Science 12月热点文章

日期: 2017年12月15日


    

导读:来自哈佛医学院,麻省总医院等处的研究人员证实患有结直肠癌(CRC)患者体内的原发性肿瘤与转移肿瘤中存在相同的细菌,而且这些细菌与肿瘤的生长密切相关,小鼠实验也表明如果通过抗生素处理细菌,也能减少肿瘤的增殖。今天,赛业小编为您推荐“Science12月热点文章”,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:


Analysis of Fusobacterium persistence and antibiotic response in colorectal cancer


虽然有关肠道菌群可能在人结直肠癌发展过程中发挥重要作用的说法由来已久,但科学家们对其中的具体过程和分子机制并不清楚。来自哈佛医学院,麻省总医院等处的研究人员证实患有结直肠癌(CRC)患者体内的原发性肿瘤与转移肿瘤中存在相同的细菌,而且这些细菌与肿瘤的生长密切相关,小鼠实验也表明如果通过抗生素处理细菌,也能减少肿瘤的增殖。


麻省总医院的Matthew Meyerson等人分析了人类结直肠癌与具核梭杆菌等相关微生物组之间的关联,他们分析的细菌包括拟杆菌属(Bacteroides)、新月形单胞菌属(Selenomonas)、普雷沃菌属(Prevotella),发现在转移性肿瘤中的菌株与同一人的原发性肿瘤中发现的菌株高度相似,这说明原发和转移性肿瘤之间的微生物群保持着一定的稳定性。反过来说,那些在原发性肿瘤中没有具核梭杆菌的患者,他们的转移性肿瘤中也缺乏具核梭杆菌。


之后,当研究人员将具核梭杆菌阳性的肿瘤移植到小鼠体内时,这些肿瘤就开始增殖,但具核梭杆菌阴性的肿瘤则无法生长。同时研究人员利用抗生素(甲硝唑)治疗具核梭杆菌阳性的小鼠肿瘤,结果发现肿瘤内的这种细菌数量减少了,肿瘤生长也减缓了。


由此研究人员认为,肿瘤相关的细菌可以搭着癌细胞的“便车”,达到扩散增殖的器官,也许还能帮助这些癌细胞定植。首次证明细菌可以帮助癌症转移


Spatiotemporal gene expression trajectories reveal developmental hierarchies of the human cortex


人类大脑被称为世上最复杂的物质,里面有860亿错综复杂的、相互连接的神经元和数量同样庞大的胶质细胞


有史以来人们对这一神秘器官一直充满好奇:它能生产浪漫的爱情诗歌,也能生产严谨的科学公式。由最初小小的胚胎和一点干细胞出发,成熟的大脑从何而来?


加州大学旧金山研究所三名年轻学者Tomasz Nowakowski、Alex Pollen、Aparna Bhaduri和他们的博后导师脑发育研究专家Arnold Kriegstein等人,向前迈出了关键的一步。


Spindle asymmetry drives non-Mendelian chromosome segregation


宾夕法尼亚大学的研究小组通过小鼠卵母细胞(卵细胞的前身)实验,发现了一个驱动减数不对称分裂的分子信号。证明女性卵细胞存在“右倾”偏见。


几十年来,科学家们冥冥之中感觉到减数分裂过程中的各种遗传因素似乎参与了一场无声的战斗。因为,有些基因传递的几率高于“偶然概率”,这一现象的专业术语是“减数分裂驱动或比偏移(meiotic drive)”


“我们一般优先考虑外在影响驱动的自私基因,意味着这些基因可能使你活得更长,或繁殖更多,或杀死更多敌人,或更容易被传播等等,”宾大文理学院副教授、文章通讯作者Michael Lampson说。“但另一方面,我们认为也有可能是基因本身的问题,基因自身是通过竞争进入精子/卵子的。虽然种种迹象表明,这很有可能,但我们并没有真正理解它的发生机理。”研究小组推断,这可能是细胞分裂时的一种物理机制。看完这篇《Science》我竟无言以对,居然连性细胞都有偏见了!


