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2019年1月11日Science期刊精华
时间:2019-01-25 14:44 来源:未知 浏览量
2019年1月11日Science期刊精华

本周又有一期新的Science期刊(2019年1月11日)发布,它有哪些精彩研究呢?让小编一一道来。

2019年1月11日Science期刊精华

图片来自Science期刊。

1.Science:重大进展!揭开炎症性贫血的神秘面纱

doi:10.1126/science.aao5213

对红细胞、血小板和白细胞的吞噬可能是急性血细胞减少的主要原因。因此,在一项新的研究中,来自美国贝纳罗亚研究所和华盛顿大学的研究人员推断作为对模式识别受体(比如TLR)信号转导作出的反应,特定的吞噬细胞可能在炎性条件下产生。在体外,TLR信号转导可直接诱导巨噬细胞产生。然而,TLR诱导的巨噬细胞分化是否确定了一种不同于稳态巨噬细胞分化的特定巨噬细胞命运仍然是不清楚的。为了解决这个问题,这些研究人员进行了体外和体内研究,以便探究TLR诱导的巨噬细胞分化以及这个过程在炎症性血细胞减少中的作用。

通过在体外对经过TLR7信号转导诱导后发生分化的巨噬细胞进行转录分析,这些研究人员发现这些细胞具有与红髓巨噬细胞(red pulp macrophage, RPM)---脾脏中的稳态巨噬细胞---相类似的基因特征。通过使用TLR7驱动的炎症小鼠模型(即TLR7.1小鼠),这些研究人员发现一群噬血细胞(hemophagocyte)在细胞表面表型上与RPM不同,而且也不存在于未发炎的野生型小鼠中。因此,他们将这些细胞称为“炎性噬血细胞(inflammatory hemophagocyte, iHPC)”。iHPC与RPM都表达转录因子Spi-C,但是表现出对红细胞的更高的吞噬摄取。因此,尽管与RPM相类似,但是iHPC是一种独特的噬血细胞群体。

iHPC需要细胞内源性TLR7信号转导用于它们的产生,并通过IRF5由炎性Ly6Chi单核细胞分化而来。基于TLR7或TLR9但不基于TLR4、TLR3、IL-1β或干扰素-γ的信号转导诱导这些单核细胞出现iHPC表型,而且单核细胞的慢性耗竭导致iHPC的数量严重减少。随着年龄的增加,TLR7.1小鼠表现出渐进性严重贫血和血小板减少,但是通过单核细胞耗竭阻断iHPC分化挽救了这些炎性血细胞减少。这些研究人员接下来想要知道感染促进的贫血和血小板减少是否也涉及iHPC。利用红细胞内期的约氏疟原虫17XNL(Plasmodium yoelii 17XNL)感染小鼠(一种疟疾性贫血模型)显示MyD88和内体TLR依赖性的iHPC分化。因此,iHPC在无菌性血细胞减少和传染性血细胞减少的情形下都会发生分化。

2.Science:揭示大脑星形胶质细胞在控制昼夜节律中的新作用

doi:10.1126/science.aat4104; doi:10.1126/science.aav9706

在一项新的研究中,来自英国剑桥大学医学研究委员会分子生物学实验室的研究人员发现星形胶质细胞,即包围并支持大脑神经元的“看护”细胞,在昼夜节律(即身体24小时的生物钟)中起着比之前理解的更重要的作用。星形胶质细胞之前被认为仅是支持调节昼夜节律的神经元,但是这项新的研究指出它们实际上能够引导这种体内生物钟的节奏,并且首次证实它们能够控制哺乳动物日常行为的模式。相关研究结果发表在2019年1月11日的Science期刊上,论文标题为“Cell-autonomous clock of astrocytes drives circadian behavior in mammals”。

当昼夜节律被打乱时,这可能导致时差反应和睡眠障碍,而且还可能导致从精神疾病到痴呆症、糖尿病和癌症的一系列疾病。这项新研究的发现可能为开发新的治疗方法铺平道路。

3.Science:新机制出炉!倒位子翻转有助于细菌抵抗抗生素

doi:10.1126/science.aau5238

众所周知,细菌有许多手段来适应不断变化的环境,比如突变和彼此间共享DNA片段。科学家们较少研究的一种机制允许细菌通过微调特定基因或通路的使用来对冲快速变化的环境,这一过程被称为“相位变化(phase variation)”。相位变化通过一个独特的细菌启动子家族和其他的基因调节DNA片段发挥作用。这个启动子家族和这些基因调节DNA片段统称为倒位子(inverton),能够在物理上来回翻转。当面向前方(相对于周围的DNA)时,这些倒位子会开启附近的基因;当面向后方时,这些基因保持关闭状态。但是,关于倒位子在细菌世界中分布有多广,它们控制着哪些细菌的功能,以及个人独特的生理构成是否会影响细菌让哪些倒位子翻转到开启或关闭位置,人们知之甚少。

在一项新的研究中,来自美国麻省理工学院、麻省总医院、布罗德研究所和哈佛医学院和佛蒙特大学的研究人员报道倒位子存在于各种细菌中,证实它们促进细胞产生抗生素耐药性,并指出它们可能有助于细菌适应和定植于新的宿主。相关研究结果发表在2019年1月11日的Science期刊上,论文标题为“Invertible promoters mediate bacterial phase variation, antibiotic resistance, and host adaptation in the gut”。

这些研究人员指出倒位子是非常常见的,特别是在人体肠道内发现的细菌物种中。许多倒位子有助于细菌通过控制它们展示在表面上的蛋白和其他分子来调节它们自己与宿主免疫系统和它们周围环境的其他方面之间的相互作用。它们似乎也对细菌细胞的周围环境作出反应。比如,对来自肠道微生物组移植物的肠道细菌的调查显示,当这些肠道细菌在它们的受者肠道中定植时,许多倒位子会翻转方向,从而进一步支持它们起着一种环境适应性的作用。

