2016年7月1日Science期刊精華

2016年7月3日/生物谷BIOON/--本周又有一期新的Science期刊（2016年7月1日）發布，它有哪些精彩研究呢？讓小編一一道來。

1.Science：重大發現！利用MANF的免疫調節性提高視網膜移植成功率

doi:10.1126/science.aaf3646

基於細胞替換的再生療法有望治療一系列年齡相關性疾病，但是將這些療法用於在臨床上治療病人的努力卻並不是非常成功，這很大程度上是因為新獲得的替換細胞不能夠有效地整合到受到衰老影響的組織中。在一項新的研究中，來自美國巴克老齡研究所（Buck Institute for Research on Aging）的研究人員利用一種自然發生的進化上古老的修複眼睛的抗炎機制，顯著性地提高小鼠體內的視網膜再生療法的成功率。這些結果可能對包括老年黃斑變性在內的慢性眼睛炎性疾病產生特別巨大的影響。相關研究結果發表在2016年7月1日那期Science期刊上，論文標題為「Immune modulation by MANF promotes tissue repair and regenerative success in the retina」。

研究人員發現一種進化上保守的因子---中腦星形膠質細胞源性神經營養因子（mesencephalic astrocyte-derived neurotrophic factor, MANF）---的一種之前未知的免疫調節性質。MANF將促炎性免疫細胞轉化為修復性免疫細胞。在這項研究中，它顯著性地改善果蠅和小鼠視網膜的內源性修復能力。引人注目的是，在將感光細胞（photoreceptor cell）移植到先天性失明的小鼠體內時，如果同時使用MANF作為添加劑的話，那麼它增加感光細胞的整合效率和加快改善視覺功能的恢復。論文共同通信作者、巴克老齡研究所研究員Deepak Lamba博士說，「MANF促進癒合，有助創造一種有助於成功移植的微環境。」

2.Science：利用空間轉錄組學技術可視化觀察組織中的基因表達

doi:10.1126/science.aaf2403

在一項新的研究中，來自瑞典卡羅琳斯卡研究所和皇家理工學院等機構的研究人員開發出一種新的被稱作空間轉錄組學（spatial transcriptomics）的高解析度方法研究一種組織中哪些基因是有活性的。這種方法能夠被用於所有類型的組織中，而且在臨床前研究和癌症診斷中是有價值的。相關研究結果發表在2016年7月1日那期Science期刊上，論文標題為「Visualization and analysis of gene expression in tissue sections by spatial transcriptomics」。 在這項新的研究中，來自瑞典卡羅琳斯卡研究所的Jonas Frisén教授團隊與來自瑞典皇家理工學院的Joakim Lundeberg教授團隊合作開發出一種新的方法，能夠分析所有RNA分子的數量，並且利用顯微鏡提供它們的空間信息。

Frisén教授說，「通過將組織切片放在載玻片上，在其上面，我們將DNA鏈與內置的地址標籤放在一起，這樣我們就能夠對活性基因產生的RNA分子進行標記。當我們分析組織樣品中的RNA分子存在時，這些地址標籤指示著這些RNA分子存在於組織切片中哪些地方，以及我們能夠獲得在哪些地方不同的基因是有活性的高解析度信息。」

3.Science：瘧疾療法開發新利器—「雄性基因」

doi:10.1126/science.aaf5605

近日，來自Pirbright研究所的研究人員成功分離到了一種特殊基因，該基因可以從傳播瘧疾的蚊子種群中幫助確定雄性蚊子，相關研究刊登於Science雜誌上，文章中研究者對名為Yob的基因特性進行了描述分析，該基因是甘比亞按蚊性別決定過程的主要控制子。

文章中，研究者利用高通量的測序技術對甘比亞按蚊雄性蚊子和雌性蚊子胚胎所產生的遺傳信息進行測序分析研究，在對測序數據進行對後後，研究者發現，僅在雄性蚊子機體中，轉錄物的片段才和Yob蛋白項符合；研究者進一步研究發現，Yob是由Y染色體所編碼的，而且Yob的活性僅限於雄性機體，而且其對於產生性別決定通路基因的雄性特異性產生非常必要。

研究者表示，Yob的轉錄物對雌性蚊子有害，當將該蛋白注射到甘比亞按蚊性別混合的早期胚胎中或者阿拉伯按蚊機體中時，在胚胎孵育出來之前，蛋白Yob就可以殺滅雌性蚊子胚胎，而雄性蚊子胚胎則不受影響；相反，使得胚胎中Yob沉默表達則對於雄性是致死性的，相關研究結果表明，除了確定雄性之外，Yob蛋白對於控制劑量補償作用非常關鍵，而劑量補償作用通常會平衡雄性單一X染色體和雌性雙X染色體上基因表達產物的水平。

