2018年8月24日Science期刊精華

本周又有一期新的Science期刊（2018年8月24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：重磅！血管指導(dǎo)大腦發(fā)育
doi:10.1126/science.aao2861; doi:10.1126/science.aau7155

大腦的功能和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定（homeostasis）依賴于其復(fù)雜的細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)之間的通信。因此，大腦中不同細(xì)胞群體的發(fā)育需要在時(shí)間和空間上加以協(xié)調(diào)。在一項(xiàng)新的研究中，來自德國法蘭克福大學(xué)、美因茨大學(xué)、馬克斯-普朗克腦研究所和吉森大學(xué)的研究人員報(bào)道血管在協(xié)調(diào)大腦內(nèi)的神經(jīng)元細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的正常發(fā)育中發(fā)揮的新功能。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年8月24日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Endothelial Dab1 signaling orchestrates neuro-glia-vessel communication in the central nervous system”。論文通信作者為Amparo Acker-Palmer。

為了研究血管和神經(jīng)元之間的通信，Acker-Palmer團(tuán)隊(duì)著重關(guān)注神經(jīng)性血管發(fā)育的不同方面。首先，他們利用小鼠視網(wǎng)膜中的血管形成作為一種成熟的方法來研究對(duì)血管生長很重要的分子。通過使用這種方法，他們發(fā)現(xiàn)作為一種之前已證實(shí)影響神經(jīng)元遷移的分子，Reelin能夠通過激活內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)的ApoER2受體和Dab1蛋白而以一種非常相似的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制獨(dú)立地影響血管生長。

大腦皮層在記憶、注意力、感知、語言和意識(shí)等所有基本功能中起著關(guān)鍵作用。大腦皮層中的神經(jīng)元是成層組裝的，而且這種組裝是在胚胎發(fā)育過程中建立的。Acker-Palmer，“我們決定*剔除內(nèi)皮細(xì)胞中的Reelin信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，并觀察這是如何影響大腦皮層中的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞排列。”利用這個(gè)系統(tǒng)，這些研究人員揭示了令人驚訝的發(fā)現(xiàn)，即內(nèi)皮細(xì)胞指導(dǎo)神經(jīng)元在大腦皮層中的正確定位。從機(jī)制上講，這就能夠證實(shí)內(nèi)皮細(xì)胞分泌堆積在血管周圍的胞外基質(zhì)中的層粘連蛋白（laminin），從而附著在對(duì)神經(jīng)元的正常遷移和大腦皮層的正常發(fā)育所必需的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞纖維上。

在成熟的大腦中，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞也會(huì)包裹毛細(xì)血管，阻止血液中的有害物質(zhì)進(jìn)入大腦。這被稱為“血腦屏障”，而且它是在大腦中形成的維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定所必需的結(jié)構(gòu)。重要的是，Acker-Palmer和她的團(tuán)隊(duì)還證實(shí)在大腦皮層中，內(nèi)皮細(xì)胞用于協(xié)調(diào)神經(jīng)元遷移的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)也被用來建立血腦屏障中的通信。一些神經(jīng)精神疾病和神經(jīng)退行性疾病與異常的神經(jīng)性血管通信有關(guān)。因此，了解參與這種通信的信號(hào)通路和機(jī)制是尋找治療癡呆癥和精神疾病的新方法的基礎(chǔ)。

2.Science：血清中的特殊蛋白網(wǎng)絡(luò)或會(huì)影響機(jī)體衰老
doi:10.1126/science.aaq1327

近日，一項(xiàng)刊登在雜志Science上的研究報(bào)告中，來自冰島和美國的研究人員通過研究進(jìn)行了一項(xiàng)特殊的血清調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了能參與機(jī)體衰老過程的多個(gè)蛋白網(wǎng)絡(luò)。

研究人員對(duì)來冰島5457名個(gè)體機(jī)體的血液樣本進(jìn)行分析，這些個(gè)體的年齡均在65歲以上，而且其都參與到了一項(xiàng)名為年齡-基因/環(huán)境易感性（Age， Gene/Environment Susceptibility）的研究項(xiàng)目中，研究者所選出來的志愿者能夠代表冰島居民的各個(gè)方面，對(duì)志愿者機(jī)體血液分析的主要部分就是建立一組DNA核酸適體（aptamers），即能結(jié)合蛋白質(zhì)的短鏈序列，這些核酸適體能用來識(shí)別已知或未知的蛋白質(zhì)，同時(shí)來自志愿者體內(nèi)的血清也會(huì)與這組適體進(jìn)行比對(duì)，隨后研究人員會(huì)通過計(jì)算機(jī)來進(jìn)行分析尋找適合的匹配模式。

zui后，研究者發(fā)現(xiàn)了27種蛋白網(wǎng)絡(luò)能夠顯示協(xié)調(diào)模式表達(dá)的證據(jù)，他們將其稱之為模塊（modules），這些模塊在大小和形狀上并不相同，而且都是由來自器官和組織的特殊蛋白質(zhì)所組成的，很多模塊都存在一種特殊的表達(dá)模式，而相應(yīng)的表達(dá)模式與年齡相關(guān)的疾病，比如心臟病和代謝綜合征直接相關(guān)，此外，某些模式也與人群的死亡率直接相關(guān)，研究者認(rèn)為，血清在機(jī)體老化過程中或許也扮演著關(guān)鍵的角色。

3.Science：數(shù)學(xué)模型可提前兩年預(yù)測(cè)病毒暴發(fā)疫情
doi:10.1126/science.aat6777; doi:10.1126/science.aau6932

