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2018年9月7日Science期刊精華
  • 發(fā)布日期:2018-09-13      瀏覽次數(shù):1177
    • 本周又有一期新的Science期刊(2018年9月7日)發(fā)布,它有哪些精彩研究呢?讓小編一一道來。
       

      圖片來自Science期刊。

       

      1.Science:新研究證實(shí)體育鍛煉如何改善阿爾茲海默病癥狀
      doi:10.1126/science.aan8821; doi:10.1126/science.aau8060


      在一項(xiàng)新的研究中,來自美國麻省總醫(yī)院(MGH)的研究人員發(fā)現(xiàn)編碼記憶的大腦結(jié)構(gòu)中的神經(jīng)發(fā)生(neurogenesis)---誘導(dǎo)新神經(jīng)元的產(chǎn)生---能夠改善阿爾茨海默病小鼠模型中的認(rèn)知功能。他們的研究表明這些對(duì)認(rèn)知的有益影響能夠被阿爾茨海默病患者大腦中存在的有害的炎癥環(huán)境破壞,而體育鍛煉能夠“清理”這種炎癥環(huán)境,從而允許新的神經(jīng)元能夠存活和改善阿爾茨海默病小鼠模型的認(rèn)知。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年9月7日的Science期刊上,論文標(biāo)題為“Combined adult neurogenesis and BDNF mimic exercise effects on cognition in an Alzheimer’s mouse model”。

      成體神經(jīng)發(fā)生---在胚胎階段之后和在一些動(dòng)物的新出生期發(fā)生的新神經(jīng)元產(chǎn)生---在海馬體和另一種被稱為紋狀體的大腦結(jié)構(gòu)中進(jìn)行著。雖然成體海馬體神經(jīng)發(fā)生(adult hippocampal neurogenesis, AHN)對(duì)學(xué)習(xí)和記憶是至關(guān)重要的,但是這一過程如何影響阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性疾病仍未得到充分了解。

      在這項(xiàng)研究中,這些研究人員著手研究AHN受損如何在小鼠模型中導(dǎo)致阿爾茨海默病病理特征和認(rèn)知功能受損,以及增加AHN是否能夠減輕癥狀。他們的實(shí)驗(yàn)表明在小鼠模型中,AHN能夠通過體育鍛煉或藥物治療和促進(jìn)神經(jīng)祖細(xì)胞產(chǎn)生的基因療法加以誘導(dǎo)。動(dòng)物行為測(cè)試結(jié)果揭示出對(duì)已通過藥物和遺傳手段誘導(dǎo)神經(jīng)發(fā)生的小鼠而言,它們僅獲得有限的認(rèn)知益處。但是對(duì)通過體育鍛煉誘導(dǎo)AHN的小鼠而言,它們表現(xiàn)出改善的認(rèn)知能力和下降的β-淀粉樣蛋白水平。

      Tanzi解釋道,“盡管體育鍛煉誘導(dǎo)的AHN通過啟動(dòng)神經(jīng)發(fā)生改善阿爾茨海默病小鼠模型的認(rèn)知,但是試圖通過使用基因療法和藥物來達(dá)到這一結(jié)果并沒有帶來益處。這是因?yàn)橛伤幬锖突虔煼ㄕT導(dǎo)的新生神經(jīng)元不能夠在已被阿爾茨海默病病理特征(特別是神經(jīng)炎癥)破壞的大腦區(qū)域中存活。因此,我們想要了解體育鍛煉引起的神經(jīng)發(fā)生存在著哪些不同。”

      Choi說,“我們發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵的區(qū)別在于體育鍛煉也開啟了腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)的產(chǎn)生---已知它在神經(jīng)元生長和存活中起著非常重要的作用,這就為新的神經(jīng)元存活下來創(chuàng)造了一個(gè)更好的大腦環(huán)境。通過聯(lián)合使用誘導(dǎo)神經(jīng)發(fā)生和增加BDNF產(chǎn)生的藥物和基因療法,我們能夠成功地模擬體育鍛煉對(duì)認(rèn)知功能的影響。”

      2.Science:蛋白Bouncer是物種特異性受精所必需的
      doi:10.1126/science.aat7113; doi:10.1126/science.aau8356