4.Science:揭开几十年谜题!科学家终破解阿尔兹海默病大脑斑块奥秘!

doi:10.1126/science.aao4827; doi:10.1126/science.aaw0636

阿尔兹海默病所影响的大脑中布满了所谓的淀粉样蛋白,这种蛋白沉积物主要由β淀粉样蛋白组成,然而β淀粉样蛋白是由前体蛋白所产生的片段,目前研究人员并不清楚这种前体蛋白的功能;近日,一项刊登在国际杂志Science上的研究报告中,来自佛兰德斯生物技术研究所和比利时鲁汶大学(VIB-KU Leuven)的科学家们通过研究发现,淀粉样前体蛋白能通过结合到特殊受体上来调节神经元的信号传输,调节这种受体或能潜在帮助治疗阿尔兹海默病和其它大脑疾病。

30多年前,科学家们鉴别出了淀粉样前体蛋白,20世纪80年代末,来自全球多个研究小组将淀粉样斑块中的蛋白质片段追溯到21号染色体上的一个基因,该基因能够编码一种长链蛋白,其能被分裂成多个片段,其中一个最终就会形成淀粉样斑块。科学家们重点研究了上述分裂过程如何诱发β淀粉样片段的产生以及随后聚集化的发生,他们希望能鉴别出阿尔兹海默病的新型治疗途径,与此同时,研究人员还需要解决另外一个问题,即其它淀粉样前体蛋白到底能发挥怎样的作用?

为了回答这个问题,这项研究中,研究人员开始着手识别能与淀粉样前体蛋白相互作用的神经细胞受体;研究者Rice说道,我们都知道,淀粉样前体蛋白能通过释放到细胞外的部分蛋白来发挥作用,为了理解其功能,我们就需要寻找细胞表面的结合配偶体;随后研究者在神经元细胞突触上鉴别出了一种特殊受体GABABR1a,而且淀粉样前体蛋白的分泌部分能与该受体发生相互作用,从而抑制突触位点的神经元交流。

5.Science:鉴定出帽特异性腺苷甲基转移酶

doi:10.1126/science.aav0080

N6,2'-O-二甲基腺苷(m6Am)存在于脊椎动物的加帽mRNA(capped mRNA)的转录起始核苷酸上。 Akichika等人定量确定了这种修饰在转录组中的丰度,并鉴定了进行这种修饰所需的编码蛋白,即帽特异性腺苷甲基转移酶(cap-specific adenosine methyltransferase, CAPAM)。CAPAM含有一种独特的结构,可识别作为底物的帽特异性N6-甲基腺苷(m6A)。这种蛋白与RNA聚合酶II相互作用,这就表明这种修饰发生在转录过期间。m6Am以一种不依赖于eIF4E的方式促进加帽mRNA的翻译。

6.Science:解决问题的雄性虎皮鹦鹉对雌性虎皮鹦鹉更有吸引力

doi:10.1126/science.aau8181; doi:10.1126/science.aaw1811

选择聪明的伴侣有相当大的价值。 因此,自达尔文时代以来,择偶决定了认知进化的观点就一直存在,但要验证这一假设是困难的。Chen等人发现雌性虎皮鹦鹉(budgerigar)在之前非优先选择的雄性虎皮鹦鹉表现出解决问题的能力后,会将它们的选择偏好转移到这些雄性虎皮鹦鹉身上。这种选择偏好的转变是针对解决问题和选择雄性伴侣。

7.Science:记忆能力随着年龄的增长而发展

doi:10.1126/science.aav0502

在记忆形成期间,时间压缩的神经元序列是巩固和编码新信息的基础。这种记忆痕迹主要是由通过选择预先配置的神经元模式导致的。 然而,这些预先配置的神经元模式何时以及如何首次出现在海马体中仍然是不清楚的。Farooq和Dragoi确定了一种依赖于年龄的将网络预配置发展成轨迹状序列的机制。这种预配置是在睡眠中自发表达的,它是由一系列持久的、描述位置的神经元集合(neuronal ensemble)产生的,而且这些神经元集合集合在很大程度上是由内在的发育程序控制的。因此,导航过程中相邻位置压缩成空间轨迹,以及它们依赖于经验的重放在自发预配置序列中协调地出现。

8.Science:非洲热带地区的古老变化

doi:10.1126/science.aav6821

过去植被变化的长期记录是了解气候变化如何影响生态系统的关键,但是相关的数据是非常少的,特别是在热带生物多样性比较高的地区。Lezine等人详细地展示了一个来自9万年前的花粉核,该花粉核是在西非热带山地森林中的一个高地火山口-湖泊地点发现的。从保护和生物地理学的角度来看,这是非常重要的。在更新世冰河期和间冰期期间,Afromontane森林的上部树线响应气候变化而移动,而它的下部树线保持稳定。Afromontane森林的组成物种也发生了变化。该记录解决了关于Afromontane植物植被的生物地理历史的争论。

9.Science:林木白蚁减轻干旱的影响

doi:10.1126/science.aau9565

在许多热带地区,白蚁是生态系统功能的关键组成部分。据预计,在这些地区,干旱在未来几年会变得更加频繁。 Ashton等人通过实验手段操纵白蚁群体,以便定量确定它们在马来西亚热带雨林2015-2016年“超级厄尔尼诺现象”干旱期间发挥的作用。 在干旱期间,对照地块上的白蚁相对丰度增加了一倍以上,从而维持着三个主要的生态系统过程:分解、营养异质性和保湿性。 在白蚁受到抑制的情况下,幼苗死亡率增加了。

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