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8月Nature杂志不得不看的重磅级亮点研究

08-27 生物谷 重磅 亮点 杂志 我要评论

时间总是匆匆易逝,转眼间8月份即将结束了,在即将过去的8月里Nature杂志又有哪些亮点研究值得学习呢?小编对此进行了整理,与大家一起学习。

【1】Nature:科学家成功逆转大脑干细胞的衰老过程 有望开发返老还童新方法

doi:10.1038/s4158601914849

近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自剑桥大学的科学家们通过研究揭示了随着年龄增长大脑僵硬程度的增加导致大脑干细胞功能异常的分子机制,同时研究者还开发出了一种新方法能将老化的干细胞逆转回年龄健康状态;相关研究结果有望帮助研究人员理解机体大脑的老化过程以及如何开发治疗年龄相关大脑疾病的新型疗法。

随着机体年龄增加,肌肉和关节都会变得僵硬,这就会使得日常活动变得更加困难,本文研究表明,我们的大脑也是如此,与年龄相关的大脑僵硬对大脑干细胞的功能或许有着重要影响。文章中,研究人员对年轻和老化大鼠的大脑进行研究阐明了年龄相关大脑僵硬对少突胶质前体细胞(OPCs,oligodendrocyte progenitor cells)功能的影响。OPCs是一类对维持正常大脑功能非常重要的大脑干细胞,其对于髓磷脂的再生也非常重要,髓磷脂是神经组织周围的脂肪鞘,在多发性硬化症中髓磷脂的再生常常会被损伤,机体老化对这些细胞的影响常常会诱发多发性硬化症的发生,这些细胞的功能在老化的健康人群中同样会下降。

【2】Nature:开发出泛素剪切技术,提供关于泛素信号转导的新见解

doi:10.1038/s415860191482y

澳大利亚的研究人员是世界上最早接触到一种了解复杂变化的新方法的人之一,这些变化控制着蛋白在健康和疾病中如何在我们的细胞中发挥功能。这种称为泛素剪切(ubiquitin clipping)的新型蛋白质组学技术允许人们构建蛋白如何被一种称为泛素化的过程修饰的高分辨率图谱。这种技术为理解泛素化在细胞中的作用提供了新的细节水平,并且可能揭示导致包括癌症、炎症和神经退行性疾病在内的一系列疾病的微妙变化,相关研究结果发表在Nature期刊上。

泛素是一种小分子蛋白,能够作为单个单元或一个更长的直链或支链与细胞中的其他蛋白连接在一起,蛋白泛素化可能影响所有的细胞过程。研究者表示,泛素化可以改变蛋白的功能,从而潜在地改变它们的活性,将它们重定向到细胞的不同部分,或调节它们与其他蛋白的相互作用。泛素化最着名的例子之一是它对特定蛋白进行标记以便随后遭受降解,从而调节细胞中的蛋白水平,但是我们如今知道泛素信号转导有许多微妙和复杂的作用。

【3】Nature:针对RNA转录和剪接的新观点!磷酸化调节着RNA聚合酶II对不同凝聚物的偏好性

doi:10.1038/s4158601914640

细胞通常产生区室来控制重要的生物功能。细胞核就是一个很好的例子;它被核膜包围着,容纳着基因组。然而,细胞还含有未被膜包围的较为短暂存在的封闭室,就像水中的油滴。在过去两年中,这些称为液滴状“凝聚物(condensates)”的封闭室已越来越多地被认为是控制基因的主要参与者。如今,在一项新的研究中,来自美国怀特黑德生物医学研究所的研究人员发现凝聚物在剪接中发挥作用,其中剪接是确保遗传密码准备转化为蛋白的一个必不可少的过程。他们还揭示了一个细胞机器的关键部分如何在不同的凝聚物之间移动,相关研究结果发表在Nature期刊上。

研究者表示,凝聚物代表了分子生物学家对基因控制的思考方式的真正转变,文章中,他们将精力集中在基因进行转录时发生的关键转变,其中转录是基因激活的一个早期步骤:依据基因的DNA模板产生RNA。首先,产生RNA所需的所有分子机器,包括称为RNA聚合酶II的大型蛋白复合物,在给定基因上进行组装。随后,对RNA聚合酶II的特定化学修饰允许它开始将DNA转录成RNA。这种从所谓的转录起始转变为活跃转录的过程还涉及另一个重要的分子转变:随着RNA分子开始延长,剪接复合物(splicing apparatus)也必须介入其中并完成它的工作。