4. Science：氣候變化導致植物性別比例失調

doi:10.1126/science.aaf2588, doi:10.1126/science.aag1624

據預計，如果性別決定是溫度依賴性的話，那麼氣候暖化可能影響物種的性別比例。

在一項新的發表在Science期刊上的研究中，美國研究人員證實間接的氣候影響也可能改變性別是由遺傳決定的物種的性別比例，以及損害繁殖適度（reproductive fitness）。四十年來，一種雌雄異株的高山植物食用纈草（Valeriana edulis）群體的性別比例因雄株和雌株對水的不同需求而已失調，導致雌株偏多。雄株的減少會降低雌株的繁殖成功率和繁殖適度。類似的兩性對 環境靈敏度的微妙差異可能最終導致群體減少。

針對這項研究中，Julie R. Etterson1和Susan J. Mazer在Science期刊上發表一篇觀點類型（Perspective）的文章進行詳細評論。

5. Science：菌根真菌共生影響植物二氧化碳施肥效應

doi:10.1126/science.aaf4610

上升的大氣二氧化碳（CO2）濃度促進植物生長，而這種效應可能能夠降低 人為的氣候改變速率。但是植物也需要氮素才能生長。迄今為止，實驗性的氮素添加對二氧化碳施肥效應（CO2fertilization）強度的影響一直是不明確的。

在一項新的研究中，César Terrer等人發現氮素對植物生長的影響依賴於氮素可獲得性和植物與土壤菌根真菌形成的共生體之間的關係。只有與根部的外生菌根真菌（ectomycorrhizal fungi）形成共生體的 植物才能夠克服氮素限制。

6. Science：解析出AMPAR-stargazin複合體的三維結構

doi:1126/science.aaf8411

AMPA離子型谷氨酸受體（AMPA-subtype ionotropic glutamate receptor, AMPAR）調節快速的興奮性突觸傳遞，促進更高級的認知過程，如學習和記憶。在大腦中，AMPAR與多種輔助性亞基形成蛋白複合體，其中這些輔助性亞基嚴格控制著AMPAR的運輸、門控和藥理作用。這些蛋白複合體遭受破壞與多種精神疾病和神經退行性疾病有關。

在一項新的研究中，Edward C. Twomey等人利用低溫電鏡技術 （ Cryo-Electron Microscopy ）解析出一種與stargazin（STZ）結合時的AMPAR的三維結構，其中STZ是一種代表性的跨膜 AMPAR調節蛋白。STZ控制著AMPAR的突觸靶向、突觸可塑性和區室特異性的活性、藥理作用和門控。

7. Science綜述：從體內角度理解蛋白摺疊和質量控制

doi:10.1126/science.aac4354

大多數蛋白必須摺疊成獨特的三維結構來執行它們的生物學功能。在擁擠的細胞環境中，新合成的蛋白存在錯誤摺疊和形成有毒的聚合物的風險。為了確保高效的摺疊，不同類型的分子伴侶 接納核糖體中釋放出來的新生蛋白鏈，並引導它進入一種富有成效的摺疊途徑。鑒於蛋白在結構上是動態變化的，一種整合的分子伴侶和蛋白降解複合體網路對細胞的蛋白質組進行持續的監控， 從而維持蛋白質內穩態（protein homeostasis）。細胞維持蛋白質內穩態的能力在衰老期間會下降，從而促進神經變性和其他與蛋白聚集相關聯的慢性疾病。在這些疾病中，理解這種蛋白質內穩態有望鑒定出藥物干預的靶標。

8. Science：對軍艦鳥來說，進行幾個月的高空飛行是輕而易舉的

doi:10.1126/science.aaf4374; doi:10.1126/science.aag1865

據新的研究顯示，軍艦鳥能一次在空中飛行幾個月，它們一天能飛幾百英里，並為了達到耗能很少的目的而充分利用大氣條件。儘管屬於海鳥，但小軍艦鳥（Fregata minor）並無防水羽毛，這意味著它們常常需要長時間地飛至遠方覓食。然而，這些小軍艦鳥如何完成這些長時間無休息的飛行在很大程度上仍然是未知的。