A high-coverage Neandertal genome from Vindija Cave in Croatia


近日,研究人员对一个女性尼安德特人的基因组进行了完整测序,这些骨骼碎片来自克罗地亚的凡迪亚(Vindija)洞穴,距今大约有5万年。这一成果发表在《Science》杂志上,证实了有关尼安德特人的若干推测,也揭示了该人种对现代人基因的影响。


这个基因组是迄今为止第二个高质量的尼安德特基因组,能够可靠地揭示DNA在何时何地从尼安德特人传播到现代人,以及它可能引起或预防哪些疾病。“这真是太令人兴奋了,因为拥有两个尼安德特基因组的好处可不止两倍,”范德堡大学的进化学家Tony Capra说。


第一个尼安德特基因组来源于凡迪亚洞穴的三名个体。几年后,研究人员对另外两个尼安德特基因组进行了测序,仅得到一组高质量的数据,它们来自在西伯利亚发现的阿尔泰尼安德特人,距今约12万年前。基因组信息表明,尼安德特人曾与走出非洲的智人杂交,因此欧洲和亚洲人携带痕量的尼安德特DNA,而非洲人没有。


那么,关键的问题来了:这么古老的DNA在现代人类中发挥什么作用?研究人员通过基因组序列分析,发现了大约20多个尼安德特基因变异,它们影响现代人的抑郁症、脂肪积累、过敏、皮肤病变、免疫疾病及其他疾病的风险。


Molecular and cellular reorganization of neural circuits in the human lineage


《Science》杂志刊登了他们对大量人类、黑猩猩和猴子大脑组织样本的基因表达研究,结果提示人脑不仅是高级版本的灵长类祖先大脑,而且还充满了令人惊讶的差异。


“我们的大脑比黑猩猩或猴子大三倍,脑细胞更多,因此处理能力更强,”文章共同一作、神经学家Nenad Sestan实验室的博后研究员Andre M.M. Sousa说。“我们发现,不仅宏观上存在差异,微观个体细胞的功能和连接形式 也存在明显的小差异。”


研究人员观察发现,灵长类动物的16个脑区基因表达都高度相似,甚至包括人类有别于其他猿类的高阶学习场所“前额叶皮层”。人类大脑为什么有别于其他物种?


Major role of nitrite-oxidizing bacteria in dark ocean carbon fixation


与电影中呈现的光怪陆离的海洋世界不同,水深200米以下的深海终年黑暗,阳光完全不能透过。不过,即使没有光合作用,深海仍是地球上大部分碳循环活动的发生地。至于微生物如何推动二氧化碳、蛋白质、碳水化合物和脂类等碳化合物的转化,目前还不大清楚。


发表于《Science》杂志的一项研究中,美国比格罗海洋学实验室的研究人员利用单细胞基因组学和基于群落的多组学技术,发现了一些关键的细菌,它们负责了深海地区二氧化碳的转化和固定。


研究人员从全球40个地点采集海水样本,分析中层带(水下200-1000米)的微生物群落组成。利用单细胞测序和群落宏基因组测序,他们研究了近3,500种细菌和古细菌的基因组。结果表明,负责碳捕获的微生物主要属于一个称为Nitrospinae的门。


Kinetics of dCas9 target search in Escherichia coli


CRISPR-Cas9基因组编辑系统通过一个小RNA引导目标DNA序列搜寻。为了让引导RNA结合靶位,Cas9必须解开所搜查位置的DNA双螺旋。


“大多数蛋白只能通过感知DNA双螺旋外部结构来识别特定DNA序列。Cas9却能识别任意代码,但是,为了确定位置是否正确,它需要打开DNA双螺旋,用程序代码比较序列。令人难以置信的是,它可以在不使用能量的情况下搜索整个基因组,”项目负责人Johan Elf说。


研究人员用两种方法测量了Cas9找到目标序列的时间。一种方法(批量限制保护试验)显示,Cas9搜索大肠杆菌约400万个碱基的基因组用时6个小时。通过第二种独立技术(单分子荧光法)标记Cas9分子实时跟踪每个搜寻位置耗时(每个潜在目标大约不到30毫秒),验证了第一种方法的结论。


“结果显示,Cas9为它的灵活性付出了时间代价。如果想更快找到目标,就需要更多的寻找相同DNA序列的Cas9分子参与,”Johan Elf说。


Interacting amino acid replacements allow poison frogs to evolve epibatidine resistance


地棘蛙素(epibatidine)是毒青蛙皮肤提取物,可与神经受体结合导致高血压、癫痫甚至死亡。研究人员发现,青蛙防止被自身毒液毒死的关键在于一个受体蛋白的3个氨基酸突变,该蛋白总大小为2500个氨基酸。不仅如此,分析毒蛙进化,相同的突变恰好独立地出现了三次。


“进化出毒物的作用是尽可能地避免被捕食,”文章共同一作德州大学Austin分校的博后研究员Rebecca Tarvin说。“但仍有许多动物都没有毒性,为什么呢?我们的工作表明,其中一个最大的制约因素是,生物体是否也能进化出抵抗自身毒素的能力。我们在三个不同青蛙种群中发现了相同的进化模式。这就是生命进化之美。”


来源:生物通——由赛业生物科技有限公司转载发布

  

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