《Nature》7月最受关注的五篇论文

【字体: 时间:2018年07月06日 来源:生物通

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英国著名杂志《Nature》周刊是世界上最早的国际性科技期刊,自从1869年创刊以来,始终如一地报道和评论全球科技领域里最重要的突破。其办刊宗旨是“将科学发现的重要结果介绍给公众,让公众尽早知道全世界自然知识的每一分支中取得的所有进展”。近期《Nature》下载论文最多的十篇文章(2018年6月7日 ~ 2018年7月6日):

脂肪代谢一种独一无二的调控机制

脂肪对我们的身体至关重要。所有脂肪的核心成分都是脂肪酸(fatty acids),脂肪酸最初需要ACC酶催化合成。来自巴塞尔大学的一组研究人员发现了ACC组装成不同微丝结构的分子机制,这些微丝类型控制着酶的活性,因而也控制了脂肪酸的生成。

脂肪是高度多样化的分子,能被用作燃料和能量储存,它们也是构成细胞膜,激素和信号的基础元件。尽管脂肪有很多多样性,但其中所含的所有脂肪酸都来自相同的前体。只有一种酶能启动其生产:乙酰-CoA-羧化酶(acetyl-CoA-carboxylase),简称ACC。ACC是脂肪酸合成的关键,理解ACC的结构对于治疗许多疾病至关重要。

虽然早在六十年前,科学家们就了解了酶在新陈代谢中的功能,但大家对ACC的结构了解很少。现代生物化学教科书采用的还是ACC形成微丝的旧的,模糊的图像,因此这些微丝如何形成,以及为何形成依然是一个谜。

巴塞尔大学Biozentrum的Timm Maier教授领导的研究组深入剖析了这一图像:“我们已经解决了这个在新陈代谢方面的长期困惑。阐明ACC微丝的详细结构揭示了它们对酶活性的影响。”

一天更换100亿个细胞

我们的肠道每天都在不断地自我更新。单单就是结肠这一段,即胃肠道最后的1.5米,每天就能更换100亿个上皮细胞。

肠道上皮是形成小肠和大肠内膜的细胞层,负责吸收营养。来自瑞士苏黎世大学的研究人员发现,这个再生过程是由上皮(隐窝)中小褶皱干细胞驱动的,干细胞在这里与其它细胞相互作用,产生驱动再生的信号,其中的关键就在于维持干细胞的关键激活信号——“Wnt”。

这一研究成果公布在Nature杂志上,由苏黎世大学的Konrad Basler领导完成,Basler是瑞士医学科学院院士,美国科学院外籍院士,欧洲分子生物学组织(EMBO)会士。多年来他一直致力于Wnt信号通路的研究,在这一领域处于领先地位,曾获得Louis-Jeantet医学奖,Friedrich Miescher奖,和欧洲分子生物学学会金质奖章。

阻断一种蛋白,让肿瘤明显缩小

一组研究人员发现,针对晚期前列腺癌患者,利用一种新的免疫疗法可以重新激活患者对激素治疗的反应,这在小鼠和人类前列腺癌细胞实验中得到了证实。研究人员认为,这与既有的治疗方法相结合可以改善前列腺癌的预后。

激素疗法(Hormone therapy)是前列腺癌治疗的中流砥柱,但是经过治疗,肿瘤细胞会发展出耐药性,导致疾病难以进一步治疗。

这项新研究发现,阻断由一类免疫细胞:称为髓样抑制细胞(Myeloid-derived suppressor cells,MDSCs)产生的蛋白,能恢复肿瘤对激素治疗的敏感性。这种蛋白即IL-23,其实已经被用于了自身免疫性疾病,如牛皮癣等的治疗中。

清除炎症,抗体保护小鼠免受动脉硬化和肝脏疾病影响

加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员发现,新开发的一种氧化磷脂(oxidized phospholipids,OxPL)结合抗体可以阻断小鼠体内炎症。形成抗体保护后,即使小鼠食用高脂肪饮食,也不会形成动脉斑块、动脉硬化和肝脏疾病,而且还能延寿。

这项研究发表在《Nature》,标志着OxPL触发炎症导致斑块形成机制在活动物体内得到验证,而且E06抗体的发现对逆转和预防多种炎症性疾病意义重大。

“无论你体内哪里发炎,细胞表面都会产生OxPL,”加州大学圣地亚哥分校教授Joseph Witztum说。“这并不意味着OxPL是病因,但是它们确实起了作用。”

组成细胞膜的磷脂很容易被活性氧修饰形成OxPL。这在动脉粥样硬化等炎症状态下特别常见。在这项研究之前,研究人员没有手段控制磷脂氧化,只能任其在炎症和动脉粥样硬化中作威作福。

鉴定土壤中富含大量新抗生素资源

加州大学伯克利分校的科学家在《Nature》发文报告,利用宏基因组测序鉴定出数百种土壤细菌基因表达的复杂和重要分子。新基因之所以现在才被发现,是因为这些微生物无法在培养皿中生长。

新研究鉴定出来的基因很多都来自未知细菌群落,这些微生物生产的抗生素和抗真菌素将来或许可以帮助人类对抗细菌或真菌感染。

时至今日,新抗生素挖掘速度变慢,致病细菌对现有药物抵抗力越来越强。美国疾病控制和预防中心估计,在美国每年至少200万人感染耐药细菌,超过23000人死于这些细菌感染。

加州大学的科学家们在加利福尼亚州北部草甸4-16英寸深处采集了60份10g土壤样本,据此研究小组成员组装了大约1000种不同微生物(包括细菌和古细菌)的基因组,报道了360种新鉴定细菌物种,而这些细菌生产的复杂分子,许多都类似现有的已知抗生素。

研究人员说,这是基因组学测序和组装领域报道过的最复杂的微生物群落。富含腐殖质的土壤里面埋藏着成千上万种不同微生物,大多数数量微少。文章报道的这1000个基因组在数量上具有多样性:一些基因组能代表土壤中1%的微生物种类,但大多数是更罕见的。

“土壤是基因组解析宏基因组学的最后一块处女地,”加州大学伯克利分校地球和行星科学,以及环境科学、政策和管理学教授Jill Banfield说。“土壤中富含许多、许多、许多不同种类的有机体,其中大多与生物密切相关,但是由于丰度极低,我们很难将它们一一分离。”

虽然研究人员发现了这些复杂的基因组,但他们还不知道数百种新分子的确切化学结构。他们已经与其他生物学家合作,打算先合成20多个基因,然后插入其他生物中让它们表达成蛋白质,尝试鉴定出这些蛋白质的功能,如果它们是酶,它们就有能力制造复杂分子,最后再看这些分子是否具有抗生素或其他特性。

(生物通)


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