2017年1月31日/
生物谷BIOON/--1月份即將結束了，1月份Science期刊又有哪些亮點研究值得學習呢？小編對此進行了整理，與各位分享。
1.Science：傷口癒合會留疤痕可怎麼辦？看這裡！doi:10.1126/science.aai8792
科學家們最近找到一種讓傷口癒合為再生皮膚而非疤痕組織的新方法，這種方法可以將傷口處最常見的細胞類型轉變成脂肪細胞，在該研究之前一直認為這種轉變在人體上不可能發生。相關研究結果發表在國際學術期刊Science上。
在正常情況下皮膚中有脂肪細胞存在，但是當傷口癒合為疤痕脂肪細胞就會消失。肌成纖維細胞是處於癒合過程的傷口中最常見的一類細胞，被認為只能形成疤痕組織。疤痕組織中也沒有任何毛囊因此看起來與正常皮膚不同。研究人員以這些特性為基礎進行了他們的研究。
該研究發現毛髮和脂肪各自發育但是發育過程並非完全獨立進行。研究人員曾經發現了毛囊形成所必需的一些因子，現在他們又發現一些由再生毛囊產生的因子可以將周圍的肌成纖維細胞轉變成脂肪細胞而非形成疤痕。沒有毛髮形成的時候也不會形成脂肪細胞，一旦形成毛髮就會隨之形成脂肪細胞，並且與已經存在的脂肪細胞沒有區別，這樣癒合形成的傷口就會看起來非常自然而不會留下疤痕。
到底毛囊產生了什麼信號誘導了脂肪細胞的形成呢？研究人員發現一種叫做BMP的因子發揮了重要作用，引導肌成纖維細胞變成脂肪細胞。「通常來說，肌成纖維細胞無法變成另外一種類型的細胞。但是我們的工作表明我們可以影響這些細胞使其高效穩定地轉變成脂肪細胞，並且在小鼠和培養的人類細胞模型上都可以發生該過程。」文章作者George Cotsarelis這樣說道。
2.Science：前列腺癌病人為何抵抗雄激素剝奪治療?科學家找到重要原因doi:10.1126/science.aah4199
發生轉移的前列腺癌目前仍然不可治癒。在發表在國際學術期刊Science上的一項新研究中，羅斯威爾帕克癌症研究所的科學家們發現兩個重要基因能夠幫助前列腺癌進展促進治療抵抗的發生。他們的工作闡述了前列腺癌對治療產生適應性的新機制，為幹擾甚至逆轉這一致命過程提供了新的可能。
在這項研究中，研究人員藉助臨床前模型發現抑癌基因Rb1的缺失會誘導前列腺癌對治療產生適應性並促進前列腺癌的轉移進展。他們還發現另外一個基因EZH2表達增加也與前列腺癌對治療產生的適應性有關，或可用作治療這種前列腺癌的靶點。通過
EZH2抑制劑藥物治療產生抵抗的
腫瘤可以增加前列腺癌對雄激素剝奪治療的敏感性。
3.Science：科學家成功解析HIV病毒關鍵結構 攻克重大難題doi:10.1126/science.aah5163
美國Salk研究所的科學家們最近解析了HIV 病毒中一個關鍵部分的原子結構，這個叫做整合體（intasome）的關鍵結構能夠幫助HIV整合到人類宿主DNA並在體內複製。相關研究結果發表在國際學術期刊Science上，該研究有助於開發新的HIV治療藥物。
在這項新研究中，研究人員使用了單顆粒低溫電子顯微鏡，這種技術能夠幫助科學家們對比較大的複雜動態分子進行圖像捕捉。他們在病毒整合體上添加了一個特殊蛋白促進整合體在甘油中的溶解性，並加入了一些鹽離子防止蛋白聚集成塊。
所有逆轉錄病毒的整合體都有核心結構成分來執行整合功能。研究人員將HIV整合體的核心成分與PFV的進行對比發現兩者存在一些差別。研究人員表示，雖然只是很小的差別，但是對於藥物開發和理解藥物抵抗機制來說可能非常重要。
令研究人員感到驚訝的是，HIV的整合體比其他逆轉錄病毒更加複雜。之前已經知道HIV整合體的核心由四部分組成，但是新研究發現HIV整合體還有更多的組成部分。研究證據表明更加複雜的整合體可以更好地幫助HIV將自身整合到宿主基因組中。
研究人員表示，HIV整合體的複雜性提示了自然如何塑造逆轉錄病毒的進化。HIV 病毒可以完成其他病毒不能完成的功能，比如通過活躍的轉運過程進入細胞核而不需要等待細胞分裂。研究人員打了個比方：HIV就像是奢侈品汽車，而其他逆轉錄病毒則是經濟型汽車，雖然它們都是汽車但是HIV的整合體進行了更加重要的升級來完成不同工作。
研究人員推測，HIV的整合體採用多種途徑進行組裝。目前這項研究主要聚焦在宿主DNA上完成組裝的整合體，未來還需要對結合宿主基因組之前以及結合了藥物的整合體結構進行研究。
4.Science：SOX2促進前列腺癌產生治療抵抗性機制doi:10.1126/science.aah4307
