Science杂志最受关注的文章(11月)

【字体: 时间:2019年11月15日 来源:生物通

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  研究人员展示了如何应用这种方法来研究70名罕见病患者的RNA-seq数据。他们确诊了之前的一项诊断结果,并提出了几个病例的新诊断结果。

  

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:

Genetic regulatory variation in populations informs transcriptome analysis in rare disease

纽约基因组中心、哥伦比亚大学等机构的研究人员近日在《Science》杂志上发文,称RNA测序数据有助于发现罕见的遗传变异。他们开发出一种新颖方法,能够通过了解两个等位基因的表达失衡来诊断罕见疾病。

文章的第一作者、斯克里普斯转化科学研究所的Pejman Mohammadi博士表示,出现罕见疾病时,罕见的遗传变异通常会出现在一个拷贝上。查看一群人的每个基因就能了解亲本拷贝之间有多少变异是ok的。“如果母本拷贝的表达量比父本拷贝高得多,那么我们可以假设其中一个带有突变,”他说。

这个过程不一定能够说明哪个变异是引发疾病的原因。不过,它可以让人们关注某些基因,从而开展下一步的分析。在这篇论文中,研究人员展示了如何应用这种方法来研究70名罕见病患者的RNA-seq数据。他们确诊了之前的一项诊断结果,并提出了几个病例的新诊断结果。

Itaconyl-CoA forms a stable biradical in methylmalonyl-CoA mutase and derails its activity and repair

全世界有将近18亿人感染结核分枝杆菌(Mtb),这是一种常见,且有可能致命的细菌,每年引起数百万例结核病。这种细菌已经与人类共同进化了数千年,为自己设计了从人类宿主中截取养分的方法,同样人类也进化出了复杂的反击方式。

密歇根大学医学院,哈佛大学的研究人员在最新一项研究中发现了一种特殊的机制:免疫系统使用的一种名为“衣康酸酯(itaconate)”的武器对抗结核杆菌。

针对结核杆菌的研究已经很多年,但最近科学家们才发现免疫系统在受到攻击时,会大量产生衣康酸酯。但到目前为止,衣康酸酯如何解除引起疾病的细菌武装还是一个谜。

Mtb隐藏在人体免疫细胞内,利用胆固醇获取生长和增殖所需的能量。在此过程中,细菌会产生一种有毒的中间体,称为丙酸酯,这种物质必须将其清除。

清除丙酸酯的一种方法依赖于源自人宿主的维生素B12。“B12是一种非常有趣的维生素,因为它是我们细胞所需浓度非常低的一种维生素,也许是维生素中最低的一种,但它对生命至关重要,”文章通讯作者,生物化学家Ruma Banerjee博士说。

Cryo-EM structures of the human cation-chloride cotransporter KCC1

Palmitoylation of NOD1 and NOD2 is required for bacterial sensing

在第一篇文章中,浙江大学医学院郭江涛课题组解析了这类蛋白质中的一个成员——人源钾-氯共转运蛋白KCC1的2.9埃的高分辨率冷冻电镜结构,揭示了钾离子和氯离子的结合位点,提出一个钾-氯共转运机理的模型,这将为相关的疾病治疗和药物设计提供新的视角。

人体细胞内的钾、钠、氯等离子稳态是受到严格调控的,离子稳态一旦失衡,就会导致高血压、抑郁、癫痫等一系列疾病。而在细胞膜上,有一类被称为阳离子-氯离子共转运蛋白的蛋白质,可以带着离子进入和离开细胞,从而有效调控细胞内的离子稳态。不过长期以来,由于缺乏精确的结构信息,人们对这类蛋白的工作机理还不甚了解。

课题组获得了两套2.9埃高分辨率的KCC1的三维结构。 “这项工作首先得益于近年来的冷冻电镜技术的发展;刘斯和常圣海在蛋白样品制备和数据收集处理方面的经验和决心是课题取得进展的关键因素。”郭江涛这样评价道。

分析了KCC1的高分辨率三维结构后,研究人员发现KCC1是以二聚体的形式存在,它的跨膜区与胞外区均参与了二聚体的形成。在KCC1结构中,研究人员鉴定出一个钾离子和两个氯离子的结合位点;结合离子转运实验、分子动力学模拟、结构比较等方法,该研究阐明了KCC1以1:1的比例同时同向转运钾离子和氯离子的分子机理。

第二篇文章中,浙江大学医学院基础医学系Dante Neculai教授团队研究发现,NLR家族的两个重要受体蛋白NOD1和NOD2能够在棕榈酰转移酶ZDHHC5的作用下发生棕榈酰化修饰,从而介导细菌性炎症信号通路的发生。这一发现有效地连接起科学机理与临床问题,未来在诊断和治疗上或有重要价值。

Dissecting primate early post-implantation development using long-term in vitro embryo culture

虽然灵长类动物早期胚胎发育与人高度相似,但对于灵长类动物着床后胚胎发育的研究依然难以开展,人力物力花费巨大,为了深入探索灵长类胚胎着床后发育过程中的分子机制,研究团队实现了食蟹猴胚胎体外20天的培养,培养胚胎呈现出了与体内发育胚胎高度一致的形态学与基因表达特征。

结合胚胎体外培养系统和单细胞多组学测序技术,研究团队在受精9天后对体外培养胚胎进行了测序,通过细胞谱系及分子轨迹变化分析,研究人员系统研究了上胚层细胞 (epiblast) 多能性动态变化过程,揭示了氧化磷酸化途径在naïve多能性维持中的作用;滋养层谱系的单细胞转录组数据显示了滋养层谱系的分化路径,并表明小鼠中公认的滋养层干细胞marker CDX2在灵长类早期胚胎发育中表达并不能维持,对灵长类滋养层发育提出了新的见解;研究结果同时揭示了灵长类着床后胚胎发育中不同细胞谱系间的相互作用,为进一步理解着床后胚胎发育微环境 (niche) 的重要作用提供了新的思路。

更为重要的是,研究结果揭示了羊膜上皮是潜在的原始生殖细胞起源地,但是也不排除epiblast来源。尽管还需要进一步深入细致的机制研究进行证实,但当前研究结果对灵长类PGC的早期起源提供了新的见解。

(生物通)


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