1月 Cell 热点研究成果

日期: 2018年01月23日


    

导读:数亿年前,植物和动物的基因组中到处都是病毒DNA残骸。目前为止,人们通常认为这些整合到动植物基因组中的病毒残留物多数是不活动的,但是1月11日同期两篇《Cell》文章在果蝇和小鼠中证实其中一些可能进化成了促进细胞沟通的基因。今天,赛业小编为您推荐“1月 Cell 热点研究成果”,详情如下:


Cell创刊于1974年,现已成为世界自然科学研究领域最著名的期刊之一,并陆续发行了十几种姊妹刊,在各自专业领域里均占据着举足轻重的地位。Cell以发表具有重要意义的原创性科研报告为主,许多生命科学领域最重要的发现都发表在Cell上。本月《Cell》前十名下载论文为:


Retrovirus-like Gag Protein Arc1 Binds RNA and Traffics across Synaptic Boutons


The Neuronal Gene Arc Encodes a Repurposed Retrotransposon Gag Protein that Mediates Intercellular RNA Transfer

  

果蝇和小鼠中证实其中一些可能进化成了促进细胞沟通的基因


数亿年前,植物和动物的基因组中到处都是病毒DNA残骸。目前为止,人们通常认为这些整合到动植物基因组中的病毒残留物多数是不活动的,但是1月11日同期两篇《Cell》文章在果蝇和小鼠中证实其中一些可能进化成了促进细胞沟通的基因。


过去,人们从未发现任何非病毒蛋白也能编码衣壳,并在细胞之间传递mRNA。如今犹他大学神经科学家Jason Shepherd和麻省医学院细胞生物学家Vivian Budnik分别在小鼠和果蝇中都发现了这种隐秘现象。


研究人员发现,神经元释放出的许多胞外囊泡(extracellular vesicles)中都含有Arc基因。缺失Arc的基因工程小鼠长期记忆形成受阻,同时,一些人类神经系统疾病也与Arc基因有关。


当Shepherd和Budnik分析小鼠和果蝇的Arc基因序列时,发现它们与一种名为gag的病毒基因非常相似。HIV等逆转录病毒利用gag基因编码的Gag蛋白装配病毒的保护性外壳,在衣壳(capsids)的保护下,病毒才得以在细胞之间传递它的遗传物质。


高分辨率显微镜下的Arc蛋白构成的结构类似病毒衣壳,它们还携带编码Arc的信使RNA(mRNA)。这些衣壳被包裹在一小片细胞膜中,作为胞外囊泡释放出细胞。


KRAS Dimerization Impacts MEK Inhibitor Sensitivity and Oncogenic Activity of Mutant KRAS

  

RAS基因突变研究


RAS基因突变是癌症最常见的遗传致病因素之一,特别是在像胰腺癌和肺癌等侵袭性癌症中,RAS基因突变驱动的是最致命的一类,然而经过数十年的努力,科学家们依然没有发现靶向RAS的药物。


这是为什么呢?近期来自德州大学西南医学中心Simmons癌症研究中心的研究人员发现原来RAS分子是成对出现,形成二聚体,导致癌症发生的,这一重要的发现可以帮助指导癌症治疗,相关研究成果公布在1月11日的Cell杂志上。


文章作者之一,Simmons癌症研究中心放射肿瘤学与生物化学副教授Kenneth Westover博士表示“RAS突变是癌症最常见的原因之一,目前还没有办法能靶向它们。RAS二聚体活性为我们提出了一个努力的新方向。”


An Engineered Switch in T Cell Receptor Specificity Leads to an Unusual but Functional Binding Geometry


Antigen Identification for Orphan T Cell Receptors Expressed on Tumor-Infiltrating Lymphocytes

  

T细胞免疫疗法


T细胞可攻击病原体和肿瘤细胞,在免疫系统中扮演着重要的角色。T细胞免疫疗法能对取自病人身体的T细胞进行基因改造,使其能识别并攻击体内的癌细胞。2015年英国小女孩Layla Richards是世界上第一个接受T细胞免疫疗法的白血病患者,由此这种疗法也由此登上新闻头版。


由化学家Brian Baker带领的一个研究团队发现了一个新的治疗方法:T细胞受体免疫疗法,他们利用的是个性化定制功能性T细胞受体(具有最佳的抗原识别特性)。此外斯坦福大学的一组研究人员也通过筛选T细胞受体,发现了许多共享抗原,由此带来更有效的免疫疗法,利用人体的免疫系统来对抗癌症。


