Nature杂志17-7月不得不看的亮点研究

邓文龙

Nature杂志7月不得不看的亮点研究

2017-07-25 23:05

不知不觉，7月份已经接近尾声，在即将过去的17-7月里Nature杂志又有哪些亮点研究值得学习呢？小编对此进行了整理，与各位一起学习。

【1】Nature：重磅！新研究揭示出AML白血病复发之谜

doi：10.1038/nature22993

在一项新的研究中，来自加拿大学健康网络（University Health Network）和多伦多大学等研究机构的研究人员将急性髓细胞性白血病（Acute myeloid leukemia， AML）复发的起源追踪到稀少的治疗抵抗性的白血病干细胞，这些白血病干细胞在疾病确诊时尚未开始化疗之前就已存在于体内。针对这种侵袭性的癌症，他们也从发生疾病复发的不同患者体内鉴定出两种不同的干细胞样（stem-cell like）细胞群体。在此之前，他们已证实这种侵袭性癌症是由骨髓中的造血干细胞开始产生的。这些发现对导致这种疾病复发的干细胞类型提供重要的见解，并且能够有助加快寻找新的前期疗法。相关研究结果于2017年6月28日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Tracing the origins of relapse in acute myeloid leukaemia to stem cells”。论文通信作者为大学健康网络玛嘉烈公主癌症中心高级研究员、多伦多大学分子遗传学系教授John Dick博士。论文第一作者为博士后研究员Liran Shlush博士和科研副助理Amanda Mitchell博士。

Dick博士说，“我们首次将干细胞生物学与遗传学的知识结合在一起，鉴定出干细胞携带的突变，以及这些突变彼此之间如何在AML中存在关联。”10年前，他通过将癌基因导入正常的人血细胞中，将它们移植到异种移植模型（特殊的免疫缺陷小鼠，接受人细胞移植）中和观察白血病产生，再现了完整的人类白血病致病过程。从那以后，这一宝贵的发现就指导着白血病研究。

【2】Nature：重磅！首次发现疟原虫能够感知宿主热量摄入来不断调整生长模式

doi：10.1038/nature23009

尽管疟疾每分钟都会杀死一名儿童，但大部分的感染者依然都能够存活，目前每年大约有2亿名疟疾感染新发患者，日前，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自里斯本药物分子研究所的研究人员通过研究发现了疟原虫的关键感染因子，这种感染因子能够帮助疟原虫感知并且适应宿主机体的营养状态，利用疟疾感染的小鼠模型进行研究，研究人员发现，减少30%卡路里摄入的小鼠机体中疟原虫的载量会发生明显下降。

每隔48个小时疟原虫都会在红细胞中复制再生，这项研究中研究人员首次通过研究发现，疟原虫的复制率依赖于宿主所消化的卡路里，这或许最终能够指示疟疾感染患者的预后表现情况。研究者Maria M. Mota表示，这项研究改变了我们对疟疾感染动态学变化的理解，同时对于开发有效应对疟疾感染的新型措施提供了新的思路。最初的调查结果让研究者们大吃一惊，曾经有好几个月研究者Mota对疟原虫快速适应宿主的模式表示吃惊。

【3】Nature：从结构上揭示CRISPR-Cpf1的DNA靶向机制

doi：10.1038/nature22398

在一项新的研究中，来自丹麦哥本哈根大学的研究人员发现了一种新的被称作Cpf1的分子剪刀如何让DNA解链，并对它进行切割。这个CRISPR-Cas家族成员表现出较高的准确性，能够像全球定位系统（GPS）那样发挥作用以便鉴定出基因组中的靶位点。Cpf1的高精准度将会改进这种技术在修复基因损伤、其他医学应用和生物技术应用上的使用。

这些研究人员成功地可视化观察和描述了Cpf1的工作方式。这种蛋白属于Cas家族，能够切割双链DNA，因而允许启动这种基因组修饰过程。相关研究结果发表在2017年6月22日的Nature期刊上，论文标题为“Structure of the Cpf1 endonuclease R-loop complex after target DNA cleavage”。论文通信作者为哥本哈根大学研究员Guillermo Montoya和Stefano Stella。

【4】Nature：破解治疗抵抗性癌细胞抵抗治疗之谜

doi：10.1038/nature23007

尽管医生尽力采用当前的癌症治疗手段，但是肿瘤细胞具有强大的抵抗治疗策略的能力，逃避治疗，隐藏自己，直到最终病人发生疾病复发。让人印象深刻的和看似成功的治疗反应经常只是暂时的。

