Cell杂志最受关注的五篇文章(4月)

日期: 2019年04月17日


    

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》前五名下载论文为:

 

Phosphoinositide 3-Kinase Regulates Glycolysis through Mobilization of Aldolase from the Actin Cytoskeleton

 

由贝斯以色列女执事医疗中心(BIDMC)的一个科学小组领导的一项新研究,提供了有关PI3K(磷脂酰肌醇3-激酶)在糖酵解中发挥作用潜在生物学机制的一些重要新见解。癌细胞借助于糖酵解这一代谢过程来生成生物质和能量实现旺盛生长。发表在《细胞》(Cell)杂志上的新研究结果,证实了糖对癌症生存的重要性,并为开发出一些PI3K抑制剂来作为癌症靶向疗法提供了重要的新信息。

 


论文的通讯作者、BIDMC癌症中心肿瘤学家、哈佛医学院医学副教授Gerburg Wulf说:“这项研究证实了PI3K作为一个主要的调控因子整合了癌细胞的结构和它的代谢。”糖分解与细胞结构是如何协调的?Wulf说,答案是一个惊人简单的生物物理机制。

 

Wulf解释道:“在正常细胞中,来自外部的信号会激活高度组织化及灵活的细胞骨架。细胞骨架并不是静态的,而是由纤维束动态组装而成,纤维束不断地周转(turnover),分解能量分子ATP以维持细胞的形状。”这些纤维是由肌动蛋白(actin)所构成,Wulf研究小组发现当PI3K激活时,ATP会分解加速,肌动蛋白纤维瓦解,释放出醛缩酶(aldolase)。

 

“就像鸟儿坐在电话线上一样,这些酶坐在肌动蛋白纤维上。如果切断电话线鸟儿会飞走。同样地,当肌动蛋白纤维分解时,醛缩酶会脱落。我们发现这一‘脱落’过程激活了醛缩酶,加速了糖酵解。”

 

A Common Embryonic Origin of Stem Cells Drives Developmental and Adult Neurogenesis

 

 Cell杂志最受关注的五篇文章(4月)

 

科学家们曾经认为,哺乳动物成年后已经具备了所有神经元。但是60年代的研究发现,在成人大脑的某些部位仍会产生新神经元。90年代的开创性研究帮助确定了它们的起源和功能。

 

最新Cell杂志发表的一篇报道指出,在小鼠身上,单一的神经祖细胞谱系有助于胚胎、早期出生和成年后海马神经发生,并且,这些细胞在一生中不断产生。

 

“从概念上讲,这表明我们的大脑有能力持续改进、适应和将新细胞融入到电路之中,”宾夕法尼亚大学医学院的文章通讯作者Hongjun Song说。“这是非常重要的,因为众所周知,海马对学习、记忆和情绪调节很重要。”

 

神经发生最初被认为有两个阶段:发育阶段,主要发生在胚胎和短暂的出生后,在这个阶段,神经元由干细胞产生,干细胞形成整个神经系统的循环。成年神经发生被认为起源于一组专门的神经干细胞群体,这些干细胞被“搁置”并与胚胎发生期间产生的神经元的前体不同。新研究结果证明,事实并不是那么简单。

 

在目前的研究中,研究人员标记了小鼠大脑发育早期阶段的前体神经干细胞。然后,他们在整个发育过程中和成年期跟踪细胞谱系。结果,在动物的整个生命周期中,新的带有前体细胞标签的神经干细胞不断产生。

 

RNA-seq和ATAC-seq分析被用来确认谱系中拥有共同分子标记和相同发育动力学的所有细胞。

 

“早期研究表明,大脑的特定部位,如嗅球和海马可以产生神经元,”Song说。“直到现在,还不清楚这是怎么发生的。我们首次在哺乳动物大脑中证明,发育从一开始就在进行中,而且这一过程是持续一生的连续过程。”

 

Structures of the Catalytically Activated Yeast Spliceosome Reveal the Mechanism of Branching

 

