2018年10月19日Science期刊精華

本周又有一期新的Science期刊（2018年10月19日）發(fā)布，它有哪些精彩研究呢？讓小編一一道來。
 

圖片來自Science期刊。

1.Science：修復面部缺陷有戲！發(fā)現(xiàn)神經(jīng)嵴細胞從頭部后面遷移到前面
doi:10.1126/science.aau3301; doi:10.1126/science.aav3376

諸如腭裂和面部麻痹之類的面部缺陷占所有出生缺陷（每年320萬例）的三分之一，并且是嬰兒死亡的主要原因。在一項新的研究中，來自英國和西班牙的研究人員發(fā)現(xiàn)形成面部特征的胚胎干細胞，稱為神經(jīng)嵴細胞（neural crest cell），使用一種意想不到的機制，從頭部后面移動到前面，從而定植在面部中。這一發(fā)現(xiàn)可能有助于了解面部缺陷是如何形成的，從而讓人們更接近一步修復胚胎中的顱面畸形（craniofacial malformation）。這種新的機制可能在其他的涉及細胞運動的過程（比如轉移過程中的癌癥浸潤或傷口愈合）中起著重要的作用，這可能為開發(fā)出新的療法鋪平了道路。相關研究結果發(fā)表在2018年10月19日的Science期刊上，論文標題為“Supracellular contraction at the rear of neural crest cell groups drives collective chemotaxis”。論文通信作者為英國倫敦大學學院細胞與發(fā)育生物學教授Roberto Mayor。論文作者為倫敦大學學院的Adam Shellard和 András Szabó。

這些研究人員研究了青蛙和魚類的胚胎，這是因為它們的神經(jīng)嵴細胞的行為方式與人類相似，而且它們的運動經(jīng)常用于研究癌癥擴散。此外，能夠在不造成傷害的情形下研究青蛙和魚類的胚胎發(fā)育。通過利用光遺傳學技術，他們使用光來控制神經(jīng)嵴細胞簇的行為。在鑒定出包圍著神經(jīng)嵴細胞簇的可拉伸的肌動球蛋白環(huán)（actomyosin ring）以及這種肌動球蛋白環(huán)發(fā)生收縮從而導致神經(jīng)嵴細胞簇移動之后，他們發(fā)現(xiàn)位于胚胎后面的神經(jīng)嵴細胞接受激光束照射時，它們在肌動球蛋白環(huán)的作用下發(fā)生收縮，從而向面部移動。

2.Science：重大突破！揭示一種新的炎癥控制機制
doi:10.1126/science.aan8423; doi:10.1126/science.aav3477

在遭受感染或組織損傷后，炎癥性免疫反應攻擊這種感染并修復受損組織。然而，有時過量的炎癥會產(chǎn)生相反的效果：在一種稱為免疫病理反應（immunopathology）的過程中，這會增加組織損傷。如今，在一項新的研究中，來自西班牙心血管病研究中心（Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares, CNIC）的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的炎癥控制機制，它展示了如何控制由這種炎癥性免疫反應造成的組織損傷。相關研究結果發(fā)表在2018年10月19日的Science期刊上，論文標題為“DNGR-1 in dendritic cells limits tissue damage by dampening neutrophil recruitment”。論文通信作者為西班牙心血管病研究中心的David Sancho和Carlos del Fresno。

Sancho說，“*到達感染或炎癥部位的免疫細胞是中性粒細胞，而且這些細胞的任務是消除這個問題的根源。然而，中性粒細胞非常具有破壞性，不僅作用于傳染性病原體，而且也破壞受損組織。由我們自己的防御系統(tǒng)造成的這種組織損傷稱為免疫病理反應。因此，理解我們的免疫系統(tǒng)如何能夠控制中性粒細胞炎癥反應從而阻止它破壞我們自己的組織是很重要的。這項新的研究證實中性粒細胞浸潤到組織中是由樹突細胞控制著的。這些樹突細胞在指導T淋巴細胞的特異性反應中發(fā)揮重要作用是*的。這項新的研究表明，樹突細胞調(diào)節(jié)中性粒細胞浸潤有助于避免過度的組織損傷。”

del Fresno說，“樹突細胞通過釋放趨化因子Mip-2等因子吸引中性粒細胞進入炎性病灶（inflammatory focus）。與此同時，這些樹突細胞也表達表面受體DNGR-1。這種細胞表面分子通過識別僅在細胞遭受損傷或發(fā)生“破裂”時才能接觸到的細胞成分來檢測組織損傷。當DNGR-1檢測到受損組織時，它會降低樹突細胞產(chǎn)生Mip-2的能力，從而限制中性粒細胞浸潤到受損器官中。這種機制阻止可能危及生命的組織損傷擴大。”

