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2019年8月2日Science期刊精華
2019年8月16日訊/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2019年8月2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：癌癥無法終結(jié)？新研究帶來新的見解
doi:10.1126/science.aau9923;
doi:10.1126/science.aay2859
如果能從癌癥中找到什么安慰的話，那就是這種毀滅性的疾病會(huì)隨著患者的死亡而消亡。至少長(zhǎng)期以來人們是這么認(rèn)為的。然而，在一項(xiàng)新的研究中，來自英國(guó)、澳大利亞、美國(guó)、蘇里南、印度、智利、巴拿馬、格林納達(dá)、肯尼亞、伯利茲、巴西、南非、墨西哥、尼加 拉瓜、尼日利亞、希臘、薩摩亞、俄羅斯、委內(nèi)瑞拉、葡萄牙、烏克蘭、塞內(nèi)加爾、荷蘭、亞美尼亞、烏拉圭、法國(guó)、意大利、厄瓜多爾、岡比亞、烏干達(dá)、哥倫比亞、奧地利、巴基斯坦、羅馬尼亞、土耳其、巴拉圭和馬拉維的研究人員發(fā)現(xiàn)了一些可傳播的癌癥，可從 一個(gè)宿主傳播到另一個(gè)宿主。事實(shí)上，一種稱為犬傳染性性病瘤（canine transmissible venereal tumor, CTVT）的傳染性癌癥已成功地在狗身上持續(xù)存在了數(shù)千年。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2019年8月2日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Somatic evolution and global expansion of an ancient transmissible cancer lineage”。
在一篇發(fā)表在同期Science期刊上的標(biāo)題為“Cancer cell evolution through the ages”的評(píng)論性文章中，Carlo Maley和Darryl Shibata描述了這種性傳播疾病的動(dòng)態(tài)變化。這種疾病起源于一種生活在8500年前的古老動(dòng)物。
有趣的是，對(duì)CTVT的中長(zhǎng)期多代癌癥進(jìn)化的探索可能會(huì)對(duì)人類癌癥在典型的疾病過程中如何進(jìn)化提供新的線索，并且可能啟發(fā)治療癌癥的新方法，這是因?yàn)樗匀皇侨虻诙笏劳鲈颉?/span>
Maley說，“癌癥在進(jìn)化，我們控制癌癥的策略需要考慮到這一點(diǎn)。在未來，我們希望保持對(duì)這些不斷進(jìn)化的腫瘤的長(zhǎng)期控制。CTVT是非常吸引人的，這是因?yàn)樗蛭覀冋故玖税┌Y如何在長(zhǎng)期內(nèi)進(jìn)化。”
2. Science：重磅！三維打印人類心臟不再是遙遠(yuǎn)的夢(mèng)
doi:10.1126/science.aav9051;
doi:10.1126/science.aay0478
在一項(xiàng)新的研究中，來自美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究人員詳細(xì)介紹了一種新技術(shù)，它允許任何人利用人體中一種稱為膠原蛋白的主要結(jié)構(gòu)蛋白對(duì)組織支架進(jìn)行三維生物打印（3-D bioprinting）。這種首創(chuàng)的方法使得組織工程領(lǐng)域更接近于能夠三維打印全尺寸的成人心臟 。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2019年8月2日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“3D bioprinting of collagen to rebuild components of the human heart”。
這種稱為懸浮水凝膠自由可逆嵌入（Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels, FRESH）的技術(shù)允許這些研究人員克服與現(xiàn)有三維生物打印方法相關(guān)的許多挑戰(zhàn)，并使用柔軟的生物材料實(shí)現(xiàn)前所未有的分辨率和保真度。
人體中的每個(gè)器官，比如心臟，是由稱為細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的生物支架保持在一起的特化細(xì)胞構(gòu)建而成的。這種ECM蛋白網(wǎng)絡(luò)提供了細(xì)胞執(zhí)行它們的正常功能所需的結(jié)構(gòu)和生化信號(hào)。然而，在此之前，人們還不可能使用傳統(tǒng)的生物制造方法重建這種復(fù)雜的ECM結(jié)構(gòu)。
論文通訊作者、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程教授、材料科學(xué)與工程教授Adam Feinberg說道，“我們所展示的是我們能夠利用細(xì)胞和膠原蛋白打印出心臟的多個(gè)真正發(fā)揮作用的部分，比如心臟瓣膜，或較小的能夠搏動(dòng)的心室。通過使用人類心臟的MRI數(shù)據(jù)，我們能夠準(zhǔn) 確地重建患者特有的解剖結(jié)構(gòu)，并且利用膠原蛋白和人心臟細(xì)胞進(jìn)行三維生物打印。”
3.Science：新型呼吸道合胞病毒(RSV)疫苗可引起強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)
doi:1126/science.aav9033
呼吸道合胞病毒(RSV)是導(dǎo)致嬰兒感染疾病死亡的主要原因之一，一種針對(duì)這種病毒的實(shí)驗(yàn)性疫苗在人類臨床試驗(yàn)的第一階段就顯示出了早期的希望。包括德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的Jason McLellan在內(nèi)的一組研究人員近日在《Science》雜志上發(fā)表報(bào)告說，他們的一種 候選疫苗引起了持續(xù)數(shù)月的RSV中和抗體的大量增加。
美國(guó)國(guó)家過敏和傳染病研究所疫苗研究中心(VRC)的Barney Graham和Peter Kwong以及曾在VRC擔(dān)任博士后研究員、現(xiàn)為德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校(UT Austin)副教授的McLellan，率先開發(fā)了候選疫苗DS-Cav1。?
