Science9月最受关注的文章汇总

导读：美国的《Science》杂志由爱迪生投资创办，是国际上著名的自然科学综合类学术期刊，与英国的《Nature》杂志被誉为世界上两大自然科学顶级杂志。Science杂志主要发表原始性科学成果、新闻和评论，许多世界上重要的科学报道都是首先出现在Science杂志上的。今天，赛业小编为您呈现“Science9月最受关注的文章汇总”，详情如下：

美国的《Science》杂志由爱迪生投资创办，是国际上著名的自然科学综合类学术期刊，与英国的《Nature》杂志被誉为世界上两大自然科学顶级杂志。Science杂志主要发表原始性科学成果、新闻和评论，许多世界上重要的科学报道都是首先出现在Science杂志上的，比如艾滋病与人类免疫缺陷病毒之间的关系，标志性基因组研究成果等。Science杂志近期下载量最多的文章包括：

Seasonal cycling in the gut microbiome of the Hadza hunter-gatherers of Tanzania

更多的证据表明，我们的肠道微生物受到我们所摄入食物的深刻影响，来自斯坦福大学医学院的一组研究人员针对世界上少数几个传统狩猎群体的肠道微生物进行了研究分析，指出他们的肠道生态系统与这一人群季节性饮食变化一样，存在强烈的周期性。而且他们的肠道微生物组的成分也与那些西方饮食者的肠道微生物组成大相径庭。

这一研究成果公布在8月25日的Science杂志上，领导这一研究的是斯坦福大学医学院，肠道微生物研究高产学者Justin L. Sonnenburg，他表示，“这项研究给了我们一些证据，指出一种常见类型的微生物组伴随人类已经有数千年了，也许自人类出现在这个星球上就开始了。同时令我们惊奇的是，出现在这个人群里易变的微生物物种，同样也是工业化世界里丢失的微生物物种。这一微生物组中的一些变化令其处于某些季节，饮食或什么其它的原因，而变得易于丢失。”饮食变了，它们也变了。

Inactivation of porcine endogenous retrovirus in pigs using CRISPR-Cas

早年毕业于北京大学的杨璐菡（Luhan Yang）曾因第一个利用CRISPR-Cas9技术修改细胞基因组和领导eGenesis公司，而被福布斯杂志评为2014年30岁以下30个科学医疗领域(30 under 30)领军人物之一。

这家公司是由杨璐菡和她在哈佛大学的博士生导师、遗传学领军人物George M. Church共同创立的致力于推动异种器官移植临床应用。从2014年起，杨璐菡做为异种器官移植课题带头人，带领10个人的科研团队在哈佛和eGenesis利用CRISPR-Cas9技术，敲除猪基因组中可能的致病基因。

去年，他们与浙江大学动物科学学院等处合作使用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功地在猪胚胎中灭活了62种PERVs。研究组设计gRNA靶向了猪肾细胞DNA中62个PERV序列共有的一个基因。在一小部分细胞中，CRISPR系统除去了每一个靶基因，这是当时通过单次CRISPR达到的最大数量基因改变。在实验室培养皿中这些编辑细胞用PERV感染人类肾细胞的能力下降了1000倍。

在此基础上，今年杨璐菡，Church教授同样与浙江大学动物科学学院，云南农业大学合作，发表了题为“Inactivation of porcine endogenous retrovirus in pigs using CRISPR-Cas9”的文章，首先证实猪细胞中的内源性逆转录病毒（PERVs）在与人类细胞共同培养时可传播给后者，此后他们通过分析猪成纤维细胞基因组内存在的PERVs，发现了25种PERVs，而且更重要的是他们利用CRISPR令所有25个基因组位点失活。

Loss of a mammalian circular RNA locus causes miRNA deregulation and affects brain function

CircRNA是近年来RNA领域最新的研究热点。它是前体RNA（pre-mRNA）通过一种叫做反向剪接反应（back-splicing）的特殊选择性剪接产生，在真核细胞中广泛表达的环形内源性RNA分子。尽管被低效地加工，大多数呈低水平表达，但研究发现一些circRNAs源自与人类疾病相关的基因组位点，而且有越来越多的证据表明它们在转录、转录后及翻译调控中的潜在作用。

Cdr1as是一种在哺乳动物大脑中大量表达的环状RNA，也是目前研究的最多的几种环状RNA之一。最早Cdr1as就是由德国MaxDelbrück研究中心的Nikolaus Rajewsky（本文作者）及其同事在2013年报道，他们指出这种分子可以作为miRNA的“吸收棉”，因为它有超过60个miRNA miR-7的结合位点，不过其具体作用依然不清楚。

之后的研究又发现Cdr1as能从DNA的反义链转录，并且没有多余的对应表达物，因此可以通过诸如CRISPR-Cas9之类的DNA编辑工具进行功能缺失型研究，“这非常吸引人，这样就能操控DNA，在功能水平上看到环状DNA缺失后的应答。”

在最新这项研究中，Rajewsky等人首先利用一种之前研发的技术发现了miRNAs和其它分子之间的体内相互作用。研究人员采用小鼠和人类死后大脑，结果表明miR-7，以及另外一种miRNA：miR-671（较少）都能与Cdr1as结合。

Tumor aneuploidy correlates with markers of immune evasion and with reduced response to immunotherapy

来自哈佛医学院，布里根妇女医院的研究人员发现，肿瘤是否会对免疫疗法产生反应，部分取决于它的染色体处于完整还是混乱状态。这项发现可以帮助科学家和医生更好地确定哪些癌症患者将从免疫治疗中受益。

