2017年1月20日Science期刊精華

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1.Science：腫瘤非整倍體與癌症免疫療法反應下降相關聯

doi:10.1126/science.aaf8399

在一項新的研究中，來自美國哈佛醫學院和布萊根婦女醫院的研究人員發現腫瘤是否會對免疫療法作出反應，部分上取決於它的染色體是處於完整的狀態還是處於混亂的狀態。這一發現可能能夠幫助科學家和醫生更好地確定哪些癌症患者將受益於免疫療法。

研究人員分析了來自癌症基因組圖譜研究網路（The Cancer Genome Atlas Research Network, TCGA）中的12種代表性癌症類型的5千多個腫瘤樣品的數據。他們發現高度非整倍體腫瘤的一些基因表達會增加，這些基因包括涉及DNA複製、細胞周期、有絲分裂和染色體維持的基因，與此同時浸潤性免疫細胞中負責破壞腫瘤的特徵性基因表達則會降低。

通過分析臨床試驗數據，研究人員還發現相比於染色體較少發生破壞的黑色素瘤患者，具有高度非整倍體染色體的黑色素瘤患者更加不會受益於免疫檢查點阻斷治療。

2.Science：受體激酶FER控制制植物免疫信號

doi:10.1126/science.aal2541

在擬南芥中，SITE-1蛋白酶（SIP）切割快速鹼化因子（RALF）前體肽從而抑制植物免疫，該抑制由malectin樣受體激酶FER介導。在一項新的研究中，Martin Stegmann等人表示，FER作為支架使EFR、FLS2、BAK1等組裝成受體激酶複合物並起始免疫信號。相似的支架機制可能成為FER在其他信號通路中的功能的基礎。

3.Science：揭示形成擬南芥根部凱氏帶所需的肽激素

doi:10.1126/science.aai9057

凱氏帶（Casparian strip）是植物根莖內皮部的一圈緻密細胞結構，起到內外阻隔作用並能夠調控植物內礦物離子的平衡。在一項新的研究中，Takuya Nakayama等人發現了一種擬南芥凱氏帶形成所需的硫酸肽類植物激素：凱氏帶完整因子（CIF）。它在根中柱表達，並作用於內皮細胞中的特定受體。

4.Science：揭示脈管系統衍生肽通過結合SGN3受體控制根系擴散屏障機制

doi:10.1126/science.aaj1562

根的內皮層通過形成凱氏帶而建立其細胞外擴散屏障，該過程中類受體激酶SGN3/GSO1起到關鍵作用。在一項新的研究中，Verónica G. Doblas等人報告了SGN2缺陷的肽配體硫酸化酶，確定兩種中柱表達的肽，推測CIF1/2-SGN3是屏障監督系統的一部分，確保超細胞的凱氏帶網路的有效封閉。

5.Science：利用宏基因組數據預測之前未知的蛋白結構

doi:10.1126/science.aah4043; doi:10.1126/science.aal4512

根據一項新的研究，從多種環境中收集的DNA序列數據有助研究人員構建出600多種蛋白家族的三維結構模型，而在此之前，它們的結構是未知的。這些宏基因組數據能夠讓人們在多種物種之間進行蛋白序列比較，從而允許利用統計學力量預測這些之前不可能預測的蛋白結構。

領導這項新研究和開發出蛋白結構預測軟體Rosetta的美國華盛頓大學研究員David Baker說，自從發現氨基酸序列決定著蛋白摺疊方式以來，科學家們一直在研究利用蛋白序列計算它的結構的方法。

Baker說，已知蛋白摺疊成它們最低的能量狀態，但是經常存在如此多可能的低能量構象，特別是對大分子蛋白而言，畢竟構象本身很少會提供有價值的信息。他補充道，利用實驗確定的蛋白結構數據能夠提高Rosetta的計算準確性，「但是幾年前，我們和其他人已意識到如果你擁有來自一個大的蛋白家族的足夠多序列，那麼你可能能夠基於它們在進化期間的共同變異（covariation），鑒定出在三維結構中進行接觸的氨基酸殘基對。」

簡而言之，如果兩個氨基酸在一個蛋白內相互作用，那麼它們可能一起進化。比如，如果它們的電荷是相反的，一種突變改變一個氨基酸的電荷，那麼另一個氨基酸可能也會發生改變。對來自多種物種的給定蛋白進行序列比較能夠鑒定出這些共同進化的---因此相互作用的---氨基酸殘基。

6.Science：揭示組蛋白八聚體核心變形促進核小體動員機制

doi:10.1126/science.aaa3761; doi:10.1126/science.aam5403

在一項新的研究中，Kalyan K. Sinha等人利用甲基橫向弛豫-優化NMR技術，解析出與染色質重組子SNF2h結合的染色質組蛋白八聚體核心結構，結合突變實驗證明，SNF2h可以誘導組蛋白八聚體核心發生變形，從而完成核小體動員，活化基因表達。

7.Science：揭示酶溫度適應性的進化驅動機制

doi:10.1126/science.aah3717

酶是天然的催化劑，能在生物體內啟動基本的化學反應。它們大多數僅工作在特定的溫度範圍內：太冷了，無法起作用；太熱，則會失去它們的形狀及其功能。

研究的通訊作者Dorothee Kern解釋在地球上的生命被認為在熱泉或熱液噴口這樣的溫暖環境開始，所以第一個酶可能在那些溫暖的溫度工作地最好。但逐漸地球冷卻。為了維持生命，早期的酶不得不改變其最佳溫度範圍。

Kern和她的同事研究了一種叫做腺苷酸激酶的進化史。這種蛋白質的一些版本在每個細胞中都有發現，是生命得以生存的必要條件。

研究人員使用了一種稱為祖先序列重建的技術，來計算出酶基因在過去的30億年不同之處是什麼樣的。科學家們對大腸桿菌的基因進行編輯，讓它們產生這些可能比較古老的酶，然後看著這些酶分子在不同溫度下如何工作。

這些非常古老的酶在較低的溫度下比任何人預期的更糟糕。但是，她發現隨著時間的推移，自然選擇逐漸推動酶在較冷的溫度下更好地工作。酶的突變積累，交換了它們的一些氨基酸部件，最終降低酶的能量需求。這樣，這些酶能夠以足夠快的步伐，繼續進行基本反應來自維持生命的生存。

由於在熱的條件下也沒有相應的缺點，所以酶沒有立即失去耐熱性。它們中的一些成了Kern所說的「超級酶」——令人印象深刻的是它們在較低的溫度下快速催化反應，但它們仍然在高溫條件下穩定。

這一發現違背了在增加酶的活性方面廣泛持有的假設，使其以相同的速度在較低溫度下保持運作，通常會在穩定性方面相應降低。但現在看來，一些酶可以兩全其美。