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3月Nature杂志不得不看的重磅级亮点研究
发布时间:2020-03-26

时间总是匆匆易逝,转眼间3月份即将结束,在即将过去的3月里,Nature杂志又有哪些亮点研究值得学习呢?小编对相关文章进行了整理,与大家一起学习。

【1】Nature:胰高血糖素或有望恢复代谢性疾病患者机体的激素失衡状况

发达国家的很多健康问题都源于肝脏中葡萄糖产生和能量利用之间微妙代谢平衡的破坏,日前,一篇刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自耶鲁大学的研究人员通过研究发现了一种新型分子机制,其或会诱发上述两个不同但却相关的过程之间的代谢失衡,相关研究结果或为开发治疗糖尿和非酒精性脂肪肝(NAFLD)的新型疗法提供一定的思路和依据。

胰腺所分泌的胰高血糖素在机体代谢过程中扮演着关键角色,在食物不足的状况下,胰高血糖素会启动肝脏葡萄糖(大脑的必要燃料)的产生,这一过程称之为糖原异生过程(gluconeogenesis),在糖尿病患者机体中,糖原异生过程常常会被干扰。这项研究中,研究者揭示了胰高血糖素维持肝脏中葡萄糖产生和能量使用之间的代谢平衡的分子机制。

【2】Nature:一种特殊的“诱饵”外泌体机制或能保护宿主抵御细菌感染

近日,一篇发表在国际杂志Nature上的研究报告中,来自纽约大学等机构的科学家们通过研究在人类和动物细胞中发现了一种诱饵机制(decoy mechanism),其或能保护细胞免于诸如细菌等外来入侵物所释放的危险毒素;研究者表示,细胞经常会暴露于细菌所释放的微小、蛋白包被的特殊物质中,即外泌体(exosomes),其就好像诱饵一样与细菌毒素结合,比如MRSA(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)和白喉棒状杆菌所产生的毒素等。

毒素的吸收就能中和其作用并确保宿主细胞的安全,如果任毒素来回游荡,其就会结合到细胞的外膜上,并在膜上打孔,从而杀死宿主细胞。本文研究结果表明,暴露于细菌的细胞会发生自行死亡,但只有在吸收毒素的外泌体存在时其才会存活;这种细胞防御系统在包括人类在内的哺乳动物中非常常见,这或许还能够帮助解释为何高达五分之一的美国人体内存在以社区为基础的MRSA,而只有很少人(不超过1/10000)会死于这种细菌性感染。

【3】Nature:揭示DNA依赖性蛋白激酶在rRNA加工和造血过程中起着重要作用

DNA依赖性蛋白激酶(DNA-dependent protein kinase, DNA-PK)是结合DNA并修复双链断裂的最重要的酶之一。这种修复方式对于产生能够帮助免疫系统抵御入侵者的受体至关重要。但是DNA-PK不仅结合DNA,而且还结合RNA。尽管科学家们早在几十年前就知道了这一点,但他们还不完全了解哺乳动物细胞中DNA-PK结合哪些类型的RNA,也不了解这种结合的生理后果。

在一项新的研究中,来自美国麻省理工学院和哥伦比亚大学的研究人员发现了DNA-PK与参与核糖体组装的RNA结合的机制。作为细胞的蛋白合成装置,核糖体可确保干细胞产生足够的红细胞。这些研究人员发现DNA-PK突变会阻止核糖体的正确构建,从而阻止血细胞发挥作用并导致血液疾病,相关研究结果近期发表在Nature期刊上。

【4】Nature:液-液相分离调控染色质泛素化修饰

DNA被折叠成染色质,染色质主要由包裹在组蛋白周围的DNA组成。酶可以修饰组蛋白,因而影响染色质结构,这接着影响基因是否活跃。在一项新的研究中,奥地利维也纳医科大学的Alwin K?hler及其团队报道作为一种利用泛素修饰组蛋白的酶,Bre1以一种特殊的物质状态存在。Bre1结合另一种称为Lge1的蛋白。在在显微镜下观察时,Lge1表现出不同寻常的行为:Lge1形成液滴,这些液滴碰撞并聚结在一起,相关研究结果近期发表在Nature期刊上。

研究人员意识到,Lge1液滴不是刚性结构,而是像一瓶强力摇晃的香醋瓶中的油滴一样,首先分散,然后迅速融合并混合成较大的液体团。这一过程称为液-液相分离(liquid–liquid phase separation),是化学、工程和物理中的一个公认的概念。当一种力把两种液体推开时,就会发生这种情况,比如油浮在水面上。

【5】Nature:重大进展!揭示修复酒精引起的DNA损伤的新机制

在一项新的研究中,来自荷兰胡布勒支研究所和英国剑桥医学研究委员会分子生物学实验室的研究人员发现人体修复由酒精降解产物引起的DNA损伤的新机制。这一发现突显了饮酒与癌症之间的联系,相关研究结果近期发表在Nature期刊上。

我们的DNA每天都是辐射或酒精等有毒物质造成的一连串损害的目标。在酒精代谢后,乙醛就会形成。乙醛会造成一种危险的DNA损伤---链间交联(interstrand crosslink, ICL),即将两条DNA链粘在一起。结果就是它阻碍了细胞分裂和蛋白产生。最终,ICL损伤的积累可能导致细胞死亡和癌症。