为了开发出更持久的能够根除癌症的治疗方法，科学家和医生一直在寻找能够让肿瘤细胞抵抗治疗的确定性特征。抵抗性经常被人们视作为遗传学的功能：阻止药物结合到它的靶标上或者允许肿瘤细胞利用替代性分子通路的突变在长时间的药物治疗期间产生了。

但是另一种方法认为抵抗性是细胞可塑性的结果：癌细胞起初是通过转录程度变化获得新的抵抗状态，而无需发生基因突变，这些突变可能是随后出现的，旨在稳定这种抵抗性。

如今，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证实这些细胞状态变化在很多癌症初始抵抗治疗攻击的能力中发挥着主导性作用。相关研究结果于2017年7月5日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Dependency of a therapy-resistant state of cancer cells on a lipid peroxidase pathway”。论文通信作者为布罗德研究所联合创始人Stuart L. Schreiber。

【5】Nature  PLoS Med：无法治愈的淋病正在全球进一步蔓延

doi：10.1038/nature.2017.22270

从20世纪20年代开始，在首个治疗药物被发现之前，淋病几乎是一种无法治愈的疾病，7月6日，据世界卫生组织数据显示，全世界受调查的60%以上的国家中都发现了能够抵御最后“救命稻草”抗生素的病例，这份公告中包含了急需开发新型淋病药物的相关信息。

从20世纪30年代开始，科学家们相继发现多种类型抗生素都能够杀灭诱发淋病的细菌—淋病奈瑟球菌，然而，由于抗生素的广泛使用以及滥用，从而产生了对多种抗生素都具有耐受性的细菌，来自华盛顿疾病动力、经济和政策中心的研究者Ramanan Laxminarayan认为，攻克淋病最好的时间就是80年代，那时我们拥有足够多的药物来治疗淋病，然而现在情况越来越不一样了。

近年来，美国、欧洲和加拿大等国家的卫生机构相继发现对药物耐受性的淋病出现，如果患者没有被及时治疗，淋病就会增加女性感染HIV、不育或异位妊娠的风险。根据7月7日发表在国际杂志PLoS Medicine上的一篇研究报告，研究人员报道了淋病奈瑟球菌能够对常见的三种类型的抗生素产生强大的耐药性，在所调查的国家中，97%的国家都发现了对环丙沙星耐药的菌株，81%的国家中都发现了对阿奇霉素耐药的菌株，而66%的国家报道了对头孢菌素产生耐药性的菌株。

【6】Nature：首次捕捉到HIV包膜蛋白过渡状态的结构图

doi：10.1038/nature23010

在全世界，人免疫缺陷病毒（HV）当前感染着大约3700万人。HIV具有一种关键的被称作包膜蛋白（Env）三聚体的蛋白复合物。开发一种能够阻断而不仅是控制HIV感染的疫苗在很大程度上受到Env的复杂结构的阻碍。

在一项新的研究中，来自美国斯克里普斯研究所（TSRI）、沙克生物研究所和康奈尔大学威尔医学院的研究人员首次解析出Env蛋白复合物的原子水平的特写结构图。这种结构图揭示出Env三聚体的不同部分之间发生的复杂构象变化。这些构象变化仅在这种病毒在正常情形下与一个免疫细胞的质膜融合之前发生。这些发现可能为设计HIV疫苗提供潜在的新靶标。相关研究于2017年7月12日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Open and closed structures reveal allostery and pliability in the HIV-1 envelope spike”。

论文通信作者、TSRI副教授Andrew Ward说，“人们可能将这视为之前已知的HIV融合前状态和融合后状态之间的‘缺失的一环’。”

【7】Nature：重大突破！发现III型CRISPR-Cas系统新的作用机制

doi：10.1038/nature23467

在一项新的研究中，瑞士苏黎世大学的Martin Jinek领导的一个国际研究团队史无前例地发现细菌保护自己免受侵入性病毒攻击的一种新的防御机制。当遭受入侵时，作为细菌免疫系统的CRISPR-Cas系统产生一种化学信号来激活第二种酶，从而协助降解这些入侵者的遗传物质。这一过程非常类似于人先天性免疫系统的一种抗病毒机制。相关研究结果于2017年7月19日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Type III CRISPR–Cas systems produce cyclic oligoadenylate second messengers”。

