2020年1月4日訊/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2020年1月3日）發布，它有哪些精彩研究呢？讓小編一一道來。
圖片來自Science期刊。
1.Science：開發出在單細胞解析度下揭示癌細胞藥物反應的新技術---sci-Plex高通量化學篩選通常用於嘗試發現新的癌症藥物，以及許多其他生物醫學應用中。目前，此類的大多數篩選要麼提供粗略的讀出值，比如細胞存活率、細胞增殖或細胞形狀變化，要麼僅提供特定的分子發現，比如測試一種特定的酶是否受到阻斷。由於這兩者之間存在著巨大差距，大多數測定方法通常會遺漏微小的基因表達或細胞狀態變化，這些變化有可能揭示受到擾動的細胞內部發生的機制。此類測定方法也可能無法檢測到細微差別，這些細微差別可能表明所測試藥物的意外副作用，或者遺傳上完全相同的細胞對同一藥物作出不同的反應，或者為什麼細胞對以前有效的治療產生抵抗抗性。
為了解決現有的高通量化學篩選存在的這些局限性，在一項新的研究中，來自美國華盛頓大學的研究人員開發出一種新技術。這項新技術將細胞核標記上的改進與數百萬個細胞中基因表達分析上取得的進展相結合。這是在單細胞解析度下以經濟有效的方式完成的。他們將這種新的篩選方法命名為sci-Plex。相關研究結果近期發表在Science期刊上，論文標題為「Massively multiplex chemical transcriptomics at single cell resolution」。論文通訊作者為華盛頓大學醫學院基因組科學副教授Cole Trapnell和華盛頓大學醫學院基因組科學教授Jay Shendure。論文第一作者為華盛頓大學醫學院醫學科學家培訓項目博士生Sanjay R. Srivatsan、華盛頓大學醫學院基因組科學博士後研究員Jose L. McFaline-Figueroa和華盛頓大學醫學院前基因組科學研究生Vijay Ramani。
為了測試sci-Plex的性能，這些研究人員將它應用於對經過180種用於治療癌症、HIV感染和自身免疫疾病的化合物處理的三種癌症細胞系(白血病、肺癌和乳腺癌)的篩選中。這些細胞用小的單鏈DNA進行細胞核散列（nuclear hashing）標記。這種細胞核散列標記可識別不同的細胞，並允許科學家們繪製哪些細胞接受了哪種藥物處理的圖譜。在僅一項實驗中，這些研究人員測量了來自5000多份獨立處理樣品的65萬個細胞中的基因表達。
這些結果表明某些癌細胞對特定化合物的反應方式存在顯著差異。他們還揭示了細胞之間關於其他化學物類型的共有模式，以及在一種化學物類型中區分藥物的一些特性。
2.Science：揭示瘧原蟲的青蒿素耐藥性機制瘧原蟲生活在紅細胞中，並具有一個高度保守的基因，稱為kelch13。這個基因的單點突變與對一線藥物青蒿素的耐藥性有關。Birnbaum等人發現Kelch13及其相關蛋白構成了與以宿主紅細胞為食物相關的內吞區室（endocytic compartment）。青蒿素研究的熱門靶標也出現在這種內吞區室中，包括蛋白UBP1、AP-2μ，以及內吞蛋白Eps15的瘧原蟲同源物。 Kelch13區室蛋白的失活表明宿主血紅蛋白的內吞作用需要這些蛋白。青蒿素被血紅蛋白降解產物激活，因此這些突變使得瘧原蟲在不同程度上對這些藥物產生耐藥性。
