時(shí)間總是匆匆易逝，轉(zhuǎn)眼間8月份即將結(jié)束了，在即將過去的8月里Nature雜志又有哪些亮點(diǎn)研究值得學(xué)習(xí)呢？小編對此進(jìn)行了整理，與大家一起學(xué)習(xí)。
【1】Nature：科學(xué)家成功逆轉(zhuǎn)大腦干細(xì)胞的衰老過程 有望開發(fā)返老還童新方法
doi：10.1038/s41586-019-1484-9
近日，一項(xiàng)刊登在國際雜志Nature上的研究報(bào)告中，來自劍橋大學(xué)的科學(xué)家們通過研究揭示了隨著年齡增長大腦僵硬程度的增加導(dǎo)致大腦干細(xì)胞功能異常的分子機(jī)制，同時(shí)研究者還開發(fā)出了一種新方法能將老化的干細(xì)胞逆轉(zhuǎn)回年齡健康狀態(tài)；相關(guān)研究結(jié)果有望幫助研究人員理解機(jī)體大腦的老化過程以及如何開發(fā)治療年齡相關(guān)大腦疾病的新型療法。
隨著機(jī)體年齡增加，肌肉和關(guān)節(jié)都會(huì)變得僵硬，這就會(huì)使得日?；顒?dòng)變得更加困難，本文研究表明，我們的大腦也是如此，與年齡相關(guān)的大腦僵硬對大腦干細(xì)胞的功能或許有著重要影響。文章中，研究人員對年輕和老化大鼠的大腦進(jìn)行研究闡明了年齡相關(guān)大腦僵硬對少突膠質(zhì)前體細(xì)胞（OPCs，oligodendrocyte progenitor cells）功能的影響。OPCs是一類對維持正常大腦功能非常重要的大腦干細(xì)胞，其對于髓磷脂的再生也非常重要，髓磷脂是神經(jīng)組織周圍的脂肪鞘，在多發(fā)性硬化癥中髓磷脂的再生常常會(huì)被損傷，機(jī)體老化對這些細(xì)胞的影響常常會(huì)誘發(fā)多發(fā)性硬化癥的發(fā)生，這些細(xì)胞的功能在老化的健康人群中同樣會(huì)下降。
【2】Nature：開發(fā)出泛素剪切技術(shù)，提供關(guān)于泛素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的新見解
doi：10.1038/s41586-019-1482-y
澳大利亞的研究人員是世界上最早接觸到一種了解復(fù)雜變化的新方法的人之一，這些變化控制著蛋白在健康和疾病中如何在我們的細(xì)胞中發(fā)揮功能。這種稱為泛素剪切（ubiquitin clipping）的新型蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)允許人們構(gòu)建蛋白如何被一種稱為泛素化的過程修飾的高分辨率圖譜。這種技術(shù)為理解泛素化在細(xì)胞中的作用提供了新的細(xì)節(jié)水平，并且可能揭示導(dǎo)致包括癌癥、炎癥和神經(jīng)退行性疾病在內(nèi)的一系列疾病的微妙變化，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Nature期刊上。
泛素是一種小分子蛋白，能夠作為單個(gè)單元或一個(gè)更長的直鏈或支鏈與細(xì)胞中的其他蛋白連接在一起，蛋白泛素化可能影響所有的細(xì)胞過程。研究者表示，泛素化可以改變蛋白的功能，從而潛在地改變它們的活性，將它們重定向到細(xì)胞的不同部分，或調(diào)節(jié)它們與其他蛋白的相互作用。泛素化最著名的例子之一是它對特定蛋白進(jìn)行標(biāo)記以便隨后遭受降解，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞中的蛋白水平，但是我們?nèi)缃裰婪核匦盘栟D(zhuǎn)導(dǎo)有許多微妙和復(fù)雜的作用。
【3】Nature：針對RNA轉(zhuǎn)錄和剪接的新觀點(diǎn)！磷酸化調(diào)節(jié)著RNA聚合酶II對不同凝聚物的偏好性
doi：10.1038/s41586-019-1464-0