这两项成果公布在Cell杂志及其子刊Structure杂志上。


T细胞可攻击病原体和肿瘤细胞,在免疫系统中扮演着重要的角色。第一项研究表明,可以对T细胞受体的特异性和功能性进行改造,并提供了新的方法制备某种T细胞受体,可靶定特异性的肿瘤抗原、使身体产生抗体的有害物质。


Baker研究小组的工作是为了采取除了卡特接受的那种疗法之外的免疫疗法。科学家们已经在临床试验中探索了通过转基因而表达工程T细胞受体的T细胞。Baker和他的合作者展示了这些受体如何被进一步改造,以识别癌细胞表面的特定抗原,从而以类似激光的精确度,用一个提高的、更直接的免疫反应,来靶定癌症。


Selenium Utilization by GPX4 Is Required to Prevent Hydroperoxide-Induced Ferroptosis

  

瑞典科学家Jöns Jacob Berzelius发现了微量元素硒


200年前,瑞典科学家Jöns Jacob Berzelius发现了微量元素“硒(selenium)”,并以月亮女神(Selene)命名了它。不仅工业生产(化工、半导体和墨粉等)需要硒,我们人体也需要硒。它是人类、动物和一些细菌生存所需的必须微量元素。


但是,硒在体内的具体功能并不像铜铁锌等元素那么清晰。近期,亥姆霍兹慕尼黑中心发育遗传学研究所(the Institute of Developmental Genetics at Helmholtz Zentrum München)的Marcus Conrad博士课题组在《Cell》发表文章首次阐明,硒是哺乳动物不可或缺的限制因素。


包括哺乳动物、真菌、高等植物在内等许多生物体内都含有硒酶(selenoenzymes),它们是机体生存的必要组分。Marcus Conrad课题组以细胞铁死亡的触发为出发点,他们还希望继续探索铁死亡在癌症和神经退行性疾病中的重要作用,以期找到办法缓解这些疾病。


Rewiring of the Fruit Metabolome in Tomato Breeding

  

番茄育种过程中代谢组变化及其遗传基础的研究


番茄是全世界广泛种植的蔬菜作物,起源于南美洲的安第斯山地带,而今天的番茄是从矮小结实的植株到巨大的果实,经过数千年的培育塑造出来的,经过人类对野生番茄的驯化改良,才培育出了观赏番茄和现代栽培番茄。


在这篇关于番茄育种过程中代谢组变化及其遗传基础的研究论文中,研究人员首次系统的报道了育种过程中,人类的育种行为对番茄代谢组产生的影响。


研究人员为了对番茄育种过程中的代谢变化进行全面解读,对600余份材料进行代谢组分析,结果表明从野生番茄到栽培番茄的育种过程中,具有涩味的毒性抗营养因子茄碱的含量逐渐降低。


此后,他们也进一步的遗传分析发现茄碱的自然变异受到5个主要遗传位点控制,且这些位点在驯化及改良过程中受到强烈选择。对其中效应最大的位点是位于10号染色体上包含P450氧化还原酶、酰基转移酶和糖基转移酶的一个基因簇进行体外实验,发现糖基转移酶(Solyc10g085230)外显子上发现一个点突变造成提前终止,显著降低栽培番茄果实中茄碱物质的含量。通过两个主效的位点,能够将主要茄碱含量降低80%。


Western Diet Triggers NLRP3-Dependent Innate Immune Reprogramming


Metabolic Induction of Trained Immunity through the Mevalonate Pathway


BCG Vaccination Protects against Experimental Viral Infection in Humans through the Induction of Cytokines Associated with Trained Immunity


我们的免疫系统由两部分组成:先天免疫和适应性免疫。两者都有助于对抗疾病,但它们有一个很大的区别——先天免疫系统反应非常迅速,特异性不强,也就是说可以破坏所有入侵的生物体;适应性免疫系统更加准确,这些免疫细胞能够区分人体自身细胞和外来细胞。如果它们遇到微生物这样的侵略者,就会产生特定的免疫细胞和记忆细胞。这种记忆细胞在随后接触到相同生物体时能迅速反应。不过我们的先天免疫系统的细胞也具有“记忆”事物能力,因为当它们遇到侵略者时,可能被重新编程,再次接触到这些入侵者,免疫细胞将出现增强了的反应。这就叫做“trained immunity”。但是这种训练方法并不是总能发挥作用,而且过度激活的免疫系统有时甚至会导致疾病。


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