圖片來自Science期刊。

1.Science：重磅！CRISPR/Cas9為尋找靶DNA序列的靈活性付出時間代價

doi:10.1126/science.aah7084

在一項新的研究中，來自瑞典烏普薩拉大學的一個研究小組發現被稱為「分子剪刀（molecular scissors）」的CRISPR-Cas9如何能夠在基因組中尋找特定的DNA序列。Cas9已經在生物技術領域有了很多應用，也有望給醫學帶來革命性的變化。這些研究發現表明如何改進Cas9使得這種分子剪刀變得更加快速和更加可靠。相關研究結果發表在2017年9月29日的Science期刊上，論文標題為「Kinetics of dCas9 target search in Escherichia coli」。

論文通信作者Johan Elf說，「大多數尋找DNA密碼的蛋白能夠僅通過檢測DNA雙螺旋的外面來識別特定的序列。Cas9能夠搜索任何一種DNA密碼，但是要確定這種分子是否位於合適的位點上就必須打開DNA雙螺旋，將尋找到的序列與編程的密碼進行比較。令人難以置信的是，它能夠搜索整個基因組，而且不需要使用任何能量。」

這些研究人員開發出兩種新的方法來測量Cas9找到它的靶序列需要多長時間。第一種方法表明Cas9花6個小時的時間搜索細菌基因組（400萬個鹼基對）。這種有點不可能的結果也能夠通過第二種獨立的方法加以驗證。所發現的這種時間也與Cas9用來測量每個位點花費的毫秒數（能夠通過實時地追蹤標記的Cas9分子加以測量）相吻合。

Elf說，「這些研究結果給我們提供了我們如何可能實現這種解決方案的線索。關鍵在於PAM序列，它們決定著Cas9打開DNA雙螺旋的位置和頻率。不需多次打開DNA雙螺旋的分子剪刀不僅更加快速地發現它們的靶序列，而且也會降低副作用產生的風險。」

2.Science：揭示催產素促進社交能力機制

doi:10.1126/science.aan4994; doi:10.1126/science.aao7192

為什麼與我們的朋友一起出去玩這麼有趣？為什麼有些人如此善於交際，而另一些人則是孤獨者，或者似乎對與他人的互動完全過敏？

在一項新的研究中，來自美國斯坦福大學、約翰霍普金斯大學和澳大利亞弗洛里神經科學與心理健康研究所的研究人員開始提供一種答案：通過當社交發生時提供愉悅的感覺，準確地查明大腦中促進社交的區域和過程。這些發現指出了潛在地有益於人們（比如那些患有自閉症或精神分裂症的人，這些人非常討厭社交）的方法。相關研究結果發表在2017年9月29日的Science期刊上，論文標題為「Gating of social reward by oxytocin in the ventral tegmental area」。

這項研究詳細地闡述了一種被稱作催產素（oxytocin）的物質在培養和維持社交能力中的作用。論文通信作者是斯坦福大學精神病學與行為科學系副主任Robert Malenka教授。論文第一作者是Lin Hung博士。

3.兩篇Science揭示操縱蚊子腸道細菌有望控制瘧疾傳播

doi:10.1126/science.aan5478; doi:10.1126/science.aak9691

在兩項新的研究中，研究人員報道生活在蚊子腸道中的有益細菌能夠有助孵化出抵抗瘧疾的蚊子--這兩項有點偶然的發現，如果取得成功，也許有一天會提供一種新的方法來阻止瘧疾。相關研究結果都發表在2017年9月29日的Science期刊上，第一項研究的論文標題為「Driving mosquito refractoriness to Plasmodium falciparum with engineered symbiotic bacteria」，論文通信作者為中國科學院上海植物生理生態研究員、博士生導師王四寶（Sibao Wang）博士和美國約翰霍普金斯大學瘧疾研究員Marcelo Jacobs-Lorena。第二項研究的論文標題為「Changes in the microbiota cause genetically modified Anopheles to spread in a population」，論文通信作者為約翰霍普金斯大學布隆伯格公共衛生學院微生物學教授George Dimopoulos。

在第一項研究中，Jacobs-Lorena團隊發現了一種奇怪的細菌菌株，這種菌株很容易地在蚊子間傳播。這種被稱作Serratia AS1的細菌菌株生活在蚊子的腸道和卵巢中。不同於其他的蚊子腸道細菌的是，雄性蚊子在交配期間將這種菌株傳播給雌性蚊子，而雌性蚊子能夠將它傳播給它們的後代。