細(xì)胞通常產(chǎn)生區(qū)室來控制重要的生物功能。細(xì)胞核就是一個(gè)很好的例子；它被核膜包圍著，容納著基因組。然而，細(xì)胞還含有未被膜包圍的較為短暫存在的封閉室，就像水中的油滴。在過去兩年中，這些稱為液滴狀“凝聚物（condensates）”的封閉室已越來越多地被認(rèn)為是控制基因的主要參與者。如今，在一項(xiàng)新的研究中，來自美國懷特黑德生物醫(yī)學(xué)研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)凝聚物在剪接中發(fā)揮作用，其中剪接是確保遺傳密碼準(zhǔn)備轉(zhuǎn)化為蛋白的一個(gè)必不可少的過程。他們還揭示了一個(gè)細(xì)胞機(jī)器的關(guān)鍵部分如何在不同的凝聚物之間移動(dòng)，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Nature期刊上。
研究者表示，凝聚物代表了分子生物學(xué)家對基因控制的思考方式的真正轉(zhuǎn)變，文章中，他們將精力集中在基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄時(shí)發(fā)生的關(guān)鍵轉(zhuǎn)變，其中轉(zhuǎn)錄是基因激活的一個(gè)早期步驟：依據(jù)基因的DNA模板產(chǎn)生RNA。首先，產(chǎn)生RNA所需的所有分子機(jī)器，包括稱為RNA聚合酶II的大型蛋白復(fù)合物，在給定基因上進(jìn)行組裝。隨后，對RNA聚合酶II的特定化學(xué)修飾允許它開始將DNA轉(zhuǎn)錄成RNA。這種從所謂的轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S轉(zhuǎn)錄的過程還涉及另一個(gè)重要的分子轉(zhuǎn)變：隨著RNA分子開始延長，剪接復(fù)合物（splicing apparatus）也必須介入其中并完成它的工作。
【4】Nature：新研究挑戰(zhàn)人胎盤微生物組的存在，但也備受質(zhì)疑
doi：10.1038/s41586-019-1451-5
多年來，科學(xué)家和醫(yī)生都認(rèn)為子宮是無菌的，但隨著基于測序和培養(yǎng)的方法表明胎盤含有相對較小的微生物群落，這種情形發(fā)生了變化。但是，在一項(xiàng)新的研究中，來自英國劍橋大學(xué)的研究人員將胎盤中的少量細(xì)菌存在歸因于實(shí)驗(yàn)室細(xì)菌污染和分娩過程中的細(xì)菌轉(zhuǎn)移。他們作出結(jié)論：除了B族鏈球菌（一種已知的病原體）之外，沒有證據(jù)表明胎盤中存在細(xì)菌，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Nature期刊上。
這項(xiàng)新研究的作者們對來自537例經(jīng)過陰道分娩或剖腹產(chǎn)分娩的胎盤樣本的絨毛進(jìn)行了活檢。他們用一種并未在人體中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌---邦戈?duì)柹抽T氏菌（Salmonella bongori）---刺激胎盤組織作為陽性對照，隨后提取DNA。對其中的80例胎盤樣本，他們進(jìn)行了16S rRNA基因測序和宏基因組分析。對于剩余的胎盤樣本，他們平行地使用了兩種不同的DNA提取試劑盒，隨后對每例胎盤樣本進(jìn)行16S rRNA基因測序以便比較這兩種試劑盒的提取結(jié)果。
【5】Nature：利用人工智能預(yù)測急性腎損傷
doi：10.1038/s41586-019-1390-1
在一項(xiàng)新的研究中，美國和英國的研究人員將人工智能（AI）應(yīng)用于解決檢測住院患者急性腎損傷（acute kidney injury， AKI）的問題，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Nature期刊上；在這篇論文中，他們描述了他們的深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)及其表現(xiàn)如何。
急性腎損傷（AKI）可導(dǎo)致腎臟惡化。在嚴(yán)重的情況下，它可能導(dǎo)致移植需求或死亡。急性腎損傷通常發(fā)生正在醫(yī)院中接受治療的患者身上，并且通常是身體快速下滑的跡象，需要醫(yī)院工作人員采取緊急措施以阻止進(jìn)一步的不可逆腎損傷。在這項(xiàng)新的研究中，這些研究人員想知道是否有可能使用人工智比在醫(yī)院中通常發(fā)生的時(shí)間更早地檢測急性腎損傷的癥狀，從而為患者提供更好的結(jié)果。為此，他們與美國退伍軍人管理局合作。
