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4月18日《Cell》文章精选
【字体: 大 中 小 】 时间:2008年04月23日 来源:生物通
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近期,新的高通量测序技术使Salk生物研究所的研究人员描绘出模式植物拟南芥基因组中的个体DNA修饰,并且弄清了对拟南芥26000个基因中每个基因活性的影响!
生物通报道:4月18日的《Cell》杂志上发表的文章精选。
表观基因组学重大进展
近期,新的高通量测序技术使Salk生物研究所的研究人员描绘出模式植物拟南芥基因组中的个体DNA修饰,并且弄清了对拟南芥26000个基因中每个基因活性的影响!
Salk研究所植物生物学实验室的Joseph Ecker博士解释说,在很长一段时间里,一种流行观点认为个体修饰并没有那么关键。高等真核生物基因组被这种表观修饰进行了加工。但是,除非能够进行大规模的详细分析,否则是无法知晓一个特定的表观遗传标记关键与否。Salk的这项研究的结果发表在最新一期的《Cell》杂志上,该研究描绘出表观基因组的一种动态、不断变化的详细图谱。表观基因组是基因序列本身内在调节之外的一层基因控制。这项新研究的目的是整合多重水平的表观遗传信息,其原因是由于我们对全基因组甲基化调节了解的还很少。
小鼠可以用皮肤嗅氧气
美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校的分子生物学家Randall Johnson,在利用小鼠进行皮肤癌实验时无意中发现了这个秘密。Johnson注意到,体内缺乏一种特殊皮肤基因的动物具有更多的红血球,因而使“它们的血液像淤泥一般黏稠”。这一观测结果意味着,皮肤能够以某种方式向肌体发送信号,加速红细胞生成素(EPO)——由肾脏形成的一种激素,能够促进红血球的形成——的生产。
为了搞清究竟发生了什么,Johnson的研究小组删除了11只小鼠皮肤中的HIF-1α基因,这种基因在缺氧响应中被激活。在正常的对照组小鼠中,暴露在低氧的环境下会使EPO水平剧增,然而这种状况并没有导致缺乏HIF-1α基因的啮齿动物的激素水平出现大幅度上升。研究人员在4月18日出版的《细胞》杂志上报告了这一研究成果。
当研究人员向9只呼吸充足氧气的小鼠施用少量硝化甘油(能够增加皮肤中的血液流量)后,这些动物的EPO及红血球水平都出现了激增,从而证明了增加皮肤中的供血量能够促进EPO的形成。研究人员尚未搞清皮肤究竟是如何感知气体的,但他们发现,小鼠的皮肤包含有与肺类似的氧敏感钾离子通道。人体也携带着HIF-1α基因,因此Johnson推测,我们的皮肤可能也具有类似的感知氧的功能。他说,如果真是这样,将为运动员提供一条新的并且是合法的促进红血球生产的途径,就像利用氧幕或在高纬度地区进行训练一样。Johnson指出,尽管EPO的使用是遭到禁止的,但将皮肤暴露在低氧的环境下同样能够达到相同的效果。
英国布拉德福大学的细胞生物学家Desmond Tobin表示,这一发现与最近的另一项研究(发现在低氧环境下,人体毛发中的EPO和HIF-1α水平会明显增加)一道,支持了这样一种观点,即人类皮肤能够对氧气作出响应。
成熟B细胞可重组成干细胞状态
完全成熟的已分化B细胞,在无需使用卵子的情况下,能被重组成一种准胚胎干细胞状态。这项研究成果发表在4月18日《细胞》(Cell)杂志上。
在先前研究中,多能干细胞(iPS)可由成纤维细胞创造出来,成纤维细胞是一种特殊类型的皮肤细胞,能分化成其他类型的皮肤细胞。由于无法分辨这些成纤维细胞是否已完全分化,先前实验中使用的细胞也许分化得比较少,因此更容易转化为如同胚胎干细胞状态的iPS细胞。
汉娜等人通过从成熟B细胞产生iPS细胞开始实验。利用类似于以成纤维细胞制造iPS细胞的方法,研究人员使用反转录病毒将4个基因(Oct4、Sox2、c-Myc与Klf4)转移至细胞的DNA中,成功地将成熟B细胞重组为iPS细胞。不过,研究人员还使用了另外一个因子CCATT/增强子结合蛋白(C/EBPα),来刺激成熟B细胞能被重组为如iPS般的细胞。
与先前成纤维细胞研究而来的iPS细胞一样,来自成熟与非成熟B细胞的iPS细胞能用来制造老鼠。这些来自重组成熟B细胞的老鼠,同成熟B细胞一样缺失了相同部分的DNA,这证明汉娜等人已成功地重组了已完全分化的细胞。
除了证明重组的威力之外,该项研究也为诸如多发性硬化症与Ⅰ型糖尿病等自身免疫疾病提供了功能强大的新的老鼠模型。例如,神经细胞专有的成熟B细胞或T细胞——神经胶质细胞,可重组成iPS细胞,然后用于制造整个免疫系统主要只攻击神经胶质细胞的老鼠,从而为多发性硬化症的研究创造出一种老鼠模型。
聚焦抗禽流感新策略
1918年西班牙大流感的爆发导致3000到5000万人死亡。在被感染患者中,最终的致死原因是急性呼吸困难综合症(ARDS)。这种致死性疾病使肺脏发生严重的损伤。ARDS能够被不同细菌和病毒感染所诱发,但是却不能被化学试剂所诱发。在感染了H5N1禽流感的患者中,大约有50%的人死于ARDS。
一个国际研究组在过去五年对疾病机理进行了研究。该研究队伍包括来自维也纳、斯德哥尔摩、科隆、北京、香港和多伦多以及美国陆军的研究人员。
在发表在4月18日的《Cell》杂志上的新文章中,作者描述了一个关键的损伤途径,该途径在多发性肺损伤中起作用,并且将氧化胁迫与先天免疫直接联系在一起。他们还首次报道了一种常见的分子疾病途径,从而解释了不同的非感染和感染性物质如炭疽、牛传染性胸膜肺炎、SARS和H5N1禽流感如何导致严重的、往往导致死亡的肺脏衰竭。