4月18日《Cell》文章精选

　　

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。

为了鉴定这些途径，研究人员分析了来自死亡感染者和动物的大量组织样本。禽流感和SARS罹难者在香港进行检测，而美国军方则提供了感染了炭疽热和牛传染性胸膜肺炎的动物样本。检测结果显示，所有的ARDS样本的细胞中都存在大量的氧化产物。根据这些发现，研究人员证实氧化胁迫是最终导致肺脏衰竭的共同“扳机”。为了阐明这个完整的途径，IMBA的Yumiko Imai发明了若干小鼠模型。她现在已经证实一种叫做TLR4（Toll-like receptor 4）的分子负责启动这个关键的信号途径。（生物通雪花）