《Nature》9月最受关注的五篇论文

【字体: 时间:2019年09月12日 来源:生物通

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  个研究小组发现了一种额外的,以前未知的机制,耐药性在肠道细菌中传播,这不依赖于抗生素的使用。

  

英国著名杂志《Nature》周刊是世界上最早的国际性科技期刊,自从1869年创刊以来,始终如一地报道和评论全球科技领域里最重要的突破。其办刊宗旨是“将科学发现的重要结果介绍给公众,让公众尽早知道全世界自然知识的每一分支中取得的所有进展”。近期《Nature》下载论文最多的十篇文章(2019年8月10日 ~ 2019年9月11日):

Salmonella persisters promote the spread of antibiotic resistance plasmids in the gut

细菌对常见抗生素的耐药性越来越强。通常,抗性是由抗性基因介导的,抗性基因可以简单地从一个细菌群跳到另一个细菌群上。一种常见的假设是抗性基因主要在使用抗生素时传播,这由达尔文理论支持:只有在实际使用抗生素的情况下,抗性细菌才具有优于其他细菌的优势。在无抗生素的环境中,抗性细菌没有优势。这就解释了为什么健康专家担心过量使用抗生素并要求对其使用进行更多限制。

然而,由苏黎世联邦理工学院和巴塞尔大学的科学家领导的一个研究小组发现了一种额外的,以前未知的机制,耐药性在肠道细菌中传播,这不依赖于抗生素的使用。

 “限制使用抗生素非常重要,而且确实是正确的做法,但仅靠这一措施并不足以阻止耐药性的蔓延,”文章作者Médéric Diard说,“如果你想控制抗性基因的传播,你必须先从抗性微生物开始,防止它们通过更有效的卫生措施或疫苗接种传播。” Diard与苏黎世联邦理工学院微生物学教授Wolf-Dietrich Hardt一起领导了该研究项目。

在对小鼠的实验中,研究人员证明,肠道中的休眠沙门氏菌可以将其抗性基因传递给同一物种的其他个体细菌,甚至传递给其他物种,例如来自正常肠道菌群的大肠杆菌。他们的实验表明,一旦它们从休眠状态中醒来,遇到其他易受基因转移影响的细菌,那些persisters就能非常有效地分享它们的抗性基因。

“通过利用它们的宿主细菌,抗性质粒可以在转移到其他细菌之前在一个宿主中存活很长时间。这加速了它们的传播,”Hardt解释说。更重要的是要注意无论抗生素是否存在,这种转移都会发生。

研究人员现在希望将他们的发现用于小鼠,并在经常遭受沙门氏菌感染的家畜(如猪)中更密切地探索这些发现。科学家们还想研究是否有可能通过益生菌或接种沙门氏菌疫苗来控制牲畜种群的耐药性传播。

BCAA catabolism in brown fat controls energy homeostasis through SLC25A44

一项最新研究发现棕色脂肪(brown fat)可能有助于预防肥胖和糖尿病。这项研究解开了20多年来关于棕色脂肪的谜团,增加了我们对棕色脂肪在人类健康中的作用的认识,并可能有助于研发治疗肥胖和2型糖尿病的新药物。

对哺乳动物而言,脂肪组织在全身能量平衡中起着关键作用。它主要以两种形式存在:白色脂肪主要作为能量储存器,而棕色脂肪有助于体温调节。其中棕色脂肪在产生体热和燃烧储存能量方面发挥着不可或缺的作用,而且其存在与较低的体重和改善的血糖水平有关,使其成为糖尿病,肥胖和其他代谢疾病潜在治疗的研究目标。

科学家们在人体颈部,锁骨,肾脏和脊髓等区域都发现了棕色脂肪,如果处于较低温度时,棕色脂肪能利用血液中的糖和脂肪在体内产生热量。

在最新这篇论文中,研究人员发现棕色脂肪还可以帮助人体过滤,并从血液中去除支链氨基酸(BCAAs)。 这类氨基酸包括亮氨酸,异亮氨酸和缬氨酸,一般存在于鸡蛋,肉类,鱼类,鸡肉和牛奶等食物中,也存在于一些运动员和想要增加肌肉质量的人使用的补充剂中。

Metastatic-niche labelling reveals parenchymal cells with stem features

一项最新研究显示,紧邻肿瘤周围的健康细胞变得更像干细胞并支持癌症生长。这一发现公布在Nature杂志上。

这一发现是由Francis Crick研究所的Ilaria Malanchi领导完成,他们开发了一种新技术,研究肿瘤周围的组织,也就是肿瘤微环境,这些微环境会影响癌症的生长和扩散,以及治疗反应。

