盘点Science杂志5月热点文章

日期: 2018年05月15日


    

导读:研究小组合作利用冷冻电镜(cryo-EM)分析破译工程ATP合成酶结构,这种工程酶由酵母生产,再被重组到纳米圆盘中用于结构分析。虽然冷冻电镜不是一个新技术,但是操作改进使他们的工作得以在接近原子分辨率水平解决结构问题。赛业小编为您推荐“盘点Science杂志5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:


High-resolution cryo-EM analysis of the yeast ATP synthase in a lipid membrane

 

线粒体


线粒体ATP合成酶是生产细胞主要能量来源三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)的机器,鉴于ATP合成酶对细胞供能的重要性,确定它的完整结构一直是科学界的一座圣杯。


“理解酶如何工作,需要了解其在原子水平的三维分子结构,”Mueller说。Mueller博士是Rosalind Franklin大学遗传疾病中心的研究员,他与美国国立卫生研究院的科学家和哈佛大学的一个研究小组合作利用冷冻电镜(cryo-EM)分析破译工程ATP合成酶结构,这种工程酶由酵母生产,再被重组到纳米圆盘中用于结构分析。虽然冷冻电镜不是一个新技术,但是操作改进使他们的工作得以在接近原子分辨率水平解决结构问题。


“这项研究说明,通力合作能帮助科学家们实现重要目标,”Mueller博士说。“我们抛去自身狭隘的观察角度,专注于目标本身,通过合作我们解决了一个任何单一机构都无法独立解决的问题。”


ATP合成酶完整结构的阐明,为解释药物寡霉素(oligomycin)的抑制机理提供了证据。此外,研究人员还获知了引起疾病的突变如何破坏该分子的功能,铲除结构上的障碍就能克服功能障碍,这将导致代谢性疾病等细胞病变疾病的靶向治疗开发。


Single-cell reconstruction of developmental trajectories during zebrafish embryogenesis


The dynamics of gene expression in vertebrate embryogenesis at single-cell resolution


Single-cell mapping of gene expression landscapes and lineage in the zebrafish embryo

 

动物胚胎发育


这三篇是系列文章,共同讲述史上最全面的脊椎动物胚胎发育内在基因活动快照。


巴塞尔大学生物研究中心主任Alexander F. Schier课题组利用单个胚胎细胞研究了心脏、神经和血细胞的发育过程。他们是世界上率先具备成功重建单个胚胎细胞发育轨迹的实验室之一。


哈佛医学院系统生物学助理教授、其中两篇文章的通讯作者Allon Klein分别与HMS系统生物学教授Marc Kirschner课题组和HMS系统生物学助理教授Sean G. Megason课题组合作,用单细胞测序技术分别绘制了非洲爪蟾(Xenopus tropicalis)和斑马鱼(zebrafish)从受精卵到完整胚胎的基因表达图谱。


Polyamide membranes with nanoscale Turing structures for water purification

 

张林教授团队


长期从事膜科学研究的浙江大学化学工程与生物工程学院张林教授团队把图灵结构与膜研究结合起来,第一次在薄膜上制造出了纳米尺度的图灵结构。


经过仔细分析和讨论,研究团队提出在扩散系数小的反应物水溶液中加入阻碍反应物扩散的亲水大分子,这项工作就好比是拉住其中扩散慢的反应物的“大腿”,让它跑得更慢一点。在大量的实验中,科研人员尝试添加各种亲水大分子,使溶于水的反应物向油中扩散的速率降下来,并在水与油的接触面上,与油中的反应物发生反应形成具有周期性变化的图灵结构的新型纳滤膜。


在长时间的不断试验后,科研人员发现聚乙烯醇作为抑制反应物扩散的亲水大分子的效果最好。


Synaptic transmission from subplate neurons controls radial migration of neocortical neurons

 

新生神经元在亚板层完成了从多极迁移到辐射迁移的转变


Ohtaka-Maruyama博士为了解神经元在新皮质的精准排练分层,她与同事观察到小鼠胚胎的新生神经元在亚板层完成了从多极迁移到辐射迁移的转变,于是,他们推测亚板神经元可能从中起重要作用。


通过细致观察,研究人员们发现亚板神经元积极地向新生的多极迁移神经元伸出了瞬时突触。阻止突触通信便会阻止新生神经元的有效迁移。相反,向新生神经元喷神经递质谷氨酸(glutamate)模仿突触活动,也能增强辐射迁移。这些结果表明,在大规模极为拥挤的计时赛跑中,亚板神经元可以起到类似组织者的功能,它们决定谁应该站上跑道,何时开始跑。


孤独症和精神分裂症等各种精神障碍都跟辐射迁移缺陷有关,这项发现为我们理解庞大复杂的人脑结构进化发育提供了确切线索。


Gut microbiota utilize immunoglobulin A for mucosal colonization

 

微生物菌群


哺乳动物的肠道温暖、潮湿又营养丰富,非常适合细菌生长。有益的微生物菌群(microbiome)有助于消化纤维质、提取营养和预防疾病。众所周知,坏的或致病的细菌进入体内会导致免疫反应或疾病,那么,为什么哺乳动物免疫系统能容忍有益细菌?


加州理工大学发表在《Science》的一项新研究阐明了一种有益细菌利用人类免疫反应让自身舒服地安顿在肠道内的基本原理。


在研究生Gregory Donaldson的领导下,微生物学和传统医学研究所教授Sarkis Mazmanian实验室选择从一种大量存在于许多哺乳动物(包括人类)大肠内的脆弱拟杆菌(Bacterioides fragilis,B. fragilis)入手。此前,Mazmanian实验室鉴定,这种细菌能保护小鼠免受某些炎症、神经系统疾病(如炎症性肠病和多发性硬化症)侵袭。有趣的是,尽管B. fragilis菌株多样性丰富,但健康人体只能与单一的某种B. fragilis保持长期固定关系。


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细胞生物学:

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