谷 君 说 我们体内的细胞通过一个四阶段过程进行增殖:在G1期间,细胞首先增加它们的质量并为DNA复制作好准备;在S期间,它们复制DNA。在G2期间,它们检查重复DNA的保真度并组装细胞分裂所需的材料。最终,在有丝分裂期间,它们对复制的染色体进行排列并进行分裂。 突破性研究 文/towersimper 很多教科书中的理论知识及日常生活中的传统观点仅限于目前科学家们的研究结果,然而随着时间推进,科学研究在不断在发展的同时,一些新的研究成果也会层出不穷,很多教科书中的观点也会被覆盖更新,很多传统认知也会被替换。 为此,小编针对2018年7~11月发生的挑战常规的研究进行一番梳理,以飨读者。
doi:10.1016/j.cell.2018.09.054 人们已开展了一些实验,在这些实验中,对位于膜中的跨膜蛋白进行标记,并且能够观察到它们四处扩散,不过这些实验通常是利用“合成(synthetic)”膜开展的。 鉴于细胞膜类似于液体,如果拉扯它的一侧,它就会流动,直到张力再次保持平衡。 人们认为这种张力扩散是非常快的,而且这可能是细胞从细胞膜的一部分向它的另一部分发送信号的一种方式。 不过,尽管很多研究已提出细胞膜以这种方式发挥作用,但是很少有实验证据来支持这一点。 图片来自Cell, doi:10.1016/j.cell.2018.09.054。 在一项新的研究中,美国哈佛大学化学与化学生物学教授Adam Cohen、Cohen实验室博士后研究员Zheng Shi及其团队推翻了关于细胞膜的液体性质及其对张力作出反应的方式的常规观点,发现细胞膜实际上更接近于像吉露果子冻(Jell-O)这样的半固体。 相关研究结果于2018年11月1日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Cell Membranes Resist Flow”。 他们在细胞膜的两个地方上用力拉动细胞膜,测量了张力,没有观察到任何张力耦合。 因此,他们按照他们想要的方式拉动细胞膜的一端,然而细胞膜的另一端没有任何反应。 随后,他们让细胞膜与细胞的其他部分分离开来,利用这种游离的细胞膜做了同样的实验,结果他们观察到完美的张力耦合。 这意味着相比于与细胞的其他部分保持在一起的细胞膜,与细胞其他部分分离开来的细胞膜存在着显著的不同。
doi:10.1016/j.cell.2018.10.004 事实上,在基因组中,每隔10个碱基对观察到A/T碱基对存在的几率就会增加。这种周期性与DNA缠绕核小体的方式有关。 科学家们给出的解释是自然选择有利于A/T碱基的出现,这些因为这两种碱基为DNA结构提供更大的灵活性,从而允许DNA缠绕在组蛋白上形成核小体。 相关研究结果发表在2018年11月1日的Cell期刊上,论文标题为“Somatic and Germline Mutation Periodicity Follow the Orientation of the DNA Minor Groove around Nucleosomes”。
doi:10.1016/j.cell.2018.09.053 这可能导致肝硬化和肝功能衰竭,在某些情况下会导致肝癌。 鉴于欧洲和美国的当前指南将测试肥胖者是否患有肝癌局限在肝硬化患者身上,这意味着可能还有一群有患上肝癌风险的人未接受过这种癌症的筛查。 相关研究结果于2018年10月25日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Obesity Drives STAT-1-Dependent NASH and STAT-3-Dependent HCC”。 论文通信作者为莫纳什大学莫纳什生物医学发现研究所的Tony Tiganis教授。 图片来自Cell, doi:10.1016/j.cell.2018.09.053。 根据Tiganis教授的说法,鉴于现有的关于肝癌产生途径的观点被推翻,还需要开展更多的研究来更好地理解肥胖与肝癌之间的关联。 这项新的研究揭示在产生NASH-肝硬化的肥胖小鼠中,肥胖-NASH-肝硬化途径是由一种名为STAT-1的蛋白触发的。 然而,在那些没有产生NASH的情况下患上肝癌的小鼠中,它们的肝癌是由一种不同的称为STAT-3的蛋白触发的。
doi:10.1126/scitranslmed.aam8434 特别是,已有研究指出抑制性神经递质γ-氨基丁酸(GABA)控制的信号,不论是低水平的GABA还是低水平的GABA受体,都是与众不同的。 他们还特地对15名左右的ASD患者和相同数量的非自闭症受试者进行了试验性研究,筛选了感兴趣的GABA-A受体α5亚基。 最后,他们在三种不同的ASD小鼠模型中使用放射自显影而不是PET扫描研究了这些受体的水平。 他们发现GABA-A受体密度在ASD患者和非自闭症受试者之间是没有差异的,而且在小鼠中也发现了类似的结果。 相关研究结果发表在2018年10月3日的Science Translational Medicine期刊上,论文标题为“GABAA receptor availability is not altered in adults with autism spectrum disorder or in mouse models”。
doi:10.1038/s41467-018-05480-2 这一发现可能允许科学家们开发出更有效的疫苗和排除很多抵抗这些病毒的方法。 相关研究结果近期发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“A stochastic assembly model for Nipah virus revealed by super-resolution microscopy”。论文通信作者为英属哥伦比亚大学化学教授Keng Chou。
科学家们认为,基质蛋白“招募”包膜蛋白,发出某种信号,这样它们就能够在细胞膜上连接在一起,从而成为一种功能性的病毒。 人们试图找出这一信号,以便希望找到破坏这个过程的方法。 这会比之前设想的更快地产生病毒颗粒,但是许多基质蛋白根本不会获取这些包膜蛋白,因而就不会成为功能性的病毒。