【4】Nature:新研究挑战人胎盘微生物组的存在,但也备受质疑

doi:10.1038/s4158601914515

多年来,科学家和医生都认为子宫是无菌的,但随着基于测序和培养的方法表明胎盘含有相对较小的微生物群落,这种情形发生了变化。但是,在一项新的研究中,来自英国剑桥大学的研究人员将胎盘中的少量细菌存在归因于实验室细菌污染和分娩过程中的细菌转移。他们作出结论:除了B族链球菌(一种已知的病原体)之外,没有证据表明胎盘中存在细菌,相关研究结果发表在Nature期刊上。

这项新研究的作者们对来自537例经过阴道分娩或剖腹产分娩的胎盘样本的绒毛进行了活检。他们用一种并未在人体中发现的细菌邦戈尔沙门氏菌(Salmonella bongori)刺激胎盘组织作为阳性对照,随后提取DNA。对其中的80例胎盘样本,他们进行了16S rRNA基因测序和宏基因组分析。对于剩余的胎盘样本,他们平行地使用了两种不同的DNA提取试剂盒,随后对每例胎盘样本进行16S rRNA基因测序以便比较这两种试剂盒的提取结果。

【5】Nature:利用人工智能预测急性肾损伤

doi:10.1038/s4158601913901

在一项新的研究中,美国和英国的研究人员将人工智能(AI)应用于解决检测住院患者急性肾损伤(acute kidney injury, AKI)的问题,相关研究结果发表在Nature期刊上;在这篇论文中,他们描述了他们的深度学习系统及其表现如何。

急性肾损伤(AKI)可导致肾脏恶化。在严重的情况下,它可能导致移植需求或死亡。急性肾损伤通常发生正在医院中接受治疗的患者身上,并且通常是身体快速下滑的迹象,需要医院工作人员采取紧急措施以阻止进一步的不可逆肾损伤。在这项新的研究中,这些研究人员想知道是否有可能使用人工智比在医院中通常发生的时间更早地检测急性肾损伤的症状,从而为患者提供更好的结果。为此,他们与美国退伍军人管理局合作。

图片来源:Nature

【6】Nature:饮食或许真的可以帮助治疗癌症

doi:10.1038/s4158601914373

饮食已经是控制糖尿病和高血压等疾病的关键部分,但新的研究为越来越多的证据提供了支持,证明饮食也可以帮助癌症治疗。近日发表在Nature杂志上的一项研究发现,限制红肉和红鸡蛋中发现的一种氨基酸的摄入量,可以显着提高小鼠的癌症治疗效果,减缓肿瘤生长。

杜克大学医学院副教授、首席研究员Jason Locasale说:"这是非常强烈的影响,就像我们看到的药物起作用一样强烈。这项研究表明,在很多情况下,药物本身不起作用,但如果你把药物和饮食结合起来,它就会起作用。或者放射治疗效果不好,但是如果你结合饮食,可能就会有很好的效果。"这项研究的重点是限制氨基酸蛋氨酸的摄入量,蛋氨酸是帮助癌细胞生长的单碳代谢过程的关键。

【7】Nature重大进展!发现癌细胞上新的“别吃我”信号,新的免疫疗法即将来临

doi:10.1038/s4158601914560

斯坦福大学医学院的研究人员发现了一种新的信号,癌症似乎可以利用这种信号逃避免疫系统的检测和破坏。科学家们已经证明,在植入人类癌症的老鼠体内阻断这种信号可以让免疫细胞攻击癌症。阻止其他"不要吃我"的信号已经成为其他可能的抗癌疗法的基础。

通常,被称为巨噬细胞的免疫细胞会检测到癌细胞,然后吞噬它们。近年来,研究人员发现,细胞表面的蛋白质可以告诉巨噬细胞不要进食并摧毁它们。这可以帮助正常细胞阻止免疫系统攻击它们,但是癌细胞利用这些"不要吃我"的信号来躲避免疫系统。研究人员此前已经证明,癌症细胞利用PDL1、CD47保护自己免受免疫细胞的侵袭。阻断CD47的抗体正在临床试验中。以PDL1或PDL1受体为靶点的癌症治疗正在临床得到应用。