3.Science：對蛋白中光異構化途徑進行靜電控制光異構化---指的是對光吸收作出反應使得分子中的鍵發生扭曲---已在生物學中用於感知光，並可影響成像應用中使用的螢光蛋白的光物理性質。Romei等人通過將非天然胺基酸引入可起著光開關作用的綠色螢光蛋白Dronpa2中，研究了這種行為，從而系統性地改變了這種發色團的電子性質。對一系列Dronpa2變體的晶體結構和光譜分析支持一種模型：這種發色團及其周圍環境之間的靜電相互作用影響光異構化過程中不同鍵發生扭轉的勢壘高度。這些新見解可能指導在未來設計具有所需特性的光開關蛋白。
4.Science：揭示人致皮質層2/3神經元樹突的動作電位和計算人大腦中的特殊發育程序會導致皮質層2/3的不均勻增厚。這表明皮質層2/3的擴展、它的眾多的神經元和較大的樹突可能有助於我們成為人類。Gidon等人因此研究了從癲癇患者的手術切除的腦組織切片中獲取的皮質層2/3錐體神經元的樹突生理學。雙重體細胞樹突記錄顯示了這些神經元樹突中以前未知的動作電位類別，這使它們的活動比以前認為的複雜得多。這些動作電位使得單個神經元能夠解決神經科學中兩個長期以來被認為需要多層神經網絡的計算問題。
5.Science：發現17萬年前非洲的煮熟澱粉類植物的根莖煮熟的澱粉類植物性食物的早期證據很少，但是食用澱粉類植物的根可能是人類飲食中的一項關鍵創新。Wadley等人報導了對來自南非邊境洞穴（Border Cave, South Africa）的小金梅草屬（Hypoxis）植物的整個燒焦根莖的鑑定，這種根莖可可追溯到170000年前。這些古植物遺骸是對地下儲藏器官進行烹飪的最早直接證據。可食用的小金梅草屬植物根莖似乎是由中石器時代的人在該地點煮過並食用的。小金梅草屬植物的地理分布範圍很廣，這表明它們的根莖可能是非洲智人現成的可靠的碳水化合物來源，這也許可以促進人口的流動。
6.Science：食肉植物的食肉陷阱由扁平葉子通過基因表達的簡單變化進化而來食肉植物的杯形葉子由具有扁平葉子的祖先經過多次進化而來。通過研究絲葉狸藻（Utricularia gibba）中的食肉陷阱（carnivorous trap）產生，Whitewoods等人鑑定出它們的基因與扁平葉子表面中表達的相類似。異位表達和計算模型揭示了基因表達結構域的輕微變化如何導致扁平葉子和捲曲的食肉陷阱之間的差異。在正交極性的土地中，生長率的靈活變化允許產生的食肉陷阱的形狀的多樣性。
7.Science：在一種新進化的轉錄迴路中，蛋白編碼的變化先於順式調節序列的變化有機體的新穎性源於轉錄迴路（transcriptional circuit）的變化。但是首先發生的是調節蛋白的變化或順式調節序列的變化？Britton等人研究了真菌的酵母亞門進化枝中的Matα2蛋白。 他們發現在相隔數百萬年的兩個階段中，一個新進化的轉錄迴路參與古老的同源結構域蛋白Matα2對a-特異性基因（a-specific genes）的抑制。在第一階段，Matα2獲得了幾次編碼變化，在第二階段，順式調節序列發生了變化。這種酵母亞門進化枝特有的要求解釋了早在這個新的α特異性基因抑制迴路出現之前，Matα2的編碼變化是如何發生的。
8.Science：蛋白TTC5通過mRNA降解介導微管蛋白的自我調節細胞嚴格控制關鍵管家因子（如核糖體和伴侶蛋白）的豐度，以將它們維持在穩態所需的最佳水平。大多數豐度控制機制都涉及對mRNA轉錄的反饋調節，但是其他豐度控制機制，比如微管蛋白，受高度特異性的mRNA降解的調節。Lin等人發現TTC5（tetratricopeptide protein 5）與翻譯中的核糖體上新生的α和β微管蛋白結合，從而在過量的微管蛋白存在時觸發它們相關的mRNA降解。在缺乏TTC5介導的微管蛋白自我調節的情況下，細胞顯示出容易出錯的染色體分離，這一過程嚴重取決於微管蛋白的濃度。（生物谷 Bioon.com）