腸病毒是世界上威脅兒童健康的zui為嚴(yán)重的病原微生物之一，進(jìn)美國境內(nèi)每年受到該病毒感染的兒童數(shù)量就達(dá)到了5000萬人。zui近來自倫敦huang家學(xué)院的研究者們鑒定出了腸病毒爆發(fā)的起因，這一發(fā)現(xiàn)或許有助于公共健康工作者們提前兩年預(yù)測(cè)疫情的發(fā)生。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在zui近一期的《Science》雜志上。

在這項(xiàng)研究中，坐姿和們發(fā)現(xiàn)特定類型的腸病毒的爆發(fā)是受到當(dāng)年兒童出生數(shù)量以及*免疫力的產(chǎn)生水平影響的。當(dāng)兒童受到特定類型腸病毒感染之后，往往會(huì)產(chǎn)生針對(duì)該種類型病毒的免疫力。研究者們發(fā)現(xiàn)每一次疫情爆發(fā)之后都存在一定的時(shí)間間隔：從疫情開始到結(jié)束不斷有新生兒受到影響，當(dāng)疫情結(jié)束之后，下一批新生兒沒有受到該病毒的波及，則會(huì)在后續(xù)的時(shí)間中再次受到感染，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)新一波的疫情。 

利用數(shù)學(xué)建模的手段，作者對(duì)過去2000年搭配2014年爆發(fā)的20次常見的腸病毒疫情進(jìn)行了摸索。通過監(jiān)測(cè)，作者發(fā)現(xiàn)這一模型能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)2015-2016年的疫情的發(fā)生。

基于這一結(jié)果，研究者們認(rèn)為利用這一模型能夠提前預(yù)測(cè)未來將會(huì)到來的疫情，從而幫助公共健康領(lǐng)域的人員今早制定相關(guān)方案。

4.Science：人體中的雙等位基因RIPK1突變導(dǎo)致嚴(yán)重的免疫缺陷、關(guān)節(jié)炎和腸道炎癥
doi:10.1126/science.aar2641; doi:10.1126/science.aau6962

小鼠是一種探究細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路功能的理想模型。 然而，有時(shí)候“自然實(shí)驗(yàn)”突出了過度依賴小鼠的危險(xiǎn)。RIPK1是一種得到良好研究的蛋白激酶，可調(diào)節(jié)細(xì)胞死亡。鑒于RIPK1在多種組織和器官中都發(fā)揮著廣泛的作用，因此缺乏這種蛋白的小鼠在出生后不久就會(huì)死亡。 Cuchet-Lourenço等人研究了原因不明的遺傳性免疫缺陷患者。他們?cè)?位患者中鑒定出RIPK1基因的失活突變。與小鼠中觀察到的不同，RIPK1在人體中缺失的有害作用于免疫系統(tǒng)，這一發(fā)現(xiàn)具有潛在的治療意義。

5.Science：揭示一種調(diào)節(jié)S/G2轉(zhuǎn)換的控制機(jī)制
doi:10.1126/science.aap9346

細(xì)胞分裂由檢查點(diǎn)控制，所述檢查點(diǎn)調(diào)節(jié)著細(xì)胞周期各個(gè)階段（包括G1/S、G2/M和中期/后期轉(zhuǎn)換）的時(shí)間順序。然而，迄今為止，人們?nèi)匀徊涣私獾谒膫€(gè)基本轉(zhuǎn)換-- S/G2轉(zhuǎn)換（S/G2 transition）---的控制機(jī)制。 Saldivar等人報(bào)道了一種類似開關(guān)的調(diào)節(jié)S/G2轉(zhuǎn)換的控制機(jī)制。檢查點(diǎn)激酶ATR在S期檢測(cè)正在進(jìn)行的DNA復(fù)制并抑制有絲分裂轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡(luò)，從而確保在有絲分裂開始前完成S期的DNA復(fù)制。

6.Science：微管切割酶增加微管質(zhì)量和數(shù)量機(jī)制
doi:10.1126/science.aau1504

微管是至關(guān)重要的細(xì)胞內(nèi)聚合物，是由微管蛋白亞基構(gòu)建而成的，在細(xì)胞分裂過程中建立細(xì)胞形狀、移動(dòng)細(xì)胞器和分離染色體。Vemu等人證實(shí)微管切割酶（microtubule-severing enzyme）沿著微管軸提取出微管蛋白亞基。這種納米級(jí)損傷可通過整入游離的微管蛋白來加以修復(fù)，從而使得微管保持穩(wěn)定而不會(huì)發(fā)生解聚。當(dāng)提取速度超過修復(fù)速度時(shí)，微管遭受切割，從而出現(xiàn)穩(wěn)定的由新的微管蛋白組成的末端。這些遭受切割的微管充當(dāng)新微管生長的模板，從而導(dǎo)致微管的數(shù)量和質(zhì)量增加。因此，看似矛盾的是，微管切割酶能夠增加諸如神經(jīng)發(fā)生和有絲分裂紡錘體組裝等過程中的微管質(zhì)量。

7.Science：硅藻泥---一種巨大的海洋汞庫
doi:10.1126/science.aat2735

汞是一種高毒性的無處不在的污染物，能夠嚴(yán)重地破壞人類健康。大多數(shù)汞污染物是通過燃燒煤炭和其他化石燃料以及工業(yè)活動(dòng)進(jìn)入大氣層的，但它zui終儲(chǔ)存在哪里？Zaferani等人分析了來自南極洲海岸的生物硅質(zhì)沉積物（硅藻泥），發(fā)現(xiàn)它們含有驚人的大量汞。這些結(jié)果表明過去150年中多達(dá)25％的汞排放物可能被困在這些沉積物中，這就揭示出海洋生物泵在汞循環(huán)中可能發(fā)揮著重要的作用。（生物谷 ）