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2017年12月1日Science期刊精華

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摘要:圖片來自Science期刊。2017年12月4日/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2017年12月1日)發布,它有哪些精彩研究呢?讓小編一一道來。1.Science:我國科學家解析出DNA修復關鍵組分Mec1-Ddc2的三維結構doi:10.1126/science.aan8414作為DNA損傷的第一個線索,一種被稱作ATR激酶的蛋白激活細胞的內在修復系統。如今,在一項
2017年12月1日Science期刊精華
圖片來自Science期刊。
2017年12月4日/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2017年12月1日)發布,它有哪些精彩研究呢?讓小編一一道來。

1.Science:我國科學家解析出DNA修復關鍵組分Mec1-Ddc2的三維結構
doi:10.1126/science.aan8414

作為DNA損傷的第一個線索,一種被稱作ATR激酶的蛋白激活細胞的內在修復系統。如今,在一項新的研究中,來自中國科技大學、中科院分子細胞科學卓越創新中心和南京農業大學的研究人員以前所未有的分辨率解析出這種蛋白的結構圖,并開始理解它對DNA損傷作出的反應。相關研究結果發表在2017年12月1日的Science期刊上,論文標題為“ 3.9 Å structure of the yeast Mec1-Ddc2 complex, a homolog of human ATR-ATRIP”。

論文通信作者、中國科學技術大學生命科學博士生導師蔡剛(Gang Cai)教授和他的研究小組利用低溫電鏡技術解析出分辨率為3.9埃的Mec1-Ddc2復合物的結構圖。這種復合物是在酵母中發現的,與人ATR蛋白及其細胞信號蛋白伴侶ATRIP存在同源關系。

據蔡教授介紹,ATR一直是潛在的治療目標。這種高分辨率的結構信息揭示出ATR激酶的調節位點,當DNA損傷的第一個線索出現時,這些調節位點就會被激活。闡明這一機制可能有助開發新的治療方法。

2.Science:重磅!肺瘤與骨髓之間的溝通促進腫瘤進展
doi:10.1126/science.aal5081; doi:10.1126/science.aar2640

如今,在一項新的研究中,來自美國麻省總醫院(MGH系統生物學中心的研究人員描述了肺瘤與骨髓之間的“交談”導致一種免疫細胞產生,這種免疫細胞遷移到這種腫瘤中并促進它進展。相關研究結果發表在2017年12月1日的Science期刊上,論文標題為“Osteoblasts remotely supply lung tumors with cancer-promoting SiglecFhigh neutrophils”。

最近的研究提示著腫瘤浸潤性髓樣細胞最初是在骨髓中產生的。在當前的研究中,這些研究人員進一步研究了骨髓活性是否在身體另一部分的癌癥(比如肺癌)存在時發生了變化。他們的初步實驗發現骨髓活性在兩種常見的肺癌小鼠模型和70%的肺癌患者中增加了,即便未發生骨轉移,也是如此。相比于未患癌的小鼠,在肺瘤小鼠的骨髓內,成骨細胞(osteoblast)---產生和重塑骨組織的細胞---的數量和活性增加了;降低這些肺瘤小鼠中的成骨細胞數量不僅會限制嗜中性粒細胞浸潤到腫瘤中,而且也會干擾腫瘤進展。

通過研究這些腫瘤浸潤性嗜中性粒細胞,這些研究人員揭示出兩種嗜中性粒細胞群體能夠基于蛋白SiglecF的表達來加以區分。相比于其他的嗜中性粒細胞,表達高水平SiglecF的嗜中性粒細胞堆積依賴于骨中的成骨細胞數量。他們發現這些高水平SiglecF的嗜中性粒細胞促進癌癥浸潤。它們表現出很多與腫瘤進展相關的很多功能;它們在小鼠腫瘤中的存在顯著地加快癌癥生長,而且在人肺瘤中,一種高水平SiglecF的嗜中性粒細胞特征與較差的患者存活相關聯。

通過尋找將一種激活信號從肺瘤轉移到成骨細胞中從而誘導高水平SiglecF的嗜中性粒細胞產生的因子,這些研究人員揭示出一種被稱作sRAGE的分子。他們在肺瘤小鼠的血液中發現這種可溶性的因子高水平地存在著,這能夠促進成骨細胞的激活,并且導致體外培養的細胞中的嗜中性粒細胞成熟。

3.Science:揭示243種激酶抑制劑的作用靶標
doi:10.1126/science.aan4368

激酶抑制劑的使用能夠成功地延緩某些癌癥中的腫瘤生長。當前有超過350種激酶抑制劑正用于臨床試驗中,它們中的37種已被批準用于治療。在很多情形下,單個激酶抑制劑的作用機制是未知的。很多激酶抑制劑在癌細胞中具有不同的功能靶點,因此它們的應用可能比之前想象的更加廣泛。

