Science杂志最受关注的文章(1月)

【字体: 时间:2017年01月20日 来源:生物通

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  Science将“发现引力波”评为2016年最重要科技突破。引力波的发现应验了100年前爱因斯坦的预测,并为人类探索宇宙的引力波天文学开辟了新的道路。

  

生物通报道:美国的《Science》杂志由爱迪生投资创办,是国际上著名的自然科学综合类学术期刊,与英国的《Nature》杂志被誉为世界上两大自然科学顶级杂志。Science杂志主要发表原始性科学成果、新闻和评论,许多世界上重要的科学报道都是首先出现在Science杂志上的,比如艾滋病与人类免疫缺陷病毒之间的关系,标志性基因组研究成果等。Science杂志近期下载量最多的文章包括:

Breakthrough of the Year 2016

Science将“发现引力波”评为2016年最重要科技突破。引力波的发现应验了100年前爱因斯坦的预测,并为人类探索宇宙的引力波天文学开辟了新的道路。

杀死衰老细胞葆青春:今年2月发表的一项动物研究显示,清除衰老细胞能使小鼠的器官更加健康,从而使寿命延长超过20%。同一个研究小组10月还报告说,清除衰老细胞能帮助小鼠减少动脉硬化斑块的形成。

猿类“读心术”:研究人员利用黑猩猩、倭黑猩猩和猩猩开展的一项研究显示,猿类可能也能揣测“他人”的心思,甚至知道“他人”的看法是不正确的,这意味着猿类与人类的相似之处可能超出了我们此前的认知。

设计人工蛋白:科学家已学会设计并合成非天然的蛋白质,为开发新药物与材料打下基础。

纯体外培育卵子:日本研究人员利用实验鼠的诱导多功能干细胞,首次全程在体外培育出正常卵子,并且通过人工授精获得健康后代。

走出非洲:3个独立的研究显示,非洲以外的大多数人群的祖先都可以追溯至数万年前的一波走出非洲的大迁徙。

手持式测序仪:英国牛津纳米孔公司利用一种名为纳米孔的突破性技术开发出手持式DNA测序仪。与现有技术相比,这种测序方法更加便捷、廉价。

Structure of a yeast step II catalytically activated spliceosome

清华大学生命学院施一公教授研究组于《科学》(Science)杂志就剪接体的结构与机理研究再发长文(Research Article),题为《酵母剪接体处于第二步催化激活状态下的结构》(Structure of a Yeast Step II Catalytically Activated Spliceosome),报道了酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)剪接体在即将开始第二步剪接反应前的工作状态下的三维结构,阐明了剪接体在第一步剪接反应完成后通过构象变化起始第二步反应的激活机制,从而进一步揭示了前体信使RNA剪接反应(pre-mRNA splicing,以下简称RNA剪接)的分子机理。

由于真核生物中的基因编码区中存在不翻译成蛋白质的序列(称为内含子),染色体DNA转录出来的前体mRNA(pre-mRNA)并不直接参与蛋白质翻译,而是需要先将其中的内含子片段去除,才能进入核糖体进行蛋白质合成。内含子的去除需要通过两步转酯反应来实现:首先,位于内含子序列中下游被称为分支点(branch point sequence)的序列中有一个高度保守的腺嘌呤核苷酸(A),其2’羟基亲核攻击内含子5’末端的鸟嘌呤(G),于是第一步反应发生,形成套索结构;然后,5’外显子末端暴露出的3’-OH向内含子3’末端的鸟嘌呤发起攻击,第二步反应发生,两个外显子连在一起。通过这两步反应,前体信使RNA中数量、长度不等的内含子被剔除,剩下的外显子按照特异顺序连接起来从而形成成熟的信使RNA(mRNA)。清华大学施一公年底再发Science文章:六篇文章把一个故事说完整

RNA interference is essential for cellular quiescence

在我们星球上99%以上的细胞都处于一种静息休眠的状态,随便抓起一把土,这其中就包含着数以千计的微生物,把其中任何一种放到培养基中几乎都不会生长。这些细胞具有新陈代谢活性,也就是说它们是活的,但是它们并不会分裂,而且它们保持在一种相对“安静”的状态,除非在特定的条件下刺激它们,才有可能重新进入细胞周期,开始分裂。

此外,事实上我们体内的一些最重要的细胞,如干细胞,适应性免疫细胞,和卵母细胞都是静止休眠的。而分裂的细胞虽然所占比例非常小,但是关注的焦点,因为它们带着我们进入下一代,而且当复制出现异常的时候,还会导致癌症发生,这些维持机体疾病功能的细胞变成了威胁生命的武器。

近期来自冷泉港实验室的Robert A. Martienssen研究组发现了静止细胞与活跃细胞的一个新奥秘,他们指出在细胞进行DNA复制,和DNA转录成RNA之间存在一种微妙的“战斗”。Science重磅成果:RNAi是细胞平衡的一种必要手段

Systematic mapping of functional enhancer-promoter connections with CRISPR interference

