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2017年4月21日Science期刊精华

图片来自Science期刊。
 

2017年4月26日---本周又有一期新的Science期刊(2017年4月21日)发布,它有哪些精彩研究呢?让小编一一道来。

1.Science:肠道细菌或有助让新生儿抵抗致病菌感染
doi:10.1126/science.aag2029

在全世界,每年有上万名婴儿死于破坏他们的消化系统的感染,包括沙门氏菌感染和大肠杆菌感染。上百万多人也因此患病。

在小鼠体内开展的一项新的研究提供证据证实肠道细菌中的梭菌(Clostridia)除了有助消化食物之外,还提供至关重要的感染抵抗性。但是这项研究也证实最年轻的新生小鼠并不含有梭菌,这就使得它们最容易遭受入侵细菌 (类似于让如此多的婴儿患病的病原菌)的感染。这些发现可能为开发出新的方法来保护婴儿铺平道路。相关研究结果发表在2017年4月21日的Science期刊上,论文标题为“Neonatal acquisition of Clostridia species protects against colonization by bacterial pathogens”。论文通信作者为美国密歇根大学病理学系教授Gabriel Nunez博士和密歇根大学病理学系研究员Yun-Gi Kim博士。

这项研究中使用的小鼠是在密歇根大学的一种无菌的环境中培养的。鉴于缺乏天然的肠道细菌,这些无菌小鼠提供一种独特的机会来观察来自不同年龄的正常小鼠的移植细菌的影响,并且测试它们的易感染性。这些研究人员 也利用先进的DNA分析技术允许他们检测小鼠肠道中的细菌类型和数量。

他们的实验结果是小鼠断奶(从母乳切换到固体食物)期间,梭菌开始在小鼠肠道中生长,并且阻止两种致病性细菌生长。

2.Science: 裸鼹鼠首开哺乳动物无氧存活先河
doi:10.1126/science.aab3896; doi:10.1126/science.aan1505

裸鼹鼠是实验室里的超级英雄。它们几乎没有衰老的迹象,对某些类型的疼痛具有抵抗力,几乎从来不得癌症。如今,科学家又发现了裸鼹鼠的另一个超级功能:这种动物可以在没有氧气的情况下生存超过18分钟。从本质上 说,它们的身体从使用一种“燃料”切换到另一种“燃料”的策略可能带来在人体中抗击中风和心脏病发作的新方法。

据美国《科学》杂志4月20日发表的一项新研究,在无氧环境下,裸鼹鼠能活18分钟;而在人类几分钟就死亡的低氧环境中,它能活至少5个小时。

裸鼹鼠是迄今唯一已知能在低氧与无氧情况下长时间存活的哺乳动物。破解其中的秘密,或能帮助开发与缺氧相关病症的新疗法,包括心脏病发作和中风。

除裸鼹鼠外,包括人类在内的哺乳动物缺氧时,脑细胞将耗尽能量死亡。但由美国芝加哥市伊利诺伊大学神经科学家Thomas Park和德国柏林市Max Delbruck分子医学中心生理学家Gary Lewin率领的联合科研小组发现,裸鼹鼠脑 细胞能在无氧环境下开始燃烧果糖,产生能量继续活下去,科学家此前只在植物中见过这种代谢方式。

在低氧或无氧环境中,裸鼹鼠有效地变成了“植物”,不再进行有氧呼吸,而是由果糖驱动代谢,并进入假死状态,脉搏和呼吸频率大幅减缓,能量需求降至最低。此后,只要重新接触空气几秒钟,它们就会恢复正常呼吸,没 有显示出任何持久伤害。

研究显示,当裸鼹鼠暴露于实验室低氧条件中时,有大量果糖进入它们的血液中,这些果糖又通过一种此前只在哺乳动物肠细胞中发现的蛋白质转运到脑细胞中。

此外,裸鼹鼠在低氧环境下也不会得肺水肿,也就是肺部积液,这是在高海拔地区困扰登山者的一个常见问题。裸鼹鼠这些特征被认为是对长期地下洞穴贫氧生活的一种适应。

3.Science:发现环境影响能够代代相传
doi:10.1126/science.aah6412

在一项新的研究中,来自西班牙巴塞罗那基因调控中心(CRG)的研究人员发现温度变化会在线虫中造成基因变异,这些突变会通过精子和卵子传递给其后代。这些变化可持续长达14代之久,这表明环境对生物体有着持久的 影响。