在一項新的研究中，Henri Weimerskirch和同事在此給數十隻軍艦鳥配備了太陽能驅動的發射器（或數據記錄器），它們可以測量這些鳥的心率、振翅頻率、加速飛行、飛行高度和GPS坐標。數據揭示，這些軍艦鳥飛行距離相當長，平均每天飛行410公里（255英里）。值得注意的是，未成年的軍艦鳥會比成年軍艦鳥飛行距離更長，而且是獨立飛行，這提示其飛行是一種由基因編碼的行為。大多數的軍艦鳥會保持在一個不需怎麼振翅就能維持在高處的一種高度，往往能（一次撲翼）飛30-2000米（98-6562英尺）之遠。只有在覓食時（這需要花費更多能量），它們才會下降至0-30米的海拔高度。在高空中，研究人員發現這種鳥會利用源自堆積雲下的上行氣流的環形運動而翱翔至更高處。一旦搭上了這些氣流，軍艦鳥能無需振翅而至多上升1600米（5249英尺）之高，有時其飛升速度達每秒4-5米（13-16英尺）。在到達較高的高度時，軍艦鳥接著能向下做長距離滑行，以側風飛行以達到最高對地速度，直到搭上下一個向上的氣流。

針對這項研究，Raymond Huey 和 Curtis Deutsch發表一篇觀點類型（Perspective）的文章，更為詳細地討論了這些結果。

9. Science：發現PARP-1調節轉錄延長

doi:10.1126/science.aaf7865

在很多細胞過程發生期間，在聚二磷酸腺苷核糖聚合酶（PARP）的作用下，二磷酸腺苷核糖（ADP-ribose）從NAD+轉移到蛋白底物上。

在一項新的研究中，Bryan A. Gibson等人開發出一種方法追蹤核糖轉移事件和在蛋白質組和基因組水平上繪製PARP-1、PARP-2和PARP-3的二磷酸腺苷核糖化位點圖譜。PARP-1的一個靶位點是NELF，即一種調節RNA聚合酶II轉錄暫停的蛋白複合體。如果NELF發生核糖化修飾，那麼轉錄暫停結束，富有成效的轉錄延伸繼續開展。

10. Science：揭示雌性生殖細胞中心粒消失之謎

doi:10.1126/science.aaf4866

受精的一種重要特徵是中心粒（centriole）的不對稱遺傳。在大多數物種中，精子提供初始的中心粒，然後這種中心粒形成首個早期發育所必需的中心體。然而，考慮到中心粒被認為是非常穩定的結構，雌性生殖細胞中的中心粒消失背後的機制一直是不清楚的和似是而非的。

在一項新的研究中，A. Pimenta-Marques等人在果蠅中揭示出一種受到Polo激酶（Polo kinase）和中心粒外周基質（pericentriolar matrix, PCM）控制的中心粒維持程序：在卵子發生期間，雌性生殖細胞中的PCM下調錶達，從而導致中心粒丟失。干擾這種程序會阻止中心粒丟失，導致異常的減數分裂和有絲分裂，因而導致雌性不孕。這一機制挑戰了中心粒具有內在穩定性結構的現有觀點，揭示出Polo激酶和PCM在中心粒維持中的一般功能。

研究人員指出調節這種維持程序是成功的有性繁殖所必需的，決定了不同組織處於體內平衡時和患病時的中心粒壽命，因而對細胞骨架產生影響。（生物谷 Bioon.com）

本文系生物谷原創編譯整理，歡迎轉載！點擊獲取授權。更多資訊請下載生物谷APP.

生物谷更多精彩盤點，敬請期待！

往期Science期刊精選：

2016年6月24日Science期刊精華

請您繼續閱讀更多來自 生物谷 的精彩文章:

TAG:生物谷 |

※2016年7月8日Science期刊精華
※2016年11月4日Science期刊精華
※2016年12月9日Science期刊精華
※2016年11月25日Science期刊精華
※2016年12月23日Science期刊精華
※2016年10月28日Science期刊精華
※Star Whispers 2016年10月26日 10月31日重要天象及星座運程
※Star Whispers 2016年12月4日 12月10日重要天象及星座運程
※Star Whispers 2016年12月21日 12月27日重要天象及星座運程
※Star Whispers 2016年12月11日 12月19日重要天象及星座運程
※Star Whispers 2016年11月18日 11月22日重要天象及星座運程
※Anitama活动预览：2016年10月24 30日
※Anitama活動預覽：2016年12月26日 31日
※Anitama活動預覽：2016年9月26日 10月2日
※Anitama活動預覽：2016年11月28日 12月4日
※Anitama活動預覽：2016年11月14 20日
※Anitama活動預覽：2016年11月21 27日
※Anitama活動預覽：2016年12月5 12月11日
※Anitama活動預覽：2016年12月12 18日