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2016年6月17日Science期刊精华
来源：生物谷 2016-06-18 20:27
2016年6月18日/生物谷BIOON/--本周又有一期新的Science期刊（2016年6月17日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。
1. Science：重大进展！破解免疫系统秘密有助治疗一系列疾病
在一项新的研究中，来自美国、英国、德国和爱尔兰的研究人员揭示出我们古老的免疫系统的秘密。这一重大的科学进步可能有助全球的科学家和临床医生抵抗疾病。相关研究结果发表在2016年6月17日那期Science期刊上，论文标题为“T helper 1 immunity requires complement-driven NLRP3 inflammasome activity in CD4+ T cells”。
论文共同作者、澳大利亚昆士兰大学分子生物科学研究所教授Matt Cooper博士说，免疫系统基本上可分为两个部分：适应性免疫系统，产生抵抗感染的抗体；非常古老的先天性免疫系统。
在此之前，科学家们之前总是认为适应性免疫反应和先天性免疫反应的关键组分，独立发挥作用，即巨噬细胞和树突细胞等先天性免疫细胞识别入侵的微生物，然后给T细胞等适应性免疫细胞发出警报，接着这些适应性免疫细胞作出反应，从而杀死入侵的微生物。
然而，在这项新的研究中，研究人员证实在人类和小鼠T细胞中，这两种免疫反应的关键组分能够相互沟通和协同发挥作用。他们证实激活后的T细胞表达补体中的组分，而这接着导致NLRP3炎性体组装，其中补体和NLRP3炎性体是先天性免疫反应的关键组分，协助宿主细胞检测和消灭入侵的微生物。在T细胞中，补体和炎性体相互合作，促进T细胞分化为在消灭胞内的微生物中发挥着重要作用的特定T细胞亚群：辅助性T细胞1（Th1）。
这些结果提示着T细胞中的补体- NLRP3炎性体轴代表着调节自身免疫疾病和微生物感染中Th1活性的一种新的治疗靶标。（Science, 17 Jun 2016, doi:10.1126/science.aad1210）
2. Science：首次在活细胞内实时观察单个RNA表达
在一项新的研究中，来自美国科罗拉多州立大学（CSU）的研究人员取得一项史无前例的成就：在活细胞体内观察RNA翻译---核糖体制造蛋白的基础细胞过程。相关研究结果于2016年5月5日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Real-time quantification of single RNA translation dynamics in living cells”。
蛋白执行大多数细胞功能，而且是我们活着的原因。蛋白是由RNA翻译而来的。但是为何很难观察它发生？这是因为蛋白需要时间来成熟和折叠，而且能够照射蛋白的最新技术过于迟缓而不能够捕获到蛋白生命的最早阶段。即便利用绿色荧光蛋白（GFP）对RNA进行标记，它也花费太长时间。
为了解决这个问题，研究人员编码含有受体位点的蛋白，其中这些受体位点好比一把钥匙的锁。他们让他们的实验性活细胞表达一种简单的荧光抗体片段（即标记上GFP的抗体片段），其中这种抗体片段好比这把锁的钥匙。一旦翻译在细胞中发生，这把钥匙契入这把锁中，结果这种蛋白发出明亮的绿色荧光。新生蛋白仍然附着到它的信使RNA（mRNA）上，而且研究人员能够观察和记录它发生的所有一切。通过使用不同的生物化学标记，他们能够对多种蛋白的RNA翻译进行成像，其中每种蛋白可通过一种不同的荧光颜色加以识别。
通过这些实验，研究人员分享了其他的认识，包括活细胞中的蛋白延伸以每秒10个氨基酸的速率发生。他们也证实由一串核糖体组成的多核糖体（polysome）是球形的，而不是细长形的。最后，他们发现多核糖体有时会彼此相互作用，即便当它们正在编码完全不同的蛋白。（Science, 17 Jun 2016, doi:10.1126/science.aaf0899）
3. Science：首次在活体细胞中观察到单个mRNA分子的翻译过程
近日，刊登在国际杂志Science上的一项研究报告中，来自爱因斯坦医学院 ( Albert Einstein College of Medicine)的研究人员利用一种特殊技术在活体哺乳动物细胞中首次观察到了翻译成为蛋白质的单个信使RNA分子（mRNA），这对于后期科学家们进行神经变性疾病及癌症等多种人类疾病的研究或将带来一定思路。
文章中研究人员首次在人类骨肉瘤癌细胞和小鼠神经元细胞中观察到了单个mRNA的翻译情况，尤其是在小鼠神经元中，研究者发现了mRNA翻译的一种前所未有的现象。神经元可以非常紧密地控制蛋白质的合成，因为神经传输依赖于在突触中蛋白质的精确合成，而在突触位置神经元就可以形成回路。翻译活性的爆发或许可以帮助神经元有效控制蛋白产生的水平和位置，因此这项研究对于揭示诸如脆性X染色体综合征等智力障碍的发病机制非常关键。
此外研究者在癌细胞中还获得了重大发现，癌细胞可以表现出惊人的能力来调节癌细胞中mRNA的翻译，mRNA的翻译是癌细胞中的一项持续性过程，而这些蛋白的产生对于癌细胞分裂而言又非常重要。基于当前的研究数据，研究者就可以在一定的水平下来对引发疾病的蛋白异常情况进行深入探究。