3.Science：重磅！將人干細胞植入到人造小鼠卵巢中產(chǎn)生人卵子前體細胞
doi:10.1126/science.aat1674; doi:10.1126/science.aav3479

在一項新的研究中，來自日本多家研究機構的研究人員利用人類干細胞成功地在人工小鼠卵巢內(nèi)部產(chǎn)生了人卵原細胞（oogonia）。相關研究結果于2018年9月20日在線發(fā)表在Science期刊上，論文標題為“Generation of human oogonia from induced pluripotent stem cells in vitro”。在這篇論文中，他們描述了他們的研究和未來的計劃。 

作為生殖研究的一部分，科學家們一直在努力實現(xiàn)利用干細胞制造人類卵子的目標--做到這一點將讓那些不能自然產(chǎn)生卵子的女性以另一種方式制造它們。但是實現(xiàn)這一目標一直是一條艱難的道路。研究人員面臨著道德和生物挑戰(zhàn)。但是，盡管存在這些困難，過去的研究工作已表明，利用干細胞制造小鼠卵子并用小鼠精子加以受精是有可能實現(xiàn)的。這項新研究取得的成功表明著在人類中做同樣的事情也是可能的，不過到目前為止，還沒有人能夠圓滿完成。在這項新的研究中，這些研究人員取得了一項里程碑突破：利用植入到非常類似于小鼠卵巢的人工小鼠卵巢中的人類干細胞制造出人類卵子的前體細胞。

這些研究人員報道，他們的工作始于利用經(jīng)過驗證的技術將人血細胞轉化為誘導性多能干細胞（iPS細胞）。接下來，他們使用胚胎細胞構建出了非常類似于小鼠卵巢的人工小鼠卵巢。之后，他們將這些iPS細胞植入到人工小鼠卵巢中，讓它們孵育數(shù)月。他們報道，終，這些ips細胞生長成處于不同生長階段的具有卵母細胞特異性特征的物質(zhì)，即人卵子的前體細胞。他們還報道，他們計劃繼續(xù)開展他們的研究，希望將他們的卵原細胞發(fā)育成卵子。他們還有計劃涉及做同樣的事情以便制造出精子。

4.Science：重磅！西安交大葉凱團隊成功破譯罌粟基因組
doi:10.1126/science.aat4096

在一項新的研究中，來自中國西安交通大學、上海海洋大學；英國約克大學、威康基金會桑格研究所；澳大利亞太陽制藥私人有限公司的研究人員破譯出罌粟（opium poppy）基因組的DNA密碼，揭示出這種植物產(chǎn)生用于制造重要藥物的藥用化合物的關鍵步驟。這一發(fā)現(xiàn)可能為科學家們提高這種藥用植物的產(chǎn)量和抗病性鋪平了道路，從而確保可靠和廉價地供應有效的用于緩解疼痛和姑息治療的藥物。相關研究結果于2018年8月30日在線發(fā)表在Science期刊上，論文標題為“The opium poppy genome and morphinan production”。論文通信作者為西安交通大學青年科學家葉凱（Kai Ye）教授和約克大學的Ian A. Graham教授。論文作者為西安交通大學的郭立（Li Guo）副教授和楊曉飛（Xiaofei Yang）講師、約克大學的Thilo Winzer和Yi Li，以及威康基金會桑格研究所的Zemin Ning。 

這些研究人員取得的突破揭示出導致咳嗽抑制劑*（noscapine）以及止痛藥*（morphine）和可dai因（codeine）產(chǎn)生的生物合成途徑的起源。

在這項新的研究中，這些研究人員獲得2.7Gb的分布在11條染色體上的罌粟基因組序列的高質(zhì)量組裝。這使得他們能夠鑒定出一個較大的由15個基因組成的基因簇，這些基因編碼參與兩種不同生物合成途徑的酶，其中這兩種生物合成途徑參與了可dai因和*的前體物質(zhì)和*的產(chǎn)生。