【6】Nature:血液中的微生物DNA可以预测癌症

癌症微生物组的系统表征为开发利用非人类、微生物衍生的分子来人类重大疾病的技术提供了机会。而最近的一些研究表明微生物在一些癌症中扮演着关键的作用。来自加州大学圣地亚哥分校的Rob Knight带领他的研究小组重新审视了癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)中未治疗过的33种样品(总计18116个)的全基因组和全转录组测序数据,以寻找其中微生物的线索,研究人员在大多数癌症患者的血液和组织样品中发现了独特的微生物信号。

尽管使用了非常严格的去污染分析,放弃了高达92.3%的总序列数据,但研究人员发现当应用于Ia-IIc期的癌症患者或者没有任何基因组改变(经两个商用级的无细胞肿瘤DNA平台检测确认)的癌症患者时,这些TCGA血液特征仍然具有预测性。

【7】Nature:科学家正在开纳米疫苗对抗新冠病毒

随着来自SARS-CoV-2的感染正全球扩散,研究人员正在争相开发一种疫苗,生命科学公司正在提供帮助。2020年1月28日,首次官方报道2019年冠状病毒首个病例几周之后,美国卫生与公众服务部在华盛顿特区召开了记者会表示SARS-CoV-2感染了数千人,但没有方法可以治疗病毒。美国国家过敏和传染病研究所(NIAID)主任Anthony Fauci告诉记者:"我们正在考虑最坏的情况,即疫情进一步扩大。"他说,为了阻止疫情爆发并拯救生命,世界需要一种疫苗。

由于疫情的严重程度尚不清楚,至少有五个研究小组正在努力开发一种疫苗,使用各种策略来激发有效的免疫反应。但是,与SARS-CoV-2的传播速度相比,疫苗的开发可能是缓慢的。在寨卡病毒、埃博拉病毒和2009年猪流感的病例中,疫苗研发至少花了6个月,这仍被誉为创纪录的速度。

【8】Nature:为什么新冠病毒在人群中如此容易传播?

研究人员已经确定了可能使这种病原体比SARS病毒更具传染性的微观特征,并可作为药物靶标。随着全球冠状病毒感染人数接近10万人,研究人员正在竞相了解是什么让它如此容易地传播。一些基因和结构分析已经确定了这种病毒的一个关键特征--表面的一种蛋白质--这也许可以解释为什么它如此容易感染人类细胞。

为了感染细胞,冠状病毒使用一种"刺状"蛋白质(S蛋白)与细胞膜结合,这一过程被特定的细胞酶激活。对这种新型冠状病毒的基因组分析显示,它的峰值蛋白不同于那些近亲,并表明这种蛋白上有一个位点是由一种叫做弗林蛋白酶的宿主细胞酶激活的。华中科技大学结构生物学家Li Hua表示,这是意义重大,因为弗林蛋白酶在大量的人体组织,包括肺、肝脏和小肠中都有,这意味着病毒有可能攻击多个器官。李说,这一发现可以解释在冠状病毒感染者身上观察到的一些症状,比如肝功能衰竭。2月23日,李与人合着了一份病毒遗传分析报告,并发布在ChinaXiv的预印服务器上。他说,SARS和其他与新病毒同属的冠状病毒没有弗林蛋白酶激活位点。其他研究小组正在研究新冠状病毒进入人体组织的途径--细胞膜上的受体。细胞受体和病毒蛋白都为药物阻断病原体提供了潜在的靶点,但研究人员说,现在还不能确定。

【9】Nature:首次用CRISPR在人体内治疗疾病!

一名遗传导致失明的患者成为了第一个直接接受CRISPR-Cas9基因治疗的患者。这项治疗是一项具有里程碑意义的临床试的一部分,目的是测试CRISPR-Cas9基因编辑技术去除突变的能力,这种突变会导致一种罕见的情况,即莱伯氏先天性黑蒙症(LCA10)。这种疾病是导致儿童失明的主要原因,目前尚无治疗方法。

在最新的试验中,基因编辑系统的组成部分--编码在一种病毒的基因组中--被直接注射到眼睛里,接近光感受器细胞。相比之下,以前的CRISPR-Cas9临床试验已经使用这种技术来编辑从体内移除的细胞的基因组,然后再把这些细胞输回病人体内。

这并不是基因编辑第一次在人体中尝试:一种被称为锌指核酸酶的更古老的基因编辑系统已经被直接应用于参与临床试验的人身上。加州布里斯班的Sangamo Therapeutics公司测试了一种以锌指为基础的疗法,治疗一种名为亨特综合症的新陈代谢疾病。这项技术将一个健康的受影响基因拷贝插入到肝细胞基因组的特定位置。虽然它看起来是安全的,但早期的结果表明它可能对缓解亨特综合症的症状没有什么作用。

【10】Nature:遗传印迹揭示导致癌症发生的肠道微生物

根据最近在《nature》杂志上发表的研究,肠道中常见的一种细菌可能导致肠癌。这项由来自荷兰,英国和美国的科学家做出的研究结果表明,大肠杆菌释放的毒素会导致肠道内膜细胞发生“独特”的DNA损伤模式。这一结果首次显示出细菌毒素与驱动癌症发展的遗传变化之间的直接联系。

研究小组认为,将来可以通过肠道内膜细胞中检测到这种特定的DNA损伤,可以使医生识别出高风险的患病群体。每年英国大约有42,000个新的肠癌病例,它仍然是第二大最常见的致死癌症。了解可能导致肠癌的早期诱因可能有助于医生预防其发展,并在最有可能成功治疗的早期阶段对其进行检测。