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2017年12月22日Science期刊精華

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摘要:圖片來自Science期刊。2017年12月30日/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2017年12月22日)發布,它有哪些精彩研究呢?讓小編一一道來。1.Science:重磅!復發性的輕度感染會導致慢性腸道炎癥doi:10.1126/science.aao5610在一項新的研究中,來自美國和德國的研究人揭示出隨著年齡的增加,過去經歷的輕微細菌感染如何能夠累加,從而導致一
2017年12月22日Science期刊精華
圖片來自Science期刊。
2017年12月30日/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2017年12月22日)發布,它有哪些精彩研究呢?讓小編一一道來。

1.Science:重磅!復發性的輕度感染會導致慢性腸道炎癥
doi:10.1126/science.aao5610

在一項新的研究中,來自美國和德國的研究人揭示出隨著年齡的增加,過去經歷的輕微細菌感染如何能夠累加,從而導致一種嚴重的炎性疾病。相關研究結果發表在2017月12月22日的Science期刊上,論文標題為“Recurrent infection progressively disables host protection against intestinal inflammation”。論文通信作者為美國加州大學圣芭芭拉分校的Jamey Marth博士。

輕微的細菌感染,比如在輕度食物中毒期間發生的細菌感染,可能會被忽視,而且在沒有治療的情況下很容易被身體清除,但是它們能夠引發一系列事件,從而導致慢性炎癥和潛在地危及生命的結腸炎。這些新的發現也能夠有助鑒定出長期以來不為人所知的炎癥性腸病(IBD)的起源。

這些研究人員通過讓健康的小鼠非常低劑量地服用一種常見的細菌病原體(即鼠傷寒沙門氏菌),開發出一種人輕微食物中毒的小鼠模型。鼠傷寒沙門氏菌在整個環境中廣泛存在,并且仍然是人類食源性疾病的主要原因。最常見的結果是暫時的腸道不適和功能障礙。大多數這樣的感染可能是未經報道的,這提示著個人在一生中發生的感染次數被極大地低估了。

這些研究人員利用沙門氏菌開展實驗,所使用的沙門氏菌劑量如此之低以至于沒有明顯的癥狀或死亡,而且所有的沙門氏菌都被宿主成功地清除。

到第四次感染(與第一次感染相隔幾個月的時間)時,這種炎癥穩定地增加,而且結腸炎在所有的實驗小鼠中出現。令人吃驚的是,即便反復感染停止了,這種疾病并沒有發生改善,這就表明損害已經發生了。

這些研究人員開展了兩項實驗:(1)通過研究來自20多名弗里德希氏共濟失調患者的細胞系,這種分子假體恢復Frataxin蛋白表達;(2)在接受大約含有310個GAA重復序列的人細胞移植的小鼠體內,這種分子假體讓一種信號蛋白的表達恢復到接近正常水平。

2.Science:重磅!定制分子有望治療DNA重復序列導致的疾病
doi:10.1126/science.aan6414

弗里德希氏共濟失調(Friedreich's ataxia)是一種罕見的致命性遺傳疾病。與至少40種其他的遺傳疾病(比如脆性 X 染色體綜合征和一些肌肉萎縮癥類型)一樣,它是由阻止蛋白正確形成的DNA重復序列導致的。這些DNA重復序列能夠含有上百個相同的短DNA序列(如GAAGAAGAAGAA ...)。在包括弗里德希氏共濟失調在內的一些疾病中,這些DNA重復序列阻止RNA聚合酶對基因進行轉錄,從而阻止它們表達細胞所需的蛋白。在包括神經系統疾病亨廷頓舞蹈病在內的其他疾病中,這些DNA重復序列能夠導致過量的蛋白產生,而這種蛋白本身卻是有毒性的。

在一項新的研究中,美國威斯康星大學麥迪遜分校生物化學教授、基因組學教授Aseem Ansari和同事們開發出一種“分子假體(molecular prosthesis)”,即序列特異性合成轉錄延伸因子(sequence-specific synthetic transcription elongation factors, Syn-TEFs),并證實這種分子假體能夠有助RNA聚合酶克服弗里德希氏共濟失調中的DNA重復序列對這種酶的阻礙。這種分子假體的一個組分用于確定這些DNA重復序列所在的位置,另一個組分協助RNA聚合酶通過這些重復序列,從而正確地對基因進行轉錄,以及隨后表達出功能性的蛋白。相關研究結果于2017年11月30日在線發表在Science期刊上,論文標題為“Synthetic transcription elongation factors license transcription across repressive chromatin”。

3.Science:RALF介導的信號調節擬南芥花粉管完整性和精子釋放
doi:10.1126/science.aao3642; doi:10.1126/science.aar4190

在開花植物中,受精需要花粉管和雌性生殖組織之間發生的復雜的細胞間通信事件,這些通信事件受到胞外信號分子與花粉管表面上的受體相互作用的控制。Zengxiang Ge等人發現擬南芥中的兩種這樣的受體BUPS1和BUPS2以及它們的肽配體RALF4和RALF19都是花粉管表達的并且是維持花粉管完整性所必需的。BUPS1和BUPS2通過它們的胞外結構域與受體ANXUR1和ANXUR2相互作用,并且這兩組受體結合RALF4和RALF19。這些受體-配體相互作用與在納摩爾濃度時誘導花粉管爆裂的雌性衍生配體RALF34競爭。 這些作者們提出RALF34替代花粉管-雌配子接觸界面上的RALF4和RALF19,因而失去對BUPS-ANXUR信號的調節,這接著導致花粉管破裂和精子釋放。