50多年來，科學(xué)家們一直在嘗試用傳統(tǒng)方法制造RSV疫苗，但迄今為止，沒有一種方法奏效。相反，McLellan和他的同事采用了一種新的方法，稱為基于結(jié)構(gòu)的疫苗設(shè)計(jì)。他們首先使用一種叫做x射線晶體學(xué)的技術(shù)來確定第一個(gè)形狀的F蛋白的原子水平結(jié)構(gòu)。接下來，他們 重新設(shè)計(jì)了F蛋白，去掉了它的變形能力，把它鎖定在能產(chǎn)生最好抗體的形狀上。2013年，他們?cè)谛∈蠛头侨祟愳`長(zhǎng)類動(dòng)物身上測(cè)試了幾種疫苗。這些蛋白變異引起了高水平的中和抗體，并保護(hù)動(dòng)物免受RSV感染。
這些候選疫苗中最有希望的是DS-Cav1，它被選中用于臨床評(píng)估，隨后由VRC生產(chǎn)。《Science》雜志的這份報(bào)告是對(duì)首批40名健康成年志愿者的數(shù)據(jù)進(jìn)行的中期分析。2017年，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院臨床中心(National Institutes of Health Clinical Center)開始了這項(xiàng) 試驗(yàn)。研究人員發(fā)現(xiàn)，與人早年接觸RSV自然產(chǎn)生的抗體數(shù)量相比，這種候選疫苗可使RSV中和抗體的數(shù)量增加10倍以上。
結(jié)果是有希望的，但McLellan還是很謹(jǐn)慎。他說："第一階段的問題是：它安全嗎？它會(huì)引發(fā)我們希望看到的抗體類型和反應(yīng)嗎？它還需要經(jīng)過第二階段和第三階段的研究，看看療效，比如，它是降低了疾病的嚴(yán)重程度，還是減少了住院治療？"
4.兩篇Science從結(jié)構(gòu)上揭示Cdc48解折疊蛋白底物機(jī)制
doi:10.1126/science.aax1033;
doi:10.1126/science.aax0486
泛素標(biāo)記的蛋白會(huì)被蛋白酶體降解。然而，許多蛋白底物不能被直接降解，這是因?yàn)樗鼈冋郫B良好或位于細(xì)胞膜或多聚體復(fù)合物中。這些蛋白首先被Cdc48腺苷三磷酸酶（ATP酶）解折疊，其中Cdc48形成一種六聚體組裝物，可將將多肽從它的中心孔中拉出。Twomey等人在 底物處理的起始階段確定了Cdc48的結(jié)構(gòu)。令人吃驚的是，與底物連接在一起的多聚泛素鏈（polyubiquitin chain）中的泛素分子可以簡(jiǎn)單地通過與Cdc48復(fù)合物結(jié)合而被解折疊。這種解折疊的泛素分子的一部分插入到Cdc48腺苷三磷酸酶的環(huán)狀結(jié)構(gòu)中，并引發(fā)底物解折 疊。這解釋了為何Cdc48能夠處理各種各樣的底物，甚至是發(fā)生折疊的底物。Cooney等人報(bào)道了Cdc48與真實(shí)的底物形成的復(fù)合物的低溫電鏡結(jié)構(gòu)。與先前報(bào)道的Cdc48結(jié)構(gòu)相反的是，不對(duì)稱的螺旋組裝物包裹在延伸的底物多肽周圍。因此，Cdc48使用了一種手牽手的易位 機(jī)制，這就表明AAA+ ATP酶對(duì)蛋白底物進(jìn)行解折疊存在一種常見機(jī)制。
5.Science：生來就是野生種的實(shí)驗(yàn)室小鼠具有天然的微生物群，并能模擬人類的免疫反應(yīng)
doi:10.1126/science.aaw4361;
doi:10.1126/science.aay2864
