Science杂志最受关注的文章(11月)

【字体: 时间:2018年11月09日 来源:生物通

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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:

Reprogramming normal human epithelial tissues to a common, lethal neuroendocrine cancer lineage

很多癌症会发展成具有很强侵略性的小细胞癌,也称为小细胞神经内分泌癌(SCNC)来抵制治疗。不同的癌症类型是否通过相同途径转变成SCNC细胞还不清楚。

加州大学洛杉矶分校(UCLA )等研究人员在《Science》发表文章,结果表明相同的致癌因子会使正常的肺和前列腺上皮细胞转变为SCNC细胞,发现了晚期前列腺癌和肺小细胞癌的共同发展过程。这些共同的分子机制可以开发治疗前列腺癌和肺癌的药物,以及治疗几乎任何器官的至今还无法治疗的SCNC的药物。

关键发现:前列腺和肺细胞在健康时有着非常不同的基因表达模式,但是当它们转化成小细胞癌时,几乎具有相同的模式。研究表明,不同类型的小细胞瘤的演变相似,即使它们来自不同的器官。

侵袭性前列腺癌和肺癌竟是由共同机制驱动的!

The paraventricular thalamus is a critical thalamic area for wakefulness

丘脑很早就被推测与觉醒维持密切相关,临床报告也表明,卒中所致的丘脑受损可引起病人出现严重的嗜睡,甚至昏迷。但丘脑中包含三十余个核团,究竟是哪个核团对觉醒维持起关键作用?

胡志安课题组首先观察了睡眠/觉醒不同时期丘脑c-fos(反映神经元兴奋性的一种蛋白)的表达模式,发现位于丘脑中线核群的PTV的活动与觉醒关联紧密,研究人员进一步采用多通道放电和光纤钙成像记录技术,发现在睡眠向觉醒转换过程中,PVT的兴奋性显著增高,且在觉醒期间持续存在高兴奋性活动。

基于此,课题组提出丘脑室旁核是丘脑中维持觉醒的关键核团这一猜想。后续采用化学遗传学技术短时抑制PVT谷氨酸神经元,发现可明显降低觉醒量;采用白喉毒素特异性杀死PVT谷氨酸神经元或兴奋性毒素损毁PVT,可引起持续性的觉醒损害。

陆军军医大学胡志安课题组在《Science》撰文揭示觉醒维持的关键机制

Molecular, spatial and functional single-cell profiling of the hypothalamic preoptic region

两位科学家利用先进的成像技术,在2mm×2mm×0.6mm的脑块中检测了超过100万个细胞,不仅识别了70多种不同类型的神经元,而且还精确定位细胞所在的位置及其各种功能。

“这让我们能够详细了解大脑的细胞,分子和功能组织——之前还没有人将这三者结合起来,”Dulac说,“这项工作本身就是一项突破,因为我们现在以前所未有的方式解析了一些行为,但其真正的意义在于,这种技术可以被用于研究大脑任何区域的任何功能。”

庄小威实验室开发了完美的工具(Multiplexed Error-Robust Fluorescence In-Situ Hybridization,简称MERFISH)。这一技术可以在单细胞水平上实现空间分辨的高度多重化RNA分析,打破了目前的技术限制。

“这种方法的一个重要特性是可以让成像的基因数量和成像轮次数呈指数增长。如果你想分析10,000个基因,你可以尝试徒手方法,一次做一个,但当然没有人会尝试过。MERFISH方法非常强大,因为它可以让我们成像并区分大约10轮成像中成千上万不同的RNAs。”

“大脑中有一些区域已经被研究过了,比如皮质,从中科学家们发现细胞是以特定的方式组织的,但是对于很多大脑其它区域,我们还不知道组织原则,”Dulac说,“我们在这项研究中关注的区域,就是下丘脑,这是一个重要的大脑区域,可以控制口渴,喂养,睡眠和社交行为,如育儿和生育,但我们不知道这种结构是怎样组织的。”

为了解开这个谜团,研究人员将MERFISH与单细胞RNA测序(scRNAseq)结合在一起,从而能对细胞的基因表达谱进行无偏序量化。“这不仅能在下丘脑中分类细胞类型,而且还提供了这些细胞类型的分子特征,并方便MERFISH成像基因组的选择,”庄小威说。

基于这些分子特征和其他具有重要功能的基因,他们使用MERFISH同时对整个下丘脑视前区域的150多个基因进行成像,原位识别细胞类型,创建细胞所在位置的空间图。

两位著名女科学家Science发布重大成果:打开大脑这个“黑匣子”

An electron transfer path connects subunits of a mycobacterial respiratory supercomplex

作为全球头号传染性疾病,结核病的致病菌结核分枝杆菌近年来表现出日渐严重的耐药性,耐多药结核甚至极端耐药结核已经成为威胁人类健康的重大挑战。切断致病菌的能量补给“线路”,使其“饥饿致死”,成为一种应对耐药结核的新思路。然而,“摸清”致病菌的能量代谢路径至关重要。近日,南开大学饶子和院士团队联合国内外多家科研机构开展的一项研究,破解了结核分支杆菌能量代谢的奥秘,为抗击耐药结核的新药研发奠定了重要基础。美国东部时间10月25日下午,该成果论文以研究长文的形式在线发表于国际顶级学术期刊《科学》(Science)上。北京时间26日下午,饶子和院士在南开大学省身楼举办的发布会上介绍了这一重大科学进展。

饶子和院士团队的这项工作基于分枝杆菌能量代谢系统呼吸链超级复合物的高分辨率(3.5 Å)冷冻电镜结构,揭示了生命体内一种新的醌氧化与氧还原相偶联的电子传递机制。同时,也是首次通过结构生物学的研究,发现超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)直接参与呼吸链系统氧化还原酶超级复合物的组装,并协同工作的现象。

Piezo1 and Piezo2 Are Essential Components of Distinct Mechanically Activated Cation Channels

Scripps研究所最近发表在《Science》杂志上的文章确定了两种感知血压并帮助控制压力感受器反射的蛋白质,这项研究首次揭示了“机械转导(mechnotransduction)”或压力变化感知的细胞内运作。

“严格控制血压对健康至关重要,”文章一作博后学者Wei-Zheng Zeng说。“压力感受器神经元能敏锐地感知血压,但是,一百多年来,压力感受器如何感知血液一直是个谜。”

PIEZO1和PIEZO2蛋白最初由本文通讯作者Scripps 教授Ardem Patapoutian博士发现。在过去的几年里,Patapoutian实验室陆续发现PIEZOs可以感知肺部压力和不同轻重的触摸,PIEZO1甚至能帮助红细胞维持形状。

由于感受器神经元表达PIEZO1和PIEZO2基因,科学家怀疑它们可能是压力感受器反射的参与者之一。事实上,在最新小鼠模型实验中,科学家们发现这两种PIEZO都是利用反射维持血压所必需的。Science回答世纪血压之谜

(生物通)









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