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Science杂志最受关注的文章(3月)

日期: 2019年03月20日


    

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:

 

Acoel genome reveals the regulatory landscape of whole-body regeneration

 

当谈到再生时,我们都会想到一些动物令人惊讶的再生能力,比如从蝾螈身上割下腿,它还能重新长出来。当受到威胁时,壁虎会让它们的尾巴断落,分散注意力,以后再重新生长。甚至还有一些动物,如涡虫水母可以在被切成两段的时候还可以再生出整个身体。

 

为什么这些动物似乎可以永远不死呢?其中的分子机制是什么呢?

 

来自麻省理工学院的进化发育生物学家Mansi Srivastava研究组近期发现了大量调控全身再生基因的DNA开关,这一重要发现公布在3月15日的Science杂志上。

 

他们采用的是three-banded panther worms,一种研究再生的模式动物,研究发现一段非编码DNA可以调控一种被称为早期生长反应(early growth response,EGR)的“主控基因”,一旦EGR被激活,就可以调控其它基因,打开或关闭许多生理过程。

 

Srivastava表示,“观察自然界经常会提出这样一个问题,那就是为什么壁虎能做到,为什么我们不能?有许多物种可以再生,也有许多物种不能再生,事实证明,如果你比较所有动物的基因组,就会发现我们大多数的基因其实都差不多,因此我们认为这其中的答案可能并不是说某些基因是否存在,而是它们如何连接在一起的,也就是答案来自于基因组的非编码部分。”

 

“要使这个过程起作用,细胞中的DNA通常需要被紧密折叠和压实,”文章的另外一位作者,Andrew Gehrke说,“基因组中许多包装非常紧密的区域实际上变得可以更开放,因为那里有监管开关,打开或关闭基因。因此,本文的一个重要发现就是基因组实际上处于一种非常动态的状态中,在再生过程中真正发生变化的是不同的区域。”

 


motor cortical control of vocal interaction in neotropical singing mice

 

Science杂志最受关注的文章(3月)

 

当两只雄性“歌唱家”老鼠相遇时,一个在它家草坪上,另一个在门外,于是它们唱起了二重唱。就像两位歌剧演员争夺主唱权,或争夺一个少女的注意。门外的老鼠被称为新兵,只有当驻地老鼠唱完歌后,它才开始歌唱,如果驻地雄性再次开始,它就立即停止。

 

“新兵声称,它在这里,而且将和地主竞争。地主说,我先到了,我打算留下来,”德州大学大脑、行为和进化中心主任Steven Phelps说。

 

快速的声带转换(vocal turn-taking),有点像两个人在交谈。标准化实验室老鼠似乎没有这种声音交流。于是,研究人员提出了一个新的哺乳动物模型,它们似乎可以检验声带转换亚秒精度背后的大脑机制。

 

“神经科学家传统上专注于少量模型生物,以更好地理解人类大脑,”2002年Phelps率先讲唱歌的老鼠作为交流和社会行为神经模型加以研究。

 

他们发现,随着支配肌肉产生音符的脑区,运动皮层的独立电路让动物得以快速开始或停止发声,从而开始和结束对话。

 

纽约大学医学院神经科学副教授Michael Long说:“我们的研究直接证明,这些老鼠与人类需要运动皮层来进行声音交流。”

 

Platelet decoys inhibit thrombosis and prevent metastatic tumor formation in preclinical models

 

十多年来,科学家们一直致力于研究大肠杆菌素(一种由某些大肠杆菌菌株产生的化合物)与结直肠癌之间的联系,但由于他们无法分离出这种化合物,这种联系受到了阻碍。

 

所以Emily Balskus决定把注意力集中在大肠杆菌素留下的“烂摊子”上。

 

“自2006年以来,人们就知道在某些肠道共生细菌(主要是大肠杆菌)中存在一组基因,使细菌能制造导致DNA损伤的分子,”Balskus说。“多年来,已经有许多研究表明携带这种途径的细菌的数量与人类癌症之间存在相关性,并且结肠炎相关的结直肠癌的多个小鼠模型已经证明,这一特定的一组基因……可以影响肿瘤进展和侵袭性。”

 

不幸的是,通过这种途径产生的化合物——大肠杆菌素——迄今为止一直未能将其分离出来,使研究人员对其工作原理一无所知。

 

“我的实验室开始研究这个,因为我们对这个问题很感兴趣,即你如何理解一个你无法分离的分子。”Balskus说。“我们早期理解大肠杆菌素的工作总结是,出乎意料的是,我们和其他研究该途径的小组发现,这种天然产物中含有一个环丙烷环。”

