嗜乳脂蛋白2A1(butyrophilin 2A1, BTN2A1)的分子结合,其中BTN2A1存在于全身许多不同细胞类型的表面上 。

6.Science:我国科学家发现NGR5水平增加可促进水稻产量增加
doi:10.1126/science.aaz2046


对于作为农作物的水稻,需要更多的分蘖(tiller),即带有谷粒的分枝,对氮肥的需求也更少。 不幸的是,对于许多水稻品种来说,分蘖的数量取决于氮肥的施用量。来自中国科学院的研究人员如今显示氮状态通过组蛋白的修饰影响染色质功能,在该过程中转录因子NGR5将多梳抑制复合物2招募到靶基因。这些靶基因中的一些调节分蘖,以至于随着氮含量的增加,植物将产生更多的分蘖。NGR5受蛋白酶体破坏调节并介导激素信号转导。 NGR5水平的增加可以促进水稻分蘖和产量的增加,而无需增加富氮肥料。

7.Science:气候变化导致大黄蜂广泛下降
doi:10.1126/science.aax8591; doi:10.1126/science.aba6432

气候变化的一方面是极端高温的天数在增加。Soroye等人分析了整个北美和欧洲大黄蜂出现的数据集,发现异常炎热天气的频率增加正在增加局部灭绝率,减少定居和位点占据,并降低区域内物种的丰富度,而与土地利用变化或条件无关。 随着平均温度的持续升高,大黄蜂的极端温度频率可能会出现不可持续的增长。

8.Science:芳香氨基酸残基的数量和分布决定着朊病毒样结构域的相行为
doi:10.1126/science.aaw8653


越来越多的证据表明,液-液相分离(liquid-liquid phase separation)在许多细胞过程中起作用。许多经历液-液相分离的蛋白都包含朊病毒样结构域,这些结构域富含极性氨基酸,并经常散布着芳香氨基酸残基。Martin等人将实验数据与模拟相结合在一起,定量分析了共存的稀相和浓相中朊病毒样结构域的浓度随温度的变化,发现这种相行为由芳香氨基酸残基的数量及其分布决定,而芳香氨基酸残基的均匀分布可促进液-液相分离和抑制聚集。他们开发了一种粘贴-间隔模型,该模型可以根据朊病毒样结构域的序列预测它们的相行为。

9.Science:解析出活性的人组蛋白pre-mRNA 3'末端加工复合物的三维结构
doi:10.1126/science.aaz7758

后生动物细胞中三种主要类型的RNA聚合酶II转录本---聚腺苷酸化信使RNA(mRNA)、组蛋白mRNA和小核RNA(snRNA)---的3'末端加工需要三种具有共同特征的独特复合物。 Sun等人重建了活性的人组蛋白pre-mRNA 3'末端加工复合物,并通过低温电子显微镜在近原子分辨率下解析出它的结构。这种结构为了解组蛋白pre-mRNA与典型pre-mRNA和snRNA 3'末端加工复合物之间共有的催化反应机理提供了基础。(生物谷 Bioon.com)

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