2018年7月13日Science期刊精华 固氮共生选择

邓文龙

2018年7月13日Science期刊精华

2018-07-20 21:14

2018年7月20日/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2018年7月13日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。

图片来自Science期刊。

1.Science：破解20年谜团！在哺乳动物胚胎的首次细胞分裂期间，两个纺锤体让亲本染色体一直保持分开
doi:10.1126/science.aar7462; doi:10.1126/science.aau3216

人们长期以来认为，在胚胎的第一次细胞分裂过程中，一个纺锤体负责将胚胎内的染色体分离到两个细胞中。如今，来自欧洲分子生物学实验室（EMBL）的研究人员证实实际上存在两个纺锤体：一个纺锤体分离一组父本染色体，另一个纺锤体分离一组母本染色体，这意味着来自亲本的遗传信息在第一次细胞分裂过程中一直都是分开的。这些研究结果注定要改变生物教科书。相关研究结果发表在2018年7月13日的Science期刊上，论文标题为“Dual-spindle formation in zygotes keeps parental genomes apart in early mammalian embryos”。

这种双纺锤体形成可能解释了哺乳动物早期发育阶段（涉及最初的几次细胞分裂）发生的高错误率。领导这项研究的EMBL小组负责人Jan Ellenberg说，“这项研究的目的是找出为何在最初的几次细胞分裂中会发生这么多错误。我们已知昆虫等简单生物中的双纺锤体形成，但是我们从未想过诸如小鼠之类的哺乳动物就也会出现这种情况。这一发现令人大吃一惊，表明人们应该为意外发现做好准备。”

借助于Ellenberg团队和EMBL的Lars Hufnagel团队开发出的光片层扫描显微镜（light-sheet microscopy），这一发现才成为可能。鉴于胚胎对光是非常敏感的而且传统的光学显微镜方法会对它造成损伤，这种光片层扫描显微镜允许对胚胎的早期发育进行实时的三维成像。这种光片层扫描显微镜的高速扫描和空间精确极大地降低胚胎接触的光量，从而对这些之前无法观察到的过程进行详细分析。

2.Science：人类、小鼠和大鼠都会根据沉没成本作出糟糕的决定
doi:10.1126/science.aar8644; doi:10.1126/science.aau3144

在一项新的研究中，来自美国明尼苏达大学的研究人员发现像人类一样，大鼠和小鼠往往根据“沉没成本（sunk cost）”做出糟糕的决定。相关研究结果发表在2018年7月13日的Science期刊上，论文标题为“Sensitivity to 'sunk costs' in mice, rats, and humans”。在这篇论文中，他们描述了他们的研究和他们取得的发现。美国佐治亚州立大学的Sarah Brosnan针对这项研究在同期Science期刊上发表了一篇标题为“When persistence doesn't pay”的观点类型论文。

大多数人都熟悉“沉没成本”，以及与它相关的一些行为。沉没成本的一个例子就是即使你不喜欢一部电影也会把它观看完，仅因为你已经为此投入了非常多的时间。科学家们研究这种行为的目的是更多地了解人类思维及其运作方式。但是，也许同样重要的是，其他动物是否具有相似的特征？如果是这样，那么这可能揭示出我们的行为的生物学基础。在这项新的研究中，这些研究人员设置实验旨在测试小鼠和大鼠是否会作出糟糕的选择，而且仅是因为它们在这上面投入了时间。

这些实验包括建立一个可选择美味球丸的啮齿类动物美食区。随后将大鼠或小鼠放入这个美食区并观察它们如何作出反应。为了增加一个衡量沉没成本的因素，这些研究人员首先训练这些啮齿类动物对不同的音调作出反应。一种音调表明如果它们选择了一种特定的美食，那么它们为会此等待多长的时间。另一种音调起着倒计时的作用，让它们知道一旦作出一种选择它们必须等待多长时间。他们还允许这些啮齿类动物在等待期间放弃作出的选择去吃其他的食物。

这些研究人员发现不论还需等待多长的时间，这些小鼠和大鼠都会等待它们已选择的美食，即便它们知道还可选择更好的美食。他们还发现，这些啮齿类动物等待的时间越长，它们继续等待下去的决心就越强。这些研究人员声称，这表明这些啮齿类动物也根据沉没成本作出糟糕的选择。

这些研究人员还进行了一项实验，在这项实验中，这些啮齿类动物能够选择观看哪些视频。他们发现一旦它们选择好它们要观看的视频，它们就会倾向于坚持等待视频下载完，而且它们等待的时间越长，它们继续等待下去的决心就越强。

3.Science：利用合成细胞间信号编程出自我组装的多细胞结构
doi:10.1126/science.aat0271

如今，在一项新的研究中，来自美国加州大学旧金山分校和斯坦福大学的研究人员证实了对单个细胞群体进行编程让它们自组装成多层结构的能力，这让人想起了简单的生物或胚胎发育的初始阶段。相关研究结果于2018年5月31日在线发表在Science期刊上，论文标题为 “Programming self-organizing multicellular structures with synthetic cell-cell signaling”。

随着生物结构的形成，发育的一个关键部分是细胞彼此进行通信并且就如何在结构上进行自我组装作出协调的集体决定。为了模拟这一过程，在Lim实验室博士后研究员Satoshi Toda博士的领导下，这项新研究依赖于Lim实验室近期开发的一种强大的可定制的被称为 synNotch（synthetic Notch receptor，合成Notch受体）的合成信号分子（Cell, doi:10.1016/j.cell.2016.09.011），这允许这些研究人员利用定制的遗传程序对细胞进行编程以便让它们对特定的细胞间通信信号作出反应。