近交系實(shí)驗(yàn)小鼠在基礎(chǔ)免疫學(xué)和轉(zhuǎn)化免疫學(xué)研究中有著廣泛的應(yīng)用。然而，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中無法復(fù)制在野生型小鼠中發(fā)現(xiàn)的常駐微生物的共生關(guān)系和致病關(guān)系。這極大地扭曲了免疫系統(tǒng)發(fā)育和發(fā)揮功能的方式，導(dǎo)致對(duì)我們自身的免疫系統(tǒng)工作原理的錯(cuò)誤假設(shè)。Rosshart 等人通過將實(shí)驗(yàn)室小鼠品系的胚胎植入野生小鼠體內(nèi)，繞過了這一難題。由此產(chǎn)生的“野生種（wildlings）”的系統(tǒng)性免疫表型以及細(xì)菌、病毒和真菌的微生物群落與野生型小鼠更接近。在兩項(xiàng)臨床前實(shí)驗(yàn)中，所產(chǎn)生的野生種小鼠能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)表型相一致的患者對(duì)藥 物治療的反應(yīng)，而實(shí)驗(yàn)室小鼠未能做到這一點(diǎn)。
6.Science：揭示硅藻光系統(tǒng)II中的色素-蛋白網(wǎng)絡(luò)
doi:10.1126/science.aax4406;
doi:10.1126/science.aay3036
光合生物使用大量的色素將光能吸收到光系統(tǒng)II的核心。這些色素的排列影響到達(dá)反應(yīng)中心的能量。Pi等人解析出硅藻中的光系統(tǒng)II與巖藻黃質(zhì)-葉綠素a/c結(jié)合蛋白（fucoxanthin–chlorophyll a/c binding protein, FCP）天線形成復(fù)合物時(shí)的結(jié)構(gòu)。在這種復(fù)合物中的 特殊色素允許微藻在廣泛的可見光譜范圍內(nèi)收集光線。FCP以與植物中的捕光復(fù)合物類似的模式排列。
7.Science：流體動(dòng)力學(xué)在囊胚腔形成起關(guān)鍵作用
doi:10.1126/science.aaw7709;
doi:10.1126/science.aay2860
在哺乳動(dòng)物發(fā)育的早期，充滿液體的腔---囊胚腔（blastocoel）---的形成和定位限定了胚胎對(duì)稱的第一軸。Dumortier等人描述了囊胚腔如何從細(xì)胞-細(xì)胞接觸的水力壓裂形成數(shù)百個(gè)微米大小的水袋，這些水袋然后形成單個(gè)大腔。這些作者從機(jī)械和分子角度描述囊胚腔 形成過程，并且能夠通過實(shí)驗(yàn)操縱哺乳動(dòng)物胚胎的第一對(duì)稱軸。因此，流體動(dòng)力學(xué)在胚胎中起關(guān)鍵作用，并且可能在其他生物腔的形成中起類似作用。?
8.Science：揭示魚類對(duì)捕撈壓力的平行表型進(jìn)化
doi:10.1126/science.aaw7271;
doi:10.1126/science.aay3158
魚類群體對(duì)捕撈壓力反應(yīng)迅速。在幾代中就會(huì)發(fā)生明顯的表型變化---通常是較小的體型，這事因?yàn)檩^大的魚通常會(huì)被捕撈。Therkildsen等人研究了野生魚類祖先譜系，發(fā)現(xiàn)多基因機(jī)制是這種快速進(jìn)化能力的基礎(chǔ)。表型變化以兩種方式發(fā)生：首先，數(shù)百個(gè)與自然環(huán)境下 生長(zhǎng)變異相關(guān)的非連鎖基因發(fā)生多次較小的平行變化，其次，大量連鎖基因發(fā)生轉(zhuǎn)移，從而導(dǎo)致某些位點(diǎn)出現(xiàn)較大的等位基因頻率變化。
9.Science：揭示植物合成水楊酸機(jī)制
doi:10.1126/science.aaw1720
植物激素水楊酸（salicylic acid）有助于植物對(duì)生物應(yīng)激和物理應(yīng)激作出反應(yīng)。Rekhter等人鑒定了應(yīng)對(duì)病原體的水楊酸生物合成途徑。首先，前體分子異分支酸（isochorismic acid）在葉綠體中形成，隨后將它轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中。在那里，酶促產(chǎn)生的異分支酸-9-谷氨 酸自發(fā)分解，從而釋放水楊酸和副產(chǎn)物。這些結(jié)果闡明了合成這種重要的植物免疫調(diào)節(jié)因子所涉及機(jī)制的關(guān)鍵步驟。（生物谷 Bioon.com）