圖片來源：Nature
【6】Nature：飲食或許真的可以幫助治療癌癥
doi：10.1038/s41586-019-1437-3
飲食已經(jīng)是控制糖尿病和高血壓等疾病的關(guān)鍵部分，但新的研究為越來越多的證據(jù)提供了支持，證明飲食也可以幫助癌癥治療。近日發(fā)表在Nature雜志上的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，限制紅肉和紅雞蛋中發(fā)現(xiàn)的一種氨基酸的攝入量，可以顯著提高小鼠的癌癥治療效果，減緩腫瘤生長。
杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)院副教授、首席研究員Jason Locasale說："這是非常強(qiáng)烈的影響，就像我們看到的藥物起作用一樣強(qiáng)烈。這項(xiàng)研究表明，在很多情況下，藥物本身不起作用，但如果你把藥物和飲食結(jié)合起來，它就會(huì)起作用?；蛘叻派渲委熜Ч缓?，但是如果你結(jié)合飲食，可能就會(huì)有很好的效果。"這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是限制氨基酸蛋氨酸的攝入量，蛋氨酸是幫助癌細(xì)胞生長的單碳代謝過程的關(guān)鍵。
【7】Nature重大進(jìn)展！發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞上新的“別吃我”信號，新的免疫療法即將來臨
doi：10.1038/s41586-019-1456-0
斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的信號，癌癥似乎可以利用這種信號逃避免疫系統(tǒng)的檢測和破壞?？茖W(xué)家們已經(jīng)證明，在植入人類癌癥的老鼠體內(nèi)阻斷這種信號可以讓免疫細(xì)胞攻擊癌癥。阻止其他"不要吃我"的信號已經(jīng)成為其他可能的抗癌療法的基礎(chǔ)。
通常，被稱為巨噬細(xì)胞的免疫細(xì)胞會(huì)檢測到癌細(xì)胞，然后吞噬它們。近年來，研究人員發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)可以告訴巨噬細(xì)胞不要進(jìn)食并摧毀它們。這可以幫助正常細(xì)胞阻止免疫系統(tǒng)攻擊它們，但是癌細(xì)胞利用這些"不要吃我"的信號來躲避免疫系統(tǒng)。研究人員此前已經(jīng)證明，癌癥細(xì)胞利用PD-L1、CD47保護(hù)自己免受免疫細(xì)胞的侵襲。阻斷CD47的抗體正在臨床試驗(yàn)中。以PD-L1或PDL1受體為靶點(diǎn)的癌癥治療正在臨床得到應(yīng)用。
斯坦福大學(xué)的研究人員現(xiàn)在報(bào)告說，他們發(fā)現(xiàn)一種名為CD24的蛋白質(zhì)也可以作為"不要吃我"的信號，并被癌細(xì)胞用來保護(hù)自己。相關(guān)研究成果于7月31日發(fā)表在《Nature》雜志上。Amira Barkal博士是是第一作者。斯坦福干細(xì)胞生物學(xué)和再生醫(yī)學(xué)研究所主任、路德維希癌癥干細(xì)胞研究中心主任、病理學(xué)和發(fā)育生物學(xué)教授Irving Weissman博士是該研究資深作者。
【8】Nature突破：為什么易患肥胖和糖尿??？可能是這些遺傳因素在搗鬼
doi：10.1038/s41586-019-1457-z
在一項(xiàng)包括加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)研究人員在內(nèi)的芬蘭研究中，研究人員利用近2萬人的DNA來識(shí)別可能增加患糖尿病、高膽固醇以及其他疾病和疾病風(fēng)險(xiǎn)的基因突變。這項(xiàng)發(fā)表在Nature雜志上的研究結(jié)果表明，利用基因組測序可以發(fā)現(xiàn)可能會(huì)增加幾種常見健康問題風(fēng)險(xiǎn)的變異，包括心臟病、肥胖和代謝綜合征。研究人員還發(fā)現(xiàn)了可能導(dǎo)致身高和體重低于平均水平的基因差異。