 

Balskus和同事认为,正是这种化学结构形成了大肠杆菌素的“弹头”,部分原因是在其他不相关的分子中发现了类似的结构,这些分子能够通过与DNA反应而直接破坏DNA。

 

“当我们意识到这一点时,我们假设与DNA的直接相互作用可能对大肠杆菌素的基因毒性很重要,”Balskus说。“这为获取有关大肠杆菌素结构的信息提供了一种新的策略——我们可以分离和鉴定DNA加合物或与DNA反应后的产物,而不是试图分离分子本身。”

 

以毒攻毒?莫要笑得太早《Science》揭示大肠杆菌与癌症的神秘关联

 

Hachimoji DNA and RNA: A genetic system with eight building blocks

 

伴随了我们几十亿年的4种A、G、C、T遗传密码子组成了世界上有机体的DNA,但一项最新研究显示,科学家将遗传密码子核苷酸从四种扩充到了八种,这些核苷酸的外观和行为与天然的核苷酸相似,甚至可以转录成RNA。

 

研究人员表示,这种被称为“hachimoji”系统能存储天然核苷酸两倍的信息,未来也许能应用到合成生物学等多个领域。更重要的是,这一扩增的遗传密码系统可为能支持生命的更大、更复杂的分子结构提供新的线索。

 

来自西北大学的Michael Jewett(未参与该项研究)评论道:“这真是一篇令人兴奋的论文……真正的生物工程壮举。它增加了DNA和RNA构建模块的数量,大大扩展了核酸的信息密度。”

 

“这提出了一个重要问题:在生命起源的时候,为什么是这四种核苷酸构建了生命密码子?为什么不能是八种,或者其它的数量呢?”

 

BCR-dependent lineage plasticity in mature B cells

 

一项最新研究解答了几十年前的免疫学争论:Klaus Rajewsky教授领导的一个小组报道称,B1细胞的发育并不需要不同的祖细胞。相反,实验表明B1典型特征的B细胞受体可以将B2细胞重编程为B1细胞,这表明B1细胞出现是由其特异性B细胞受体启动的。

 

在人体对抗疾病的斗争中,有一样东西至关重要,那就是B细胞。这些特殊细胞属于一类称为淋巴细胞的白细胞,是免疫系统中唯一能够产生抗体的细胞。Y形蛋白结合在外来者,如细菌或病毒上,将它们标记为入侵者,从而能通过吞噬细胞和其他免疫细胞消除它们。

 

B细胞有两种类型:B2细胞构成体内白细胞的最大组成部分,主要存在于血液和淋巴器官,如胸腺,脾脏,淋巴结和骨髓中;B1细胞主要存在于腹膜腔和胸膜腔中,也就是肠道和肺周围的区域。它们对多种外来蛋白质(称为抗原)作出反应,也对人体自身的某些抗原作出反应,这与高度特异化的B2细胞不同。

 

B1细胞占新生儿所有B淋巴细胞的大部分,但在成人中,B1细胞的比例下降到仅为几个百分点。这也是B1细胞被认为是天然免疫(先天免疫系统)的载体的原因之一,而B2细胞主要负责适应性免疫,例如在感染或接种后出现。

 

几十年来,免疫学家一直在争论B细胞的起源

 

到目前为止,科学家尚不清楚不同类型的B细胞是如何发育的。“一些免疫学家认为B1和B2细胞来自不同的祖细胞,”文章作者之一,Robin Graf博士说,“其他免疫学家则认为特殊的自身反应性B细胞受体会启动B1细胞的形成。”

 

这项新研究为第二个假设提供了明确的证据。“我们用成熟B2细胞中的B细胞受体替换了B1典型的B细胞受体,这种受体仅在B1细胞中发现,”Graf解释说。

 

Science解答几十年的争论:B1细胞的起源

 

转载标题:Science杂志最受关注的文章(3月)

 

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【赛业生物科技简介】

 

作为实力雄厚的基因工程鼠技术平台,赛业生物已服务全球数万名科学家,赛业产品与技术已直接应用于包括CNS(Cell, Nature, Science)三大期刊在内的2030篇学术论文。2016年,TurboKnockout把 ES打靶金标准推向新高度;同年,CRISPR-Pro使大片段敲入及条件性基因敲除变得更加高效;2017年, AlphaKnockout基因打靶专家系统首次实现基于人工智能的最优化方案设计;同年7月,推出万例CRISPR-AI敲除小鼠资源库。赛业一步一个脚印,踏实前行,助力中国科研!