通過遺傳手段改變這種細菌菌株，讓它們釋放一些抗瘧疾化合物就可在不傷害蚊子的情形下抑制瘧原蟲生長。這些研究人員給少量的蚊子餵食這些已準備好的菌株，讓它們與實驗室中正常的蚊子進行交配。足夠確信的是，整個下一代蚊子都攜帶著抑制瘧原蟲的菌株。

在第二項新的研究中，Dimopoulos團隊和王四寶團隊取得一項更加奇怪的發現。他們改變蚊子的一個免疫基因，使得該基因更加活躍，從而協助蚊子更好地抵抗瘧疾。

從某種角度而言，這種微小的基因變化也改變了蚊子正常條件下的腸道細菌，使得它們對配偶更有吸引力。Dimopoulos說，經過修飾的雄性蚊子開始尋找未經過修飾的雌性蚊子，而且未經過修飾的雄性蚊子則尋找經過修飾的雌性蚊子。

這一理論的原理在於抑制腸道細菌會改變蚊子的氣味。無論進行何種解釋，Dimopoulos實驗室的一群蚊子在7年內都保持這種瘧疾抵抗性。

4.Science：挑戰常規！兩步驟導致細胞永生化和癌症

doi:10.1126/science.aao0535;doi:10.1126/science.aao6963

有助讓細胞永生化的突變對腫瘤產生是至關重要的，但是在一項新的研究中，來自美國加州大學伯克利分校等研究機構的研究人員指出細胞變成永生化遠比原來想像的更為複雜。相關研究結果於2017年8月17日在線發表在Science期刊上，論文標題為「Mutations in the promoter of the telomerase gene TERT contribute to tumorigenesis by a two-step mechanism」。

鑒於端粒隨著細胞年齡的增加而變短，科學家們從理論上認為，從不會衰老的癌細胞通過產生細胞在正常情形下不會產生的端粒酶而變得永生化，從而是得這些細胞永久性地保持較長的端粒。經估計，90%的惡性腫瘤利用端粒酶實現永生化，而且提出的多種癌症療法都著重關注降低端粒酶在腫瘤中的產生。

在這項新的研究中，這些研究人員以體外培養的基因組工程細胞為實驗對象研究了永生化過程，而且當皮膚細胞從痣進展為惡性黑色素瘤時，也追蹤了它們，結果提示著端粒酶在癌症中起著更為複雜的作用。

論文通信作者、加州大學伯克利分校分子與細胞生物學助理教授Dirk Hockemeyer說：「我們的研究結果對如何考慮促進癌症產生的最早過程和將端粒酶作為治療靶點產生影響。這也意味著端粒生物學在癌症產生的早期階段發揮的作用已被極大地忽視。我們在黑色素瘤中的發現很可能也適合其他的癌症類型，這也就意味著人們會更加仔細地研究較早的端粒縮短作為一種腫瘤抑制機制所發揮的作用。」

5.Science：揭示ZATT介導TOP2酶-DNA偶聯物解體機制

doi:10.1126/science.aam6468

拓撲異構酶2（TOP2）產生DNA雙鏈斷裂來調節DNA拓撲結構，在複製和轉錄等過程中發揮至關重要的作用。TOP2與DNA之間形成的一種被稱作TOP2cc的共價複合物是這種反應的一種中間物，能夠利用藥物加以捕獲。Matthew J. Schellenberg等人展示了SUMO連接酶ZATT利用酶TDP2（tyrosyl-DNA phosphoesterase 2）促進TDP2招募到SUMO化（即類泛素化）TOP2 上並且增強TDP2的水解酶活性，從而讓TOP2cc解體。

6.Science：海嘯觸發海洋生物跨越海洋

doi:10.1126/science.aao1498; doi:10.1126/science.aao5677

當海岸生態系統受到受到風暴或海嘯影響時，生物能夠通搭乘著漂浮的碎屑跨越海洋。然而，這樣的事件很難觀察到，更不用說進行量化了。James T. Carlton等人繪製了在2011年日本東部發生地震和海嘯後，海岸線海洋生物跨過太平洋的漂浮旅程圖。它們當中的將近300種主要的無脊椎動物到達美國西北太平洋沿岸，而且大多數通過附著到人造結構的殘留物上到達。

來源：生物谷

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