High-resolution interrogation of functional elements in the noncoding genome

这两篇是同系列文章:来自麻省理工学院,Broad研究院等处的研究人员利用一个大型单导向RNA(sgRNA)文库,发现了影响癌症患者耐药性的基因的非编码调控元件,这一重要的发现公布在9月29日的Science杂志上,同期杂志的另外一项独立研究采用了一种高通量 CRISPRi 筛选技术,也在距离两种疾病相关基因1Mb(兆碱基)处发现了非编码元件。

这两项研究延伸了CRISPR在基础研究中的应用,分别扩展了 CRISPRi和 CRISPR/Cas9 非编码基因组筛选的应用范畴。

在第一项研究中,Broad研究院的张锋研究组采用18,000 sgRNAs文库在三个基因(CUL3,NF1 和 NF2)周围100个碱基范围内完成了一项715个碱基的CRISPR/Cas9 筛选。从中他们发现一些非编码位点,这些位点如果发生突变,就会导致其中一个基因表达量降低。

第二项研究中,著名遗传学家Eric Lander等人利用98,000 sgRNA文库范畴的 CRISPRi筛选技术,分析了MYC 和 GATA1 基因周围1.29 兆碱基序列。

Deficiency of microRNA miR-34a expands cell fate potential in pluripotent stem cells

清华大学校友,加州大学伯克利分校的分子生物学家何琳(Lin He)曾于2009年荣获美国麦克阿瑟基金会“天才奖”,这一奖项旨在表彰在社会发展中发挥重要作用的创造性人才,何教授因在miRNA对肿瘤形成与治疗中影响方面的研究而荣获此奖,她的研究组一直致力于miRNA的研究,1月12日也在Science杂志上发文,发现了一种miRNA:miR-34a 在决定多能干细胞命运方面的重要作用:去除这种特殊miRNA,可以诱导内源性逆转录病毒的表达,改变细胞命运。

多能干细胞能够产生所有胚胎细胞系,但是到现在为止,科学家很少能操纵诱导多能干细胞(iPSC)和胚胎干细胞(ESC)产生胚胎外细胞类型,例如胎盘细胞。正常的受精卵能够形成胚外组织和胚胎组织,当胚胎干细胞从小鼠或人类胚胎中收获时,这些细胞就已经被确定了身份,要么转化成为胚胎,要么转化成为胚外细胞系。

这项最新研究发现从干细胞中去除一个特定的microRNA:miR-34a,就可以启动一个分子途径诱导内源性逆转录病毒,同时使iPSC和ESC在培养皿中始终形成胚外细胞。这一结果表明至少在体外,特殊的非编码RNA与基因组中的病毒元件协同工作,会限制干细胞潜力,如果去除这一因素,就能解除这种限制。一种miRNA能改变细胞命运

A transcription factor hierarchy defines an environmental stress response network

我们都知道,当植物缺水时,它们的叶子会枯萎,它们开始看起来干干的。但是在分子水平上发生了什么呢?

最近,美国索尔克研究所的科学家们,在这个问题的答案上实现了重大飞跃,这对于帮助农作物适应干旱及其他气候相关压力源,是至关重要的。最新的研究表明,在面对环境困境时,植物会使用一小组蛋白质作为“指挥员”,来管理它们对压力的复杂响应。解析植物缺水的分子机制

Distribution and clinical impact of functional variants in 50,726 whole-exome sequences from the DiscovEHR study

Genetic identification of familial hypercholesterolemia within a single U.S. health care system

在同类研究中规模最大的一项研究中,一个研究小组将50000多人的基因组数据与他们的电子健康记录联系了在一起,并确定了潜在的新致病基因。该数据进一步表明,大约250人中就有1人可能携带一种基因变异,使他们处于心脏病发作和中风的风险,但是却没有得到足够的治疗。

欧洲和美国的几个项目已经从大量的参与者中收集到了DNA,并将这些数据与临床信息结合起来,以寻找基因突变与疾病和特征之间的联系。但是迄今为止,这些研究只找到了常见的遗传标记,而不是非常罕见的变异,它们对疾病风险的影响更大。这些研究并不是跟所有参与者都分享DNA结果。

为了寻找罕见的疾病突变,并将患者的DNA结果合并入医疗保健系统,宾夕法尼亚丹维尔Geisinger卫生保健系统和纽约塔里敦Regeneron制药公司,测定了50726名Geisinger患者的外显子。志愿者们大多来自宾夕法尼亚农村,其中有98%的人有欧洲血统,平均年龄61岁,他们已经同意分享他们的电子医疗记录,用于长期健康研究。

就像以前的研究一样,研究人员发现,大多数人有一些突变,可能会使一个基因的拷贝无效,每个人都有一个中位数为21的罕见预测的“功能丧失”突变。有些具有潜在的医疗兴趣,因为病人医疗记录的分析表明,它们影响一些血液标志物或其他与疾病有关的性状。50000多个基因组分析确定新的致病基因

(生物通:万纹)

 

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