來自加州大學(xué)洛杉磯分校等機(jī)構(gòu)的研究人員表示，他們發(fā)現(xiàn)了26種潛在的有害基因變異。這些變異中有19種要么是唯一的，要么是在研究中調(diào)查的芬蘭人群中發(fā)生的可能性的20倍。研究者表示很明顯在過去的幾年里，如果我們想要確定導(dǎo)致常見疾病或共同特征的基因變異，我們需要對大量人的基因組進(jìn)行測序。而這一想法直到最近幾年才得以實(shí)現(xiàn)。很明顯，我們所認(rèn)為的大型研究可能不足以發(fā)現(xiàn)這些基因變異。最近幾個(gè)世紀(jì)，芬蘭北部和東部的人口一直在孤立地增長，因此他們比美國的人口更加相似或者在更大的歐洲國家，像這樣的基因變異非常罕見。
【9】Nature：p53缺失通過引發(fā)全身炎癥導(dǎo)致乳腺癌轉(zhuǎn)移
doi：10.1038/s41586-019-1450-6
癌癥相關(guān)的全身炎癥與癌癥患者較差的預(yù)后密切相關(guān)。對于大多數(shù)人類上皮性腫瘤類型，高的系統(tǒng)中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞的比率與較差的總體存活率有關(guān)，實(shí)驗(yàn)研究表明，中性粒細(xì)胞與轉(zhuǎn)移之間存在因果關(guān)系。然而，到目前為止研究人員尚不清楚決定腫瘤患者系統(tǒng)性中性粒細(xì)胞炎癥的異質(zhì)性的腫瘤細(xì)胞內(nèi)在機(jī)制。為此，來自荷蘭癌癥研究院等單位的研究人員使用16種不同的乳腺癌基因工程小鼠模型，揭示了癌細(xì)胞固有的p53作為促轉(zhuǎn)移中性粒細(xì)胞關(guān)鍵調(diào)控因子的作用。
研究人員發(fā)現(xiàn)從機(jī)理上講，癌癥細(xì)胞p53缺失會(huì)誘導(dǎo)WNT配體分泌，后者會(huì)刺激腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生IL-1β，從而促使系統(tǒng)性炎癥。利用藥理和遺傳學(xué)手段抑制p53缺失的癌細(xì)胞分泌WNT可以逆轉(zhuǎn)巨噬細(xì)胞生產(chǎn)IL-1β，并抑制隨后的中性粒細(xì)胞炎癥，從而減少轉(zhuǎn)移的形成。
【10】Nature：揭示導(dǎo)致耐藥的ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體的結(jié)構(gòu)，揭示細(xì)胞耐藥性機(jī)制
doi：10.1038/s41586-019-1391-0
幾乎所有的生物體，從細(xì)菌到人類，細(xì)胞膜上都有類似門的蛋白質(zhì)復(fù)合物，可以清除不必要的或危及生命的分子。但這并不總是有利的，因?yàn)樵诩?xì)菌或癌細(xì)胞的情況下，這些復(fù)合物，稱為ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體，也負(fù)責(zé)對抗生素或化療的耐藥性。法蘭克福歌德大學(xué)(Goethe University Frankfurt)和同樣位于法蘭克福的馬克斯o普朗克生物物理研究所(Max Planck Institute of Biophysics)的研究人員，現(xiàn)在已經(jīng)成功解密了該蛋白傳輸機(jī)制的所有階段，相關(guān)研究成果于近日發(fā)表在Nature雜志上。
在過去的五年里，法蘭克福歌德大學(xué)生物化學(xué)研究所的Robert Tampe領(lǐng)導(dǎo)的研究小組投入了大量的精力來制備敏感的膜蛋白復(fù)合物樣品，使它們能夠在膜環(huán)境中通過低溫電子顯微鏡進(jìn)行檢測。低溫電子顯微鏡通過冷凍分子來提供高分辨率的圖像。如果目標(biāo)不僅是生成復(fù)雜分子的清晰圖像，如ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體，而且還要觀察它們的工作狀態(tài)，那么就需要不同階段的快照。Tampe領(lǐng)導(dǎo)的生物化學(xué)家團(tuán)隊(duì)通過向轉(zhuǎn)運(yùn)體提供不同濃度的ATP和ADP來故意觸發(fā)這些過程。沒有ATP的能量供應(yīng)，轉(zhuǎn)運(yùn)體就無法根據(jù)細(xì)胞內(nèi)部和周圍環(huán)境之間的濃度梯度進(jìn)行分子移位。
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