doi:10.1016/j.cell.2018.03.065 最终,在有丝分裂期间,它们对复制的染色体进行排列并进行分裂。 从一个阶段过渡到下一个阶段是受到严格调节的,需要组装和分解各种蛋白复合物来执行许多不同的功能,包括提供细胞周期进展的分子检查点。 他们发现在细胞周期的G1期和G2期中形成的蛋白复合物是非常类似的,这提示着当细胞没有活跃地复制遗传物质或进行自我分裂时,它本能地存在着一种默认的生化操作模式。 相关研究结果近期发表在Cell期刊上,论文标题为“Modulation of Protein-Interaction States through the Cell Cycle”。 图片来自Cell, doi:10.1016/j.cell.2018.03.065。 Nordlund和他的同事们分析了在细胞周期的4个阶段过渡期间在人血细胞中发现的所有蛋白之间的相互作用状态的动态变化。 他们使用了Nordlund团队之前开发出的一种技术,即细胞热转移测定(Cellular Thermal Shift Assay, CETSA),它能够让科学家们区分哪些蛋白独立地存在着,哪些蛋白位于蛋白复合物中。 然而,大多数这些发生变化的蛋白相互作用状态在细胞周期的S期和有丝分裂期间发生,而不在细胞周期的G1期和G2期发生。
doi:10.1038/s41588-018-0174-0 这一发现有助深入了解为何CRISPR-Cas9基因编辑在几乎所有细胞中都能很好地发挥作用(尽管不会在所有细胞中都取得同样的成功)。 它可能有助于人们提高细胞将新的DNA片段插入到基因组---比如利用正确的DNA序列替换有害的突变---中的效率和对CRISPR-Cas9基因编辑加以调整以便获得期望的结果。 相关研究结果发表在2018年8月的Nature Genetics期刊上,论文标题为“CRISPR–Cas9 genome editing in human cells occurs via the Fanconi anemia pathway”。 令人吃惊的是,这些基因也参与一个之前认为并不参与CRISPR修复的重要修复通路。 它与出生缺陷和高的癌症 风险(包括童年时患上白血病的几率为10%)有关。很少有范可尼贫血患者活到30岁以上。 Corn指出,科学家们在20世纪80 年代就报道了同源介导修复与范可尼贫血通路之间的关联性,但这一点被人们忽视或误解了。 在没有活性的范可尼贫血通路的情形下,在Cas9切割DNA后,细胞可能无法利用正常的基因替换发生突变的基因。 这些研究人员得出结论:尽管非同源末端连接是双链DNA断裂发生后的默认修复机制,但范可尼贫血通路与它竞争,并且更高的范可尼贫血通路活性导致更多的同源介导修复和更少的非 同源末端连接发生。
doi:10.1038/s41586-018-0324-7 PARP抑制剂旨在利用对发生某些突变的肿瘤特别致命的缺陷。 然而,这种靶向癌症治疗方法有时会失败,科学家们迫切地想要知道其中的原因。 他们发现了由基因BRCA1发生的错误引发的一些癌症逃避旨在杀死它们的定制药物的分子机制。 这一发现也挑战了之前针对这些PARP抑制剂成功地或未能给患者带来益处的机制作出的猜测。相关研究结果于2018年7月18日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“53BP1–RIF1–shieldin counteracts DSB resection through CST- and Polα-dependent fill-in”。 图片来自Laboratory of Cell Biology and Genetics at The Rockefeller University。 为了准备修复发生断裂的DNA分子,首先需要切断双螺旋DNA的一条链。 人们之前猜测53BP1会阻止这种切断。按照这种思维,一旦53BP1丢失,那么缺乏BRCA1的细胞就会突然获得修复DNA断裂的能力。 在实验中,de Lange团队证实53BP1发挥着不同的作用。这些研究人员发现53BP1反而有助于通过重写从这些松散的DNA链中切下的DNA片段来抵消这种切断过程。 在经过PARP抑制剂治疗的BRCA1缺陷癌症中,53BP1的这种重写功能导致错误的DNA修复和癌细胞死亡。 然而,其中的一些癌细胞因失去53BP1而成功地逃避治疗。de Lange团队的这项研究解释了仅这种变化如何让它们存活下去。
doi:10.1111/cob.12263 本文研究结果能够影响我们对肥胖和健康之间关联的理解。 文章中,研究人员对来自5项队列研究中的54089名男性和女性进行研究,研究者将参与者归类为单独肥胖或与一种代谢因子聚集组,单独血糖、血压或血脂升高或与肥胖或其它代谢因素聚集组。 研究人员将每组研究对象与正常体重且没有任何代谢风险因子的人群进行对比来观察每一组研究对象中有多少人会发生死亡。 这就提示,如果你患有肥胖,甚至不携带其它风险因子的话,那么你都是不健康的人群。 研究者发现,每20名肥胖个体中就有1人不存在其它机体的代谢异常。
doi:10.1126/sciadv.aau1199
从而为未来开发出针对从癌症到神经系统疾病的一系列疾病的更加有效的药物提供了可能性。 相关研究结果发表在2018年10月10日的Science Advances期刊上,论文标题为“The IgM pentamer is an asymmetric pentagon with an open groove that binds the AIM protein”。论文通信作者为东京大学的Toru Miyazaki和Satoko Arai。 他们认为IgM如今应当被理解为形状像不完整的六边形,或者像是有楔形缺口的五边形。Miyazaki说,“我们将不得不改写教科书。” 欢迎投票哦 - End ▎生物谷 Bioon.com - 想要了解更多资讯内容, |
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