“我们的新技术使我们能够以前所未有的精确度分析肿瘤微环境中细胞的变化,”Ilaria说,“这有助于我们了解这些变化如何与肿瘤生长和转移产生关联的,从而制定更好的策略来治疗这种疾病。”

“我们发现肿瘤微环境中的非癌细胞会回归到干细胞状态,这能支持癌症生长。通过‘腐蚀’邻居,癌症改变了当地环境,支持其自身的生存。”

这种新技术依赖于一种癌细胞,这种癌细胞经过工程改造可释放出穿透细胞的荧光蛋白,并被其邻近的细胞吸收。研究人员可以鉴定这些颜色标记的细胞,与未与肿瘤接触的其他(未标记的)细胞进行比较。 Ilaria实验室的研究人员在小鼠中使用这种方法来研究已经扩散到肺部的乳腺癌周围的细胞。实验室的数据证实标记的细胞与未标记的细胞产生了不同的蛋白质。

Neuronal vulnerability and multilineage diversity in multiple sclerosis

一项新研究指出随着年龄的增长,大脑会越来越僵化,导致脑干细胞功能出现障碍,研究人员发现了一种将老年干细胞转变为年轻干细胞,恢复健康状态的新方法。

Wellcome-MRC剑桥干细胞研究所(剑桥大学)的多学科研究团队为此深入研究了年轻和衰老的大鼠大脑,希望能了解年龄相关的脑硬化对少突胶质细胞祖细胞(OPCs)功能的影响。

这是一种脑干细胞,对于维持正常的大脑功能和髓鞘的再生至关重要,髓鞘是围绕我们神经的脂肪鞘,在多发性硬化症(MS)中出现损伤。年龄对这些细胞的影响有助于MS,但它们的功能在健康人中也随着年龄增长而下降。

为了确定老年OPCs的功能丧失是否可逆,研究人员将老年大鼠的OPCs移植到年轻大鼠的海绵状大脑中。结果发现老年脑细胞恢复了活力,开始表现得更有活力,像是年轻的细胞!

在进一步研究中,研究人员在实验室开发了具有不同僵化程度的新材料,让它们在受控环境中生长,研究大鼠脑干细胞。这些材料经过精心设计,具有与年轻或年老大脑相似的柔软度。

为了充分了解大脑柔软度和刚度如何影响细胞行为,研究人员分析了一种在细胞表面发现的蛋白质:Piezo1,它可以感知细胞周围环境是软的还是僵硬的。

Structural basis of assembly of the human TCR-CD3 complex

T细胞是脊椎动物适应性免疫系统的关键细胞,在病毒感染、癌症以及自体免疫疾病中起着关键作用。T细胞免疫反应包括由TCR首先识别抗原呈递细胞(APC)上结合了抗原肽的MHC复合物(pMHC),然后TCR通过其结合的共受体(CD3)将抗原信号传递到CD3的ζ亚基的胞内ITAM区域,进而启动T细胞内级联免疫信号通路杀死病原感染细胞或肿瘤细胞。

大多数成熟T细胞(约95%)的TCR由通过二硫键相连的α和β两条异二聚体肽链组成,TCRα/β的可变区(Vα和Vβ)负责识别抗原信号,TCRα/β与含有γ/ε、δ/ε’和ζ/ζ’六个亚基进行信号传递的共受体CD3组成TCR-CD3受体复合物,该复合物决定着T细胞的发育、激活以及对病原的免疫反应。在过去的二十年中,人们对TCR胞外可变区如何识别各种抗原进行了很深入的研究,但作为细胞免疫基础科学问题之一的TCR-CD3复合物组装以及信号转导的结构基础仍然未知。

哈尔滨工业大学生命学院黄志伟课题组在《自然》(Nature)上在线发表了题为《人T细胞受体-共受体复合物组装的结构基础》(Structural basis of assembly of the human TCR-CD3 complex)的研究文章(Article)。该研究首次解析了人T细胞受体-共受体(TCR-CD3)复合物(包含全部8个亚基)的高分辨率冷冻电镜结构,通过对结构分析,揭示了TCR和CD3亚基在膜外侧以及膜内识别、组装成功能复合物的分子机制,从而回答了免疫领域关于T细胞受体结构的基础科学问题,而且对解析T细胞活化的分子机制具有重要的科学意义,同时也为开发基于T细胞受体的免疫疗法提供关键结构基础。

研究中首先对不同人的细胞库进行筛选确定研究的目标TCR复合物,接着寻找到合适的化学交联剂用于纯化蛋白复合物样品,接着通过冷冻电镜解析了第一个来源于人的TCRα/β-CD3复合物的3.7 Å的高分辨率结构。
(生物通)












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