早在1998年，研究者Singer实验室就首次成功在活细胞中观察到了单分子的mRNA，而本文中研究者正是采用了这项技术。对于编码肌动蛋白的mRNA而言，研究者将编码红色荧光蛋白的mRNA同膜靶向序列mRNA相连接来帮助mRNA分子寻找进入内质网的路线，这种包裹组装后的mRNA分子就可以通过反转录病毒插入到细胞中，随着mRNA分子分不到内质网上，每一种mRNA分子就会合成新生肽来同内质网紧密相连。这项研究首次观察到了神经元细胞和癌细胞中单个mRNA分子的翻译，而该技术或许可以被用于后期不同类型细胞中蛋白质翻译的相关研究。（Science, 17 Jun 2016, doi:10.1126/science.aaf1084）
4. Science：特殊维生素或可阻断器官的老化进程
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）非常了不起，大量研究表明烟酰胺核糖可以增强机体的新陈代谢，近日一项刊登在Science上的研究论文中，来自瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）等机构的研究人员通过研究揭开了烟酰胺核糖增强机体代谢的奥秘。文章中研究者描述了NAD对干细胞功能的正向效应，在很多哺乳动物中，随着年龄增长，特定器官和肌肉组织的再生能力都会下降，而损伤后机体的修复能力同样也会受到影响，这就会引发许多和老化相关的机体障碍。
研究者Hongbo Zhang想去揭示机体的再生过程如何随着年龄增长而不断变差，随后他同苏黎世大学、加拿大以及巴西的研究人员一起开展联合性研究，通过利用多个标记物，研究者发现了调节线粒体功能发挥及其随着年龄增长不断变化的分子链，线粒体在机体代谢中扮演的角色已经非常清楚了，但研究者在文章中首次发现线粒体发挥正常功能的能力对于干细胞非常重要。
在正常情况下，这些干细胞会对机体传递的信号产生反应，从而通过产生特殊的细胞来修复机体损伤的器官，至少在青壮年个体机体中是这种情况，研究者指出，干细胞的“疲惫”是导致再生能力下降甚至某些组织和器官退化的主要原因。这就是为什么科学家们想要在老年小鼠的肌肉组织中重新恢复干细胞的能力，而研究者们正是通过靶向作用帮助线粒体发挥正常功能的特殊分子来完成了上述目的。（Science, 17 Jun 2016, doi:10.1126/science.aaf2693）
5. Science：干细胞的时空协调维持表皮平衡
成体组织通过干细胞库替换丢失的细胞。然而，干细胞自我更新、分化和功能性整合进这种组织中的机制仍然是个谜。
在一项新的研究中，研究人员在活的小鼠体内利用成像技术，捕捉小鼠耳朵和爪子表皮中单个干细胞的一生行为。这项研究的结果提示着表皮干细胞有同样的潜力发生分裂或直接分化。对表皮干细胞追踪数代揭示出小鼠表皮中的组织平衡并不是由之前所认为的不对称细胞分裂所维持的，而是通过协调兄弟细胞（sibling cell）的命运和寿命来维持的。最后，研究人员证实分化中的表皮干细胞整合进早已存在的表皮内有序组装的空间单元中。（Science, 17 Jun 2016, doi:10.1126/science.aaf7012）
6. Science：利用荧光生物传感器揭示出线粒体中NAD+的多种来源
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）是位于细胞核、细胞质和线粒体中的酶sirtuin和聚（腺苷二磷酸核糖）聚合酶（PARP）所必需的。这些亚细胞区室中的NAD+浓度波动被认为调节着这些NAD+消耗酶的活性，然而测量这些区室中的NAD+浓度所面临的挑战已阻止着获得证实这种调节的直接证据。
在一项新的研究中，研究人员描述了开发一种基因编码的荧光生物传感器，能够直接监控亚细胞区室中的游离NAD+浓度。他们发现在细胞核、细胞质和线粒体中的游离NAD+浓度接近于它们各自区室的酶sirtuin和PARP的米氏常数（Michaelis constant）。系统性剔除催化NAD+生物合成最后一步的酶揭示出在体外培养的人细胞线粒体中的NAD+浓度是由多种机制控制的。（Science, 17 Jun 2016, doi:10.1126/science.aad5168）
7. Science：胡罗卜和大棒都不能改变可卡因成瘾病人的行为
药物成瘾很难治疗，特别是可卡因成瘾。动物实验已导致人们提出药物成瘾是异常的目标指导的学习和习惯形成。
在一项新的研究中，研究人员发现利用奖赏等正强化（positive reinforcement）进行过度训练会让可卡因成瘾病人对他们的行为结果更加不敏感。另外，利用惩罚手段进行过度训练也不会产生效果。因此，习惯可能决定着可卡因吸食者的行为。（Science, 17 Jun 2016, doi:10.1126/science.aaf3700）（生物谷 Bioon.com）
http://science.sciencemag.org/content/352/6292
http://news.bioon.com/article/6684403.html |
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发表于 2016-6-19 09:29:01
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