植物具有重復（或者說加倍）其基因組的能力，當這種情況發(fā)生時，重復的基因就能夠自由地進化出其他的功能。這使得植物能夠產(chǎn)生新的機制來制造多種化合物，用于抵御有害微生物和食草動物的侵襲，和吸引蜜蜂等有益物種來協(xié)助授粉。

這種罌粟基因組裝配允許這些研究人員能夠鑒定出聚集在一起產(chǎn)生STORR基因融合的祖先基因，其中這種基因融合是導致*和可dai因產(chǎn)生的生物合成途徑的個主要步驟。罌粟基因組在7800萬年前發(fā)生一次相對較新的全基因組重復事件。這種基因融合事件在這種全基因組重復事件之前發(fā)生。

5.Science：清華大學顏寧課題組解析出人電壓門控鈉離子通道Nav1.4-β1復合物的三維結構
doi:10.1126/science.aau2596

電壓門控鈉離子通道（Nav）在許多人類疾病中起著潛在重要的作用。Nav1.4是迄今為止得到科學家們大量研究的一個電壓門控鈉離子通道亞型。在一項新的研究中，我國清華大學顏寧課題組利用低溫電鏡技術解析出分辨率為3.2 Å的人Nav1.4-β1復合物的三維結構。這種結構讓人們詳細了解完整的孔道結構域、4個電壓感應域、β1亞基以及四個跨膜重復區(qū)域的動力學不對稱性。通過這種結構，顏寧課題組還揭示Nav1.4的一些涉及關鍵氨基酸的致病性突變會導致一種變構抑制效應，從而導致Nav1.4快速失活。

6.Science：清華大學顏寧課題組從結構上揭示動物毒素調(diào)節(jié)電壓門控鈉離子通道機制 doi:10.1126/science.aau2596

電壓門控鈉離子通道（Nav）是神經(jīng)毒素常見的作用靶點。在一項新的研究中，我國清華大學顏寧課題組利用低溫電鏡技術分別獲得了分辨率為2.8 Å、2.6 Å和3.2 Å的昆蟲Nav通道與蜘蛛毒素Dc1a結合在一起時的復合物、Nav-Dc1a-TTX和Nav-Dc1a-STX復合物的三維結構。通過分析Nav-Dc1a復合物結構，他們發(fā)現(xiàn)Dc1a同時結合昆蟲Nav通道的電壓感應域和孔道結構域，從而改變昆蟲Nav通道的三維構象。 

7.Science：評估性別差異
doi:10.1126/science.aas9899

是什么促成了與性別相關的偏好差異，比如冒險、耐心、利他主義、積極和消極互惠以及信任的意愿？ Falk和Hermle研究了76個的80000名參與偏好調(diào)查（Global Preference Survey）的人，并將這些數(shù)據(jù)與國內(nèi)生產(chǎn)總值和性別不平等指數(shù)等層面的變量進行了比較。 他們觀察到，女性擁有越多的平等機會，她們的偏好與男性的差異就越大。

8.Science：安全地確保藥物合作
doi:10.1126/science.aat4807

增加合作將提高我們預測新的候選治療藥物的能力。目前，這種數(shù)據(jù)共享受到對知識產(chǎn)權和競爭商業(yè)利益的擔憂的限制。Hie等人使用現(xiàn)代加密工具引入端到端管道，實現(xiàn)安全的藥物合作。 因此，多個實體可以安全地組合使用它們的私有數(shù)據(jù)集，從而一起更準確地預測新藥物-靶標相互作用。 這種計算管道是實用的，在具有超過一百萬次交互的真實數(shù)據(jù)集上，通過廣域網(wǎng)在幾天內(nèi)獲得準確度更好的結果。

9.Science：利用場效應晶體管檢測鹽溶液中的小分子
doi:10.1126/science.aao6750

能夠通過跨導（transconductance）的變化來檢測與場效應晶體管（FET）表面上的受體的分子結合。 然而，通常與生物分子一起使用的鹽溶液產(chǎn)生電雙層，從而掩蓋在距離表面大約1納米內(nèi)發(fā)生的任何事件。 Nakatsuka等人通過結合到大的帶負電荷的DNA莖環(huán)結構上克服了這種限制，這種DNA莖環(huán)結構在配體結合后能夠?qū)е驴捎肍ET檢測的構象變化，即便在高離子強度下也是如此。這些作者展示了對人造腦脊液中的多巴胺等帶電分子的檢測，以及對葡萄糖等中性分子和鞘氨醇-1-磷酸等兩性離子分子的檢測。（生物谷 ）