在过去的几年中，癌症免疫疗法变得越来越热门，从最开始发现我们的免疫系统能抑制癌症生长，到后来发现癌细胞中免疫机制的多重作用，再到目前陆续跟进的临床实验，癌症免疫疗法争论不休，同时也成果不断。然而在临床上只有20%的患者会对这些治疗方法产生应答，因此科学家们亟待了解成功应答背后的因素。

许多肿瘤都是“非整倍体”，这意味着它们包含异常数量的染色体和染色体片段，高度非整倍性是高度恶性肿瘤的特征，并且与不良预后有关。在这篇文章中，研究人员分析了来自癌症基因组图谱（TCGA）项目中代表12种癌症类型的，超过5,000个肿瘤样品的数据。研究人员发现高非整倍体肿瘤的一些基因表达会增加，这些基因包括涉及DNA复制，细胞周期，有丝分裂和染色体维持的基因，同时负责破坏肿瘤的浸润性免疫细胞的特征基因表达则会降低。

Single-cell methylomes identify neuronal subtypes and regulatory elements in mammalian cortex

哺乳动物的大脑包含着各种各样的神经元，但如何鉴定，这是一个问题。近日，Salk生物研究所领导的团队根据甲基化和调控特征，区分小鼠和人类大脑样本中的神经元亚型，并鉴定出人类额叶皮质中一组新的神经元。这项成果于周五发表在《Science》杂志上。

研究人员利用单细胞甲基化组测序分析小鼠和人类额叶皮质样本中近6200个神经元，并根据甲基化和调控元件特征来聚类已知的神经元亚型。此外，他们还指出人类大脑中存在一种新的神经元亚型，称为“第6层兴奋性神经元”，它们有着独特的甲基化标记。

这篇论文的通讯作者之一、Salk研究所的计算神经生物学研究人员Margarita Behrens表示：“我们的研究表明，我们能够根据神经元的甲基化组来清晰定义神经元类型。这有助于我们了解同一区域、外表相似的两种神经元为何表现不同。”

β2-Adrenoreceptor is a regulator of the α-synuclein gene driving risk of Parkinson’s disease

帕金森病是一种常见的神经退行性疾病，一般认为其中的致病因子就是α-突触核蛋白，α-突触核蛋白会在帕金森氏病患者的脑中积聚，形成被称作路易氏小体的蛋白团块，这就是帕金森病的一个标志，科学家们一直希望能寻找从脑中清除α-突触核蛋白，治疗其影响，或者预防它们聚集的的方法，但是依然无法达到最终目的。

在这篇文章中，研究人员另辟蹊径，在人体神经细胞中加入了1126种美国FDA数据库里的分子，检测它们是否能减少α-突触核蛋白的产生，结果他们发现β-2肾上腺素能受体（β2AR）激动剂类化合物可降低α-突触核蛋白基因的表达水平，这一基因被认为与罹患帕金森氏病的风险增加有关。这些化合物（它们中有些已经是被批准的治疗哮喘及类似疾病的药物）或能为研发帕金森氏病的治疗方法开辟新的途径。

Structure of a symmetric photosynthetic reaction center–photosystem

“大约30亿年前，光合作用登上地球舞台，从此地球逐渐生成了氧气圈，”亚利桑那州立大学（ASU）分子科学教授。“特殊化的膜蛋白运转着光合作用，它们被称作光合反应中心，在这里蛋白质运用来自光的能量将电子从一个细胞电子载体泵到另一个载体，将电磁波（即光）能转化为生命体可以使用的化学能。”

尽管这些世界上光合作用反应中心为了满足不同的化学反应，呈多样化，但其相同的总体架构却反映了它们的共同起源。

该小组认为，首个反应中心（reaction center，RC）比现今存在的版本简单得多。在蛋白质结构方面，这是一个同型二聚体（两个相同的多肽共同组成了一个对称结构）。虽然现有的RC都是异二聚体，但其核心仍保留了原来的对称性结构遗迹。

heliobacterium是现存的最原始的光合细菌成员，不产氧气也完全不能在氧气中存活（厌氧），它们可以固定大气中的二氧化碳。这项研究惊奇地发现heliobacterium的RC是同型二聚体。

当今存留的首个RC同型二聚体的发现为RC原始结构的揭示提供了几条新线索。

A central neural circuit for itch sensation

痒是一种令人不愉快的感觉，通常引起抓挠行为。皮肤病、肝病等患者经常出现慢性瘙痒症状，并且与其相伴的难以克制的长期搔抓行为可导致严重的皮肤和组织损伤。慢性瘙痒还经常引起睡眠障碍等，严重影响患者的生活质量。

痒的机制尚不清楚，致使针对慢性痒治疗的药物开发严重滞后。因此，痒觉机制的研究已经成为目前医学与神经科学领域的热点之一。近年来，我们对脊髓水平的痒觉信息处理的分子和细胞机制已经有了较为深入的认识。然而，痒觉信息如何从脊髓传递到大脑并不清楚。这是痒觉研究领域的核心问题之一。

为解决这一核心问题，孙衍刚研究组研究了脊髓水平的痒觉细胞是如何将痒觉信息传递到大脑的。以往的研究发现脊髓中的一类痒觉细胞表达胃泌素释放肽受体（gastrin-releasing peptide receptor，GRPR）。孙衍刚研究组发现这类神经元并不直接将痒觉信息传递到大脑。

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