斯坦福大学的研究人员现在报告说,他们发现一种名为CD24的蛋白质也可以作为"不要吃我"的信号,并被癌细胞用来保护自己。相关研究成果于7月31日发表在《Nature》杂志上。Amira Barkal博士是是第一作者。斯坦福干细胞生物学和再生医学研究所主任、路德维希癌症干细胞研究中心主任、病理学和发育生物学教授Irving Weissman博士是该研究资深作者。

【8】Nature突破:为什么易患肥胖和糖尿病?可能是这些遗传因素在捣鬼

doi:10.1038/s415860191457z

在一项包括加州大学洛杉矶分校(UCLA)研究人员在内的芬兰研究中,研究人员利用近2万人的DNA来识别可能增加患糖尿病、高胆固醇以及其他疾病和疾病风险的基因突变。这项发表在Nature杂志上的研究结果表明,利用基因组测序可以发现可能会增加几种常见健康问题风险的变异,包括心脏病、肥胖和代谢综合征。研究人员还发现了可能导致身高和体重低于平均水平的基因差异。

来自加州大学洛杉矶分校等机构的研究人员表示,他们发现了26种潜在的有害基因变异。这些变异中有19种要么是唯一的,要么是在研究中调查的芬兰人群中发生的可能性的20倍。研究者表示很明显在过去的几年里,如果我们想要确定导致常见疾病或共同特征的基因变异,我们需要对大量人的基因组进行测序。而这一想法直到最近几年才得以实现。很明显,我们所认为的大型研究可能不足以发现这些基因变异。最近几个世纪,芬兰北部和东部的人口一直在孤立地增长,因此他们比美国的人口更加相似或者在更大的欧洲国家,像这样的基因变异非常罕见。

【9】Nature:p53缺失通过引发全身炎症导致乳腺癌转移

doi:10.1038/s4158601914506

癌症相关的全身炎症与癌症患者较差的预后密切相关。对于大多数人类上皮性肿瘤类型,高的系统中性粒细胞与淋巴细胞的比率与较差的总体存活率有关,实验研究表明,中性粒细胞与转移之间存在因果关系。然而,到目前为止研究人员尚不清楚决定肿瘤患者系统性中性粒细胞炎症的异质性的肿瘤细胞内在机制。为此,来自荷兰癌症研究院等单位的研究人员使用16种不同的乳腺癌基因工程小鼠模型,揭示了癌细胞固有的p53作为促转移中性粒细胞关键调控因子的作用。

研究人员发现从机理上讲,癌症细胞p53缺失会诱导WNT配体分泌,后者会刺激肿瘤相关巨噬细胞产生IL1β,从而促使系统性炎症。利用药理和遗传学手段抑制p53缺失的癌细胞分泌WNT可以逆转巨噬细胞生产IL1β,并抑制随后的中性粒细胞炎症,从而减少转移的形成。

【10】Nature:揭示导致耐药的ABC转运体的结构,揭示细胞耐药性机制

doi:10.1038/s4158601913910

几乎所有的生物体,从细菌到人类,细胞膜上都有类似门的蛋白质复合物,可以清除不必要的或危及生命的分子。但这并不总是有利的,因为在细菌或癌细胞的情况下,这些复合物,称为ABC转运体,也负责对抗生素或化疗的耐药性。法兰克福歌德大学(Goethe University Frankfurt)和同样位于法兰克福的马克斯o普朗克生物物理研究所(Max Planck Institute of Biophysics)的研究人员,现在已经成功解密了该蛋白传输机制的所有阶段,相关研究成果于近日发表在Nature杂志上。

在过去的五年里,法兰克福歌德大学生物化学研究所的Robert Tampe领导的研究小组投入了大量的精力来制备敏感的膜蛋白复合物样品,使它们能够在膜环境中通过低温电子显微镜进行检测。低温电子显微镜通过冷冻分子来提供高分辨率的图像。如果目标不仅是生成复杂分子的清晰图像,如ABC转运体,而且还要观察它们的工作状态,那么就需要不同阶段的快照。Tampe领导的生物化学家团队通过向转运体提供不同浓度的ATP和ADP来故意触发这些过程。没有ATP的能量供应,转运体就无法根据细胞内部和周围环境之间的浓度梯度进行分子移位。()

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