CRISPR-Cas系统是在很多细菌中发现的一种免疫系统。当病毒和其他的分子寄生物入侵细菌和接管它的基因组时，这种系统让细菌对这些入侵者产生抵抗性。在这种系统中，细菌的免疫力是由一种复杂的多蛋白分子复合物介导的，该复合物利用作为分子向导的RNA分子识别这些入侵者和靶向摧毁它们。在此之前，人们已知道这种复合物具有核酸酶活性，因而它能够直接地降解入侵性病毒中的DNA和RNA。如今，Martin Jinek领导的这个国际研究团队发现这种系统摧毁这些入侵者的一种新的价机制。

【8】Nature：重大突破！利用奶牛快速产生HIV广谱中和抗体

doi：10.1038/nature23301

科学家们长期以来就在寻求一种会引起HIV广谱中和抗体（broadly neutralizing antibodies， bNAb）产生的HIV疫苗，这被认为是阻止众多HIV病毒毒株感染的关键。但是这被证实是一项困难的任务；仅大约20%的HIV感染者产生这些抗体。根据一项新的研究，奶牛可能胜任这项任务。相关研究结果于2017年7月20日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Rapid elicitation of broadly neutralizing antibodies to HIV by immunization in cows”。

在过去几年里，一些人已发现HIV广谱中和抗体往往是比较大的难以控制的蛋白。除了这一发现之外，其他的科学家们碰巧发现奶牛的抗体往往是类似地较大的和难以控制的。论文第一作者、国际艾滋病疫苗计划（International AIDS Vaccine Initiative）抗体发现与开发主任Devin Sok说，“这是通力合作的结果。我们当中有兽医、奶牛抗体科学家和HIV科学家，大家一起讨论和想法解决这个相对简单的问题。”

【9】Nature：重磅！利用CRISPR–Cas系统将数字视频存储到一群细菌的基因组中

doi：10.1038/nature23017

科学家们正在努力利用DNA（即生物学生命蓝图）作为合成原材料在活细胞外面存储大量的数字信息。但是如果他们能够诱导活细胞像大的细菌群体那样使用它们自己的基因组作为能够被用来记录信息并且随后在任何时间能够获取这种信息的生物学硬盘，将会怎么样？这样的一种方法可能不仅为数据存储提供全新的可能性，而且也可经进一步改造后变成一种有效的存储设备，从而可能能够按照时间顺序记录细胞在它们的发育或接触应激和病原体期间的分子经历。

在2016年，美国哈佛大学医学院威斯生物启发工程研究所（Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering）核心研究员George Church博士领导的一个研究团队构建出首个基于CRISPR系统的分子记录器(Science， doi：10.1126/science.aaf1175)，这就允许细胞获得按照时间顺序提供的由DNA编码的数字信息，从而在作为细胞模型的细菌基因组中存储它们。这种信息在细菌基因组的CRISPR阵列中存储下来，能够被再次获取和用来构建事件发生的时间表。然而，作为Church团队的一名博士后研究员，Seth Shipman博士说，“尽管这是很有希望的，但是我们并不知道当我们试图一次追踪大约100个序列时会发生什么，或者它是否发挥作用。这是至关重要的，这是因为我们旨在利用这种系统记录复杂的生物学事件，这是我们的最终目标。”

【10】Nature：重磅！破解阿尔茨海默病特征性的tau蛋白纤维结构

doi：10.1038/nature23002

在一项新的研究中，来自英国医学研究委员会（MRC）分子生物学实验室（LMB）和美国印第安纳大学的研究人员首次揭示出导致阿尔茨海默病的两种异常纤维之一的原子结构。理解这些纤维的结构将是开发阻止它们形成的药物的关键。他们认为他们发现的这些纤维结构也可能提示着tau蛋白如何在其他的神经退行性疾病中形成不同的纤维。相关研究结果于2017年7月5日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Cryo-EM structures of tau filaments from Alzheimer’s disease”。论文通信作者为LMB研究员Michel Goedert和Sjors H. W. Scheres。

作为最为常见的神经退行性疾病，阿尔茨海默病的特征是存在两种异常的在大脑中形成病灶的蛋白“淀粉样”形式。tau蛋白在神经细胞内形成纤维，而β-淀粉样蛋白在细胞外形成纤维。tau病灶似乎与这种疾病的患者的认知丧失存在更强的关联性。

近三十年前，LMB科学家们已鉴定出tau蛋白是在阿尔茨海默病和多种其他的神经退行性疾病中发现的病灶的一个不可或缺的组分。但是，在此之前，人们一直不能够鉴定出这些纤维的原子结构。（生物谷Bioon.com）
http://news.bioon.com/article/6706403.html
http://www.nature.com/nature/jou ... ll/nature23002.html

http://news.bioon.com/article/6707250.html



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