4.Science:RALF4/19肽與LRX蛋白相互作用來控制擬南芥中的花粉管生長
doi:10.1126/science.aao5467; doi:10.1126/science.aar4190

胞外基質與細胞內部之間的通信變化對細胞的功能是至關重要的。快速堿化因子(RALF)家族的胞外肽已被鑒定為CrRLK1L亞類受體樣激酶的配體,但其確切的識別機制尚不清楚。 Martin A. Mecchia等人發現在擬南芥中,RALF4和RALF19冗余地調節花粉管的完整性和生長,而且它們的功能取決于花粉表達的富含亮氨酸重復伸展蛋白(LRX)家族成員,其中LRX蛋白在細胞壁發育中起作用,但它們的作用機制是不清楚的。 LRX蛋白與RALF相互作用,監控細胞壁變化,這些變化通過CrRLK1L途徑傳遞到花粉管內部來維持正常生長。

5.Science:AvrSr35基因變異決定著Sr35對小麥稈銹病菌小種Ug99的抵抗力
doi:10.1126/science.aao7294; doi:10.1126/science.aar4797

小麥稈銹病菌(Puccinia graminis f. sp. tritici, Pgt)導致小麥莖銹病,即一種毀滅性的真菌疾病。小麥等植物中的Sr35抗性基因對這種病原菌的毒力最強的小種(包括Ug99)產生免疫力。Andres Salcedo等人對化學誘變的和天然的Pgt分離株進行比較性全基因組測序,鑒定出一個被稱作AvrSr35的真菌基因是Sr35導致的無毒性所必需的。AvrSr35基因編碼一種能夠與Sr35相互作用并觸發免疫反應的分泌蛋白。這些作者們證實Pgt分離株對Sr35產生毒性的起源與通過插入一種可移動的遺傳因子導致AvrSr35基因非功能化相關聯。對AvrSr35的發現為監控Pgt、鑒定宿主易感性靶標和描述小麥免疫防御的分子決定物提供了一種新的工具。

6.Science:小麥稈銹病菌中的AvrSr50缺失導致對Sr50抗性產生的毒力
doi:10.1126/science.aao4810; doi: 10.1126/science.aar4797

小種(race)特異性的抗性基因保護全球的小麥作物免受小麥稈銹病菌(Puccinia graminis f. sp. tritici, Pgt)引起的莖銹病侵害,但通過進化出這種病原菌的新型毒力小種,這種抗性基因經常被克服。為了理解Pgt中的毒力進化,Jiapeng Chen等人鑒定出由Sr50抗性蛋白識別的蛋白配體AvrSr50。 對Sr50產生毒性的Pgt自發突變體發生長2.5兆堿基對的雜合丟失事件。 來自這個區域的一種分泌蛋白觸發植物中的依賴于Sr50的防御反應,并直接與Sr50蛋白相互作用。 AvrSr50的毒力等位基因是通過DNA插入和序列趨異而產生的,而且這些作者們的數據提供了分子證據來證實除有性重組外,體細胞交換能夠在Pgt中出現新的毒力性狀中發揮著作用。

7.Science:移民庇護申請隨著全球氣溫上升而增加
doi:10.1126/science.aao0432

發展中國家由天氣引起的沖突通過庇護申請蔓延到發達國家。 一種估算未來氣候變化影響的方法是研究天氣波動的影響。這些短暫的沖擊能夠在分析上解釋為適用于世界各國的隨機分布處理。Anouch Missirian和Wolfram Schlenker分析了這些局部的農業沖擊與該國移民在歐盟庇護申請之間的關系。 當來源國的氣溫偏離最適合于農業的20°C左右的適宜溫度時,庇護申請就會增加。因此,隨著全球氣溫上升,凈庇護申請的預測值將會增加。

8.Science:對美洲的維管植物進行綜合的評估
doi:10.1126/science.aao0398; doi:10.1126/science.aar4191

美洲的植物探險歷史可以追溯到500年前。 Ulloa Ulloa等人對所有已知的本土新世界維管植物物種進行全面地和綜合地匯編。 在一個公開的可搜索的數據庫中,這種匯編包括124993種維管植物物種,大約占全球總數的三分之一。 他們進一步提出這些物種在科和屬中的分布、地理多樣性位點和區域間植物區系關系的的細節。 美洲的植物物種發現率平均每年將近750種,因此這個寶貴的資源將會繼續增加。

9.Science:利用NICHE-seq技術分析免疫細胞功能的空間信息
doi:10.1126/science.aao4277

免疫功能取決于體內一系列微環境中異質細胞之間的相互作用。盡管已利用單細胞RNA測序方法收集了關于免疫細胞功能的信息,但是這些技術傳統上缺乏空間信息。Chiara Medaglia等人描述了NICHE-seq技術,即一種允許從表達可光激活的綠色熒光蛋白的轉基因小鼠的視覺選擇區域的細胞進行分選和分析的技術。這種方法成功鑒定出病毒感染后小鼠淋巴結和脾臟中的T細胞和B細胞特異性的壁龕(niche)。 這種方法將讓這些作者們彌合器官研究中細胞信息和空間信息之間的差距。(生物谷 Bioon.com)

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