      在一項(xiàng)新的研究中,來自奧地利維也納生物中心的研究人員發(fā)現(xiàn)一種在斑馬魚卵子外表面上存在的蛋白可起著哨兵的作用,它僅允許斑馬魚的精子進(jìn)入。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年9月7日的Science期刊上,論文標(biāo)題為“The Ly6/uPAR protein Bouncer is necessary and sufficient for species-specific fertilization”。美國紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Ruth Lehmann針對(duì)這項(xiàng)研究在同期Science期刊上發(fā)表了一篇標(biāo)題為“Matchmaking molecule for egg and sperm”的觀點(diǎn)類型論文。

      對(duì)斑馬魚等魚類而言,重要的是保護(hù)它們的卵不被其他魚類受精---這是因?yàn)樗鼈儗⒙旬a(chǎn)在水中。這些卵隨后被噴射到水中的精子受精。

      這些研究人員在對(duì)斑馬魚基因組進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)基因能夠表達(dá)一種之前未知的長80個(gè)氨基酸的蛋白。鑒于這個(gè)基因在基因組中的位置,他們猜測(cè)它參與了繁殖。這一發(fā)現(xiàn)促使他們?cè)O(shè)計(jì)并開展實(shí)驗(yàn)來確定它的功能。

      這些研究人員利用CRISPR對(duì)受試斑馬魚進(jìn)行基因改造,使得它們能夠表達(dá)來自另一種魚類---青鳉(medaka)---的蛋白同源物。這允許青鳉精子對(duì)來自受試斑馬魚的卵進(jìn)行受精,但阻止斑馬魚精子對(duì)這些卵進(jìn)行受精。這就確定了這種蛋白的功能就是哨兵的作用,也因此他們將它命名為Bouncer。

      3.Science:來自個(gè)體癌癥患者的所有轉(zhuǎn)移性腫瘤中存在著相同的驅(qū)動(dòng)基因突變
      doi:10.1126/science.aat7171


      由數(shù)十億個(gè)細(xì)胞組成的腫瘤充滿著基因突變;癌細(xì)胞和正常細(xì)胞在分裂時(shí)獲得很多突變。鑒定出顯著地促進(jìn)癌癥產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)突變(driver mutation)對(duì)腫瘤學(xué)是至關(guān)重要的。在腫瘤學(xué)中,醫(yī)生旨在根據(jù)患者所患癌癥的基因組成來進(jìn)行治療。 

      在一項(xiàng)新的研究中,來自美國斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院、哈佛大學(xué)、紀(jì)念斯隆-凱特琳癌癥中心和約翰霍普金斯大學(xué)的研究人員針對(duì)來自個(gè)體患者的癌癥進(jìn)行擴(kuò)散或轉(zhuǎn)移的方式獲得一項(xiàng)關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年9月7日的Science期刊上,論文標(biāo)題為“Minimal functional driver gene heterogeneity among untreated metastases”。論文通信作者為斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院放射學(xué)講師Johannes Reiter博士和哈佛大學(xué)生物學(xué)教授Martin Nowak博士。

      為了觀察驅(qū)動(dòng)基因突變?cè)趤碜詡€(gè)體癌癥患者的所有轉(zhuǎn)移性腫瘤中是否相同的,這些研究人員分析了來自20名患有8種不同癌癥類型的患者的76種未經(jīng)治療的轉(zhuǎn)移性腫瘤的DNA樣本,并確保從每名患者中獲得至少兩種不同的轉(zhuǎn)移性腫瘤。

      這些研究人員選擇出已知在驅(qū)動(dòng)基因中發(fā)生的突變,并研究它們是否在從個(gè)體患者體內(nèi)獲得的所有轉(zhuǎn)移性腫瘤中發(fā)現(xiàn)到。在一些癌癥中,他們僅鑒定出兩種驅(qū)動(dòng)基因突變;在其他癌癥中,他們鑒定出多達(dá)18種驅(qū)動(dòng)基因突變。

      通過在大型數(shù)據(jù)庫(包含著25000多種之前已被測(cè)序的癌癥的突變數(shù)據(jù))分析這項(xiàng)研究中的數(shù)據(jù),這些研究人員發(fā)現(xiàn)了在來自個(gè)體患者的所有轉(zhuǎn)移性腫瘤中都存在的驅(qū)動(dòng)基因突變也在之前已被測(cè)序的癌癥中頻繁地發(fā)生著,這表明這些突變是真正的疾病驅(qū)動(dòng)因素,在癌癥產(chǎn)生過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