清华大学生命学院施一公教授研究组就剪接体的机理与结构研究,于《细胞》(Cell)期刊发表题为《催化激活状态的酵母剪接体结构揭示RNA剪接分支反应的机理》(Structures of the Catalytically Activated Yeast Spliceosome Reveal the Mechanism of Branching)的科研论文,揭示了剪接体第一步剪接反应前的瞬变状态——催化激活剪接体(catalytically activated spliceosome,定义为“B*复合物”)4个不同构象的高分辨率三维结构,这是目前RNA剪接循环中最后一个未被解析的基本状态。

 

至此,施一公研究组成为世界上首个、也是唯一一个成功捕获并解析了RNA剪接过程中所有完全组装剪接体高分辨率三维结构系列成果的团队。该文报道的这4个同一状态却不同构象的剪接体结构,整体分辨率为2.9埃-3.8埃,核心区域的分辨率高达2.7埃,是目前报道的最高分辨率剪接体结构,该结构首次揭示了第一步剪接反应发生过程中的动态变化,展现了剪接因子对于剪接反应发生的重要作用,第一次从结构信息中回答了剪接体对不同pre-mRNA底物识别的特异性等重要科学问题。

 

Human Pluripotency Is Initiated and Preserved by a Unique Subset of Founder Cells

 

加拿大麦克马斯特大学的一个研究小组在人类干细胞中发现了一个独特的细胞亚群,这些细胞似乎可以指示周围细胞如何发育和生长。

 

研究人员将其命名为“Kingpin”细胞,这类细胞的发现,以及鉴定细胞的过程,将为科学家们开辟一条新的研究道路,帮助我们更好的了解癌细胞的生长,以及人类干细胞如何做出决定的作用机制。

 

这一研究成果公布在4月12日的Cell杂志上。

 

领导这一研究的麦克马斯特大学干细胞和癌症研究所主任Mick Bhatia说:“我们发现了一个不为人知的细胞群,它似乎是维持和培育所有其他细胞所需干细胞生态系统的‘带头大哥'”。

 

“这类人体多能干细胞具有非常不同的基因组,遵循不同的遗传规则,对不同类型的信号做出反应。”

 

居然存在多能干细胞以上的“带头大哥”细胞

 

Profiling of Pluripotency Factors in Single Cells and Early Embryos

 

美国匹兹堡大学生命科学学院,麻省大学医学院的研究人员利用一种开创性新方法:uliCUT&RUN绘制了少量细胞(包括单细胞)和单个植入前胚胎的染色质上转录因子和DNA结合蛋白图谱。

 

这一研究成果公布在4月4日的Cell杂志上,由美国匹兹堡大学生命科学学院的Sarah Hainer和麻省大学医学院的Thomas G. Fazzio领导完成。

 

 Cell杂志最受关注的五篇文章(4月)

 

CUT&RUN是一种类似于广泛使用的染色质免疫沉淀(ChIP)技术的方法,这种方法能确定染色质上的蛋白质定位。然而,目前用于DNA结合蛋白的全基因组作图方法需要数万,甚至数百万个细胞,因此在体内完成DNA结合蛋白的作图十分受限——许多生物学重要意义的细胞群中的细胞数量都不大。

 

CUT&RUN最初于2017年得以改善,可以成功应用于1,000多个细胞群。在最新研究中,Hainer和Fazzio试图进一步改进这项技术,终于首次成功在单细胞和单个植入前小鼠胚胎中完成了全基因组作用因子的图谱。

 

他们将这种技术命名为超低输入CUT和RUN(ultra-low input CUT&RUN,uliCUT&RUN),实验证明,在大多数细胞中只有一小部分转录因子结合位点被占据,因此证实了多细胞实验所进行的检测,而且研究还表明,uliCUT&RUN可以检测转录因子与细胞发育或疾病关键稀有细胞群的结合。

 

“通过将定位研究推进到单细胞和单个胚胎水平,未来的研究可以聚焦于细胞异质性和有限生物样品的研究,”Hainer说,“通常,组织样品中细胞数和细胞纯度之间的平衡,会不利于ChIP-seq分析纯化组织特异性细胞群。 而uliCUT&RUN从50个细胞中获得因子结合图谱的能力与高细胞数的图谱高度重叠,因此几乎可以从任何可用的样本进行绘图。”

 

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