在这类最为简单的实验中，这些研究人员对两组细胞进行编程让它们自组装成一种双层球体。他们先是让一组蓝色的细胞在它们的表面上表达一种信号蛋白，接着对另一组无色的细胞进行编程，使得它们表达一种定制的synNotch受体来检测这种信号蛋白。当这两组细胞 分离时，它们不会产生任何作用，但是当将这两组细胞混合在一起时，这些蓝色的细胞激活这些无色的细胞表面上的synNotch受体，触发后者产生粘性的钙粘蛋白和被称作GFP（绿色荧光蛋白）的绿色标记蛋白。结果就是这些无色的细胞快速地产生绿色并聚集在一起，从 而形成一个由这些蓝色的细胞组成的外层包围的中央核心。

这些研究人员继续对细胞群体进行编程，使得它们以越来越复杂的方式进行自组装，比如形成三层球体，或者在让单个细胞群体形成分层球体之前先让它们分成两个不同的细胞亚群。他们甚至通过表达不同类型的钙粘蛋白对形成“极性（polarity）”---确定很多多细胞 生物的“体平面（body plan）”的前后轴、左右轴和头趾轴---起点的细胞进行改造，其中这些不同类型的钙粘蛋白指导细胞组装物形成“头”和“尾”部分或者产生四个不同的径向“臂”。

这些更复杂的细胞编程壮举表明简单的起始细胞能够经编程后随着时间的推移形成更为复杂的结构，就像单个受精卵分裂并分化形成身体的不同部位和不同组织，比如皮肤、肌肉、神经和骨骼。Lim团队证实这些复杂的球状体结构也是能够自我修复的：当这些研究人员利 用斯坦福大学的Lucas R. Blauch和Sindy Tang博士开发的一种微型切割机（micro-guillotine）将这些多层球状体切成两半时，剩下的细胞很快地根据它们的内在程序成功地进行再生和自我组装。

4.Science：利用飞秒X射线激光捕获细菌视紫红质中的视黄醛异构化
doi:10.1126/science.aat0094; doi:10.1126/science.aau3200

从细菌到人类的有机体感知光线并对它作出反应。含有光敏分子视黄醛（retinal）的蛋白将光吸收与产生信号或让离子穿过膜的构象变化偶联在一起。Przemyslaw Nogly等人利用飞秒X射线激光探测质子泵细菌视紫红质（bacteriorhodopsin）微晶内的视黄醛发色团的最 早结构变化。处于激发态的视黄醛发生摆动但保持在适当位置，使得仅视黄醛中的一个双键能够发生异构化。这种质子泵席夫碱（proton-pumping Schiff base）附近的水分子对视黄醛发色团中电荷分布变化作出反应，即便在原子运动开始之前，也是如此。

5.Science：利用系统基因组学揭示固氮根瘤共生发生多次遗失
doi:10.1126/science.aat1743; doi:10.1126/science.aau2409

某些细菌与它们的物宿主之间的共生关系为植物提供固定的氮。Maximilian Griesmann等人对几种植物基因组进行了测序，以便分析为何固氮共生在进化树中不规则地分散。众多植物基因组存在着指示能够支持固氮共生的通路已遗失的痕迹。这种依赖于多种通路和复杂 的有机体间信号转导的固氮共生对选择是敏感的，易于在进化时间内丢失。

6.Science：乙烯-赤霉素信号通路导致水稻适应周期性洪涝
doi:10.1126/science.aat1577

在植物激素赤霉素和乙烯促进的生长反应中，深水稻（deepwater rice）品种在淹水时长得更高。这让它们的叶子保持在水面之上。Takeshi Kuroha等人鉴定出导致这种表型的基因，其编码赤霉素生物合成通路的一种组分和它的调节性乙烯反应转录因子。作为对淹水作 出的反应，这种基因传递促进植物茎节间生长。为适应孟加拉国季风季节而驯化出的现代栽培深水稻是由更广泛地理区域的野生稻品种发生遗传变异而产生的。

7.Science：评估来自美国石油和天然气供应链的甲烷排放量
doi:10.1126/science.aar7204

相当数量的温室气体甲烷从美国石油和天然气供应链中泄漏。Ramón A. Alvarez等人重新评估了这种泄漏的严重程度，结果发现在2015年，这些供应链的排放量比美国环境保护署的库存估算值高出大约60％。这些作者们提出存在的这种差异是因为当前的库存估算方法遗 漏了在异常运行条件下发生的排放。这些数据和用于获取它们的方法可能会改进和核实国际温室气体库存清单，从而更好地了解巴黎协定（Paris Agreement）概述的减缓努力。（生物谷 Bioon.com）

http://news.bioon.com/article/6725025.html



华成旅行社  欢迎来电咨询：

电话：03-3833-9823  / 03-5688-1863
FAX ：03-3833-9873  / 03-3834-5891

SOFTBANK电话：080-3398-4381   担当：小郭  微信号：08034162275
SOFTBANK电话：090-2172-4325   担当：小于  微信号：TYOSCL4325
SOFTBANK电话：080-3398-4387   担当：小李  微信号：huacheng4387
SOFTBANK电话：080-3398-4362   担当：小何  微信号：huacheng602
SOFTBANK电话：080-3084-4389   担当：小马  微信号：huacheng858

http://www.kaseisyoji.com/forum.php?mod=forumdisplay&fid=10