      這些研究人員還觀察到在來自個(gè)體癌癥患者的所有轉(zhuǎn)移性腫瘤中未發(fā)現(xiàn)的少數(shù)驅(qū)動(dòng)基因突變預(yù)計(jì)會(huì)產(chǎn)生較弱的或沒有功能性的后果。換句話說,盡管這些驅(qū)動(dòng)基因突變?cè)隍?qū)動(dòng)基因中發(fā)生,但是它們并不在所有轉(zhuǎn)移性腫瘤中存在,它們可能是乘客突變,并且可能在癌癥產(chǎn)生過程中不起關(guān)鍵作用。這一發(fā)現(xiàn)可能在未來為理解腫瘤活檢樣品開辟新的途徑。

      4.Science:解析出人PKD1-PKD2復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)
      doi:10.1126/science.aat9819


      常染色體顯性多囊腎?。╝utosomal dominant polycystic kidney disease, ADPKD)是一種常見的遺傳性疾病,可導(dǎo)致腎功能衰竭。 蛋白PKD1和PKD2發(fā)生的突變與這種疾病存在關(guān)聯(lián),但這兩種蛋白的功能在生理學(xué)和疾病方面仍然是不清楚的。PKD1涉及化學(xué)和機(jī)械力刺激的感知,而PKD2被人提出是一種鈣離子通道。Su等人證實(shí)這兩種蛋白的跨膜區(qū)以1:3的比例組裝成PKD1-PKD2復(fù)合物。他們的高分辨率低溫電鏡結(jié)構(gòu)證實(shí)PKD1-PKD2復(fù)合物采用瞬態(tài)受體電位通道結(jié)構(gòu),并且具有一些*的特征。將這些引起疾病的突變定位到結(jié)構(gòu)上提示著這種發(fā)病機(jī)制可能來自于這種復(fù)合物的不正確折疊或運(yùn)輸,而不是來自于通道活性的破壞。

      5.Science:單一轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)水稻的產(chǎn)量和免疫力
      doi:10.1126/science.aat7675; doi:10.1126/science.aau9065


      與微生物病原體作斗爭的植物通常會(huì)將可用于生長的資源轉(zhuǎn)移到免疫反應(yīng)中。對(duì)農(nóng)作物而言,當(dāng)植物免疫被激活時(shí),這轉(zhuǎn)化為較低的產(chǎn)量。Wang等人表明在水稻中,一種關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄因子(即IPA1)的可逆磷酸化允許這種植物在需要時(shí)抵御真菌攻擊,但是在幾天之內(nèi),將資源重新分配回生長。因此,微生物病原體防御和作物產(chǎn)量就能夠得到維持。

      6.Science:遷徙的有蹄類動(dòng)物存在社會(huì)學(xué)習(xí)的證據(jù)
      doi:10.1126/science.aat0985; doi:10.1126/science.aau6835


      大型有蹄類動(dòng)物的遷徙遍及各大洲,這激發(fā)了人們對(duì)這些動(dòng)物如何知道何時(shí)離開以及去哪里的好奇心。Jesmer等人利用區(qū)域滅絕和重新引入幾種北美有蹄類動(dòng)物來確定學(xué)習(xí)在遷徙中的作用。重新引入的大角羊和駝鹿種群沒有像歷*的種群那樣遷徙。然而,幾十年后,這些新建立的種群能夠更好地追蹤環(huán)境中植被的出現(xiàn),并且越來越多地遷徙。因此,新引進(jìn)的動(dòng)物通過社會(huì)交換了解了它們的環(huán)境并分享了相關(guān)信息。

      7.Science:更多的大型風(fēng)能和太陽能發(fā)電設(shè)施,更多的降雨量和植被覆蓋
      doi:10.1126/science.aar5629


      風(fēng)能和太陽能發(fā)電廠產(chǎn)生的能源能夠減少碳排放,因而減少人為氣候變化。Li等人利用一種氣候模型進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明,在撒哈拉沙漠中安裝大型風(fēng)力和太陽能發(fā)電設(shè)施可能會(huì)導(dǎo)致更多的局部降雨,特別是在鄰近的薩赫勒(Sahel)地區(qū)。這種效應(yīng)是由增加的表面阻力和減少的反照率引起的,它能夠增加植被覆蓋率,產(chǎn)生進(jìn)一步增加降雨量的正反饋。(生物谷 )

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