在一項新的研究中,來自德國慕尼黑工業大學等研究機構的研究人員采取了一種獨特的方法來闡明這些激酶抑制劑特異性地靶向哪些激酶和細胞信號通路:在超過6000小時的質譜分析中,他們分析了243種臨床上測試過的激酶抑制劑與上百種激酶之間的相互作用。他們在接近生理條件下研究了這些激酶抑制劑的活性。他們不是利用基因工程產生的激酶進行測試,而是分析了白血病、腦瘤、結腸癌細胞對這些激酶抑制劑作出反應時的全部細胞內含物。通過這種方式,他們能夠系統性地繪制出激酶-激酶抑制劑相互作用圖譜。相關研究結果發表在2017年12月1日的Science期刊上,論文標題為“The target landscape of clinical kinase drugs”。

在這種圖譜中,這些研究人員發現了之前與激酶抑制劑藥物不相關聯的新型激酶。作為其中的一種新型激酶,MELK已被鑒定為某些肺癌預后不良的生物標志物。論文通信作者、慕尼黑工業大學蛋白質組學與生物分析學主任Bernhard Küster說,“令人驚訝的是,一些測試過的激酶抑制劑能夠阻斷MELK活性。”這些研究人員也鑒定出幾種MELK-激酶抑制劑復合物的精確分子結構,這就為開發優化的MELK抑制劑奠定了基礎。

4.Science:宿主DNA酶阻止中性粒細胞胞外陷阱阻塞血管
doi:10.1126/science.aam8897; doi:10.1126/science.aar2428

中性粒細胞胞外陷阱(neutrophil extracellular traps, NETs)是經過精選的分泌蛋白和細胞質蛋白修飾的染色質網格,用于捕獲和中和微生物。然而,它們的不恰當釋放可能通過促進炎癥和血栓形成造成更多的傷害。Miguel Jiménez-Alcázar等人報道兩種脫氧核糖核酸酶(DNase, DNA酶),即DNASE1和DNASE1L3,在降解循環NETs中發揮著部分冗余的作用。缺乏這兩種酶的基因敲除小鼠不能夠耐受慢性中性粒細胞增多,而且在血管受到NETs阻塞后會快速地死亡。此外,當這兩種酶不存在時,敗血癥期間由血管堵塞引起的損傷會進一步加重。

5.Science:揭示翼龍與鳥類具有更多的相似性
doi:10.1126/science.aan2329; doi:10.1126/science.aao6493

翼龍和鳥類之間的生態趨同性(ecological convergence)經常被提及,但是這兩者在多大程度上具有相同的行為是存在爭議的。Xiaolin Wang等人描述了一個具有100多個形成化石的翼龍蛋的地方,這些翼龍蛋化石揭示出剛孵出的翼龍可能不像之前所認為的那樣孵出時就能立刻走動(precocial)。再者,多個翼龍蛋覆蓋在一起提示著翼龍可能表現出繁殖位點忠誠性,類似于繁殖后代的海鳥。因此,翼龍和鳥類的相似性并不僅僅存在于翅膀中。

6.Science:利用光氧化還原催化劑讓藥物化合物標記上氘或氚
doi:10.1126/science.aap9674

在藥物開發過程中,研究候選化合物在生物學上如何被吸收和降解是非常重要的。追蹤藥物命運的一種常用技術是利用更重的氫同位素(氘或氚)對它的分子結構進行標記。Yong Yao Loh等人開發出一種光催化的方法將這些氫同位素標簽放置在氮附近的烷基碳上。這種方法依賴于通過酸堿化學反應將來自重水源的較重氫同位素整合到硫醇中。接著,一種光氧化還原催化劑從這種烷基碳上剝奪一個氫原子(即最輕的氫同位素---氕),這種硫醇參與自由基化學反應,將氘或氚轉移到這種氫原子所在的位置上。

7.Science:揭示扇貝眼睛的成像鏡形成機制
doi:10.1126/science.aam9506

我們通常認為眼睛具有一個或多個晶狀體,用于將入射光聚焦到諸如我們的視網膜之類的表面上。但是,也能夠利用鏡子陣列來聚焦光線,正如通常在望遠鏡中所做的那樣。一個生物學的例子就是扇貝,它能夠有多達200個反射眼睛,將光線聚焦到兩個視網膜上。Benjamin A. Palmer等人發現扇貝的空間視覺是通過精確控制鳥嘌呤磚塊(tiles of guanine)的大小、形狀和包裝密度來實現的,這些鳥嘌呤磚塊構成扇貝每只眼睛后面的一種成像鏡。

8.Science:揭示功能性海洋生物地理學特征
doi:10.1126/science.aan5712; doi:10.1126/science.aar3431

宏基因組學和轉錄組學數據充分代表了海洋生態系統。這些數據并不經常用于測試探索海洋生物地理學或生物地球化學特征的生態系統模型中。V. J. Coles等人建立了一個模型,在這種模型中,具有不同功能的基因被分配到不同組的模擬微生物。 與從亞馬遜河羽流收集的微生物數據相比,具有現實生物地理學和生物地球化學特征的微生物群體出現在這種模型中。 然而,功能性組成超出了分類學的細節,而且不同的共同進化的微生物群體組成出現了,從而提供了相似的生物地球化學結果。(生物谷 Bioon.com)

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