在实验中,这些研究人员将亲代秀丽隐杆线虫暴露于高温(25°C),这会导致它们的基因daf-21表达上升。他们认为,当线虫接触增高温度达5代之久时,它需要花14代的时间才能让某个多拷贝基因的表达返回到基线水平。通过对线虫进行交叉繁殖,他们证实这些基因变异是通过卵子和精子双双向下遗传的。他们还发现,基因表达的变化是由高温诱导的甲基转移酶SET-25水平下降导致的,这接着导致三甲基化组蛋白H3减少及染色质沉默区减 少。

4.Science:重磅!发现人类的“新型血细胞”
doi:10.1126/science.aah4573

在人免疫系统中,树突细胞会在其表面呈递抗原。这些抗原分子被T细胞识别后启动免疫反应。单核细胞是最大的白细胞,是机体防御系统的一个重要组成部分,能够转化为巨噬细胞发挥作用。

在一项新的研究中,来自美国布罗德研究所等研究机构的研究人员利用单细胞RNA测序在人类免疫系统中鉴定出了新型的血细胞。具体,而言,他们发现了2种新的树突细胞亚型、2种新的单核细胞亚型。同时,他们还鉴定出 了一种新的树突细胞前体细胞(dendritic cell progenitor,也译作树突细胞祖细胞)。

这一发现人体内的白细胞类型比我们最初认为的要更多。接下来,科学家们还需要鉴定出,在人体健康和生病时,这些不同的细胞类型在人免疫系统中究竟发挥何种功能。

5.Science:基质Gli2活性协调乳腺上皮干细胞中的微环境信号通路
doi:10.1126/science.aal3485; doi:10.1126/science.aan1506

干细胞微环境(stem cell niche)是复杂的局部信号微环境,调节着干细胞维持和再生组织和器官的活性。与此同时,除了对局部信号作出反应之外,在青春期,乳腺干细胞微环境也对全身激素信号作出反应。Chen Zhao等人发 现作为Hedgehog信号通路的一种转录效应物,Gli2协调干细胞微环境信号通路,在整个胰腺中激活雌激素受体和生长激素受体表达。疾病可能不仅是干细胞缺陷导致的,也可能是由干细胞微环境调节异常导致的。

6.Science:多药外排泵AcrAB-TolC的不对称分布导致长寿表型异质性
doi:10.1126/science.aaf4762; doi:10.1126/science.aan0348

当细菌细胞分裂时,细胞壁组分的不对称分布在亲代细胞和它们的子细胞之间发生。在不断增加的细菌细胞群体中,多药外排泵的不对称分布导致它们的抗生素耐药性出现异质性。一种结果就是在低水平的抗生素存在时,较 老的细菌细胞往往比较年轻的细菌细胞存活得更长。利用一种微流体设备捕获和测量细菌的分裂细胞,Tobias Bergmiller等人证实作为大肠杆菌的一个主要的多药外排泵,AcrAB-TolC在较老的细菌细胞的纺锤体极上簇集。随着 细胞分裂继续进行和子细胞年龄增加,它们也逐渐地在纺锤体极上簇集多药外排泵。

7.Science:融合肽Myomixer控制肌肉形成
doi:10.1126/science.aam9361

成体骨骼肌的特征是长长的被称作肌纤维的多核细胞。当在胚胎形成期间,肌肉前体细胞(muscle precursor cell),也被称作成肌细胞(myoblast),发生分化并且融合在一起时,肌纤维就产生了。这种融合过程并未得到充分 的理解。通过研究细胞培养物和模式小鼠,Pengpeng Bi等人鉴定出一种84氨基酸肽促进成肌细胞融合。这种小肽,也被称作Myomixer,与一种膜融合蛋白Myomaker相互作用,并且激活Myomake的活性。显著的是,这种Myomaker-Myomixer相互作用也促进成纤维细胞等非肌肉细胞的融合。

8.Science:乙酰化使得微管不容易遭受机械破损
doi:10.1126/science.aai8764

细胞需要微管进行细胞内运输,同时避免发生撞车事件。在研究活的成纤维细胞中的微管破裂时,Zhenjie Xu等人发现如果微管未发生乙酰化,那么寿命较长的微管在弯曲后经常会发生破裂。乙酰化让微管在机械上更加稳定,促进纤丝之间滑动,并且使得微管中的微梁格(lattice)更具可塑性。

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