前列腺癌生長是由雄激素促發的。基於靶向雄激素受體（androgen receptor, AR）的藥物的雄激素剝奪治療（androgen deprivation therapy, ADT）是治療轉移性前列腺癌病人的常用方法。雖然大多數病人會在開始治療的時候產生應答，但是癌症幾乎總會復發並且變得更具侵襲性，也更加致命。
一些癌症通過一種被稱作細胞譜系可塑性的機制逃避靶向藥物治療，通過這種機制，
腫瘤細胞獲得一種存活不再依賴於藥物靶標的細胞譜系的表型特徵。
為了更加深入探究這種治療抵抗性產生的機制，在一項新的研究中，來自美國斯隆凱特琳癌症紀念中心的Charles L. Sawyers及其團隊利用體外和體內人前列腺癌模型證實這些
腫瘤能夠通過在表型上由AR依賴性導管腔上皮細胞轉化為不依賴於AR的基底樣細胞，對抗雄激素藥物恩雜魯胺（enzalutamide）產生耐藥性。這種細胞譜系可塑性是由TP53和RB1的功能性缺失引起的，並且受到重編程轉錄因子SOX2表達上調的調節。
Sawyers團隊進一步證實恢復TP53和RB1的功能或抑制SOX2表達能夠逆轉這種細胞譜系可塑性。
5.Science：科學家成功利用光實現對細胞邏輯網絡的控制doi:10.1126/science.aah3404
蛋白質是維持機體生命活動的重要分子，蛋白質能夠幫助攜帶氧氣、構建組織、進行DNA複製，同時還能夠協調細胞間的諸多「事件」。如今來自美國北卡大學教堂山分校的研究人員通過研究開發出了一種新方法，該方法能夠輕鬆利用開關來控制機體細胞中蛋白質的功能發揮，這就為研究者提供了一種新型的研究工具，而研究者僅利用光就能深入研究多種疾病的發病原因了，相關研究刊登於國際雜誌Science上。
在這項最新研究中，研究人員就對光
遺傳學技術進行了擴展，使其在不改變蛋白質功能的前提下能夠有效控制一系列蛋白的表達，從而就能夠使光控蛋白發揮自己應有的功能，這種光控蛋白在細胞中的任何地方都能夠正常表達，因此研究者們就能夠根據這些蛋白開啟/關閉的位置來研究蛋白質發揮功能的機制。研究者Hahn教授說道，我們能夠利用光對完整的蛋白質來進行深入研究，我們所開發的這種光控開關是通用的，而且速度非常快，其能夠對蛋白質進行快速開啟/關閉，通過改變光的強度就能夠控制激活或失活蛋白的水平，而且通過控制光照的時間，也能夠控制細胞中不同位置的蛋白被激活表達的時間。
細胞行為的很多方面都依賴蛋白活性的短暫快速改變，但這些改變往往會在確定的位置發生，相同的蛋白如果在不同的地方被激活，其就會誘發細胞產生一系列不同的變化；在這項研究中，研究人員利用一種複雜的計算方法在不改變蛋白質正常功能的前體下，鑑別出了蛋白質中能夠被修飾的部位，同時研究者還發現，蛋白質表面經常存在的環狀蛋白結構也能夠被光進行修飾。
6.Science：突破性成果！科學家重編程胚胎幹細胞成功擴展其潛在的細胞命運doi:10.1126/science.aag1927
近日，一項刊登在國際雜誌Science上的研究報告中，來自加利福尼亞大學等機構的研究人員通過聯合研究開發出了一種新方法，該方法能夠對小鼠胚胎
幹細胞進行重編程使其能夠表現出頗似受精卵一樣的發育特性。研究者指出，這些全能樣的
幹細胞不僅能夠產生發育胚胎中所有的細胞類型，還能夠產生一些特殊類型的細胞，這些細胞能夠促進胚胎和母體之間的營養交換。
MicroRNAs是一類小型的
非編碼RNA分子，其能夠調節基因表達；研究人員發現，名為miR-34a的MicroRNAs分子似乎能夠作為一種「制動器」來抑制胚胎幹細胞和誘導多能幹細胞產生胚外組織，當MicroRNA被
遺傳性地移除後，上述兩種細胞都能夠擴展它們的發育決策來產生胚胎細胞類型、胎盤以及卵黃囊。研究人員發現，大約20%缺失MicroRNA的胚胎
幹細胞能夠表現出擴展性的潛在命運，此外，這種效應或許能夠在細胞培養液中維持一個月。
讓研究者們非常驚奇的是，僅僅操控單一的MicroRNA就能夠擴展胚胎幹細胞的細胞命運決策，研究者不僅鑑別出了一種能夠調節全能性
幹細胞的新型機制，還揭示了
非編碼RNAs在
幹細胞命運中的重要性。此外，這項研究中，研究人員還發現了miR-34a分子和小鼠機體中一類逆轉錄轉座子之間的關聯，逆轉錄轉座子被認為是「垃圾DNA」，很多年來生物學家們推測這類轉座子在機體正常發育期間似乎並沒有用處，但本文研究中研究者發現逆轉錄轉座子似乎和早期胚胎的決策制定之間也存在著密切的關聯。
7.Science：重大突破！科學家首次在細菌中發現朊病毒樣蛋白doi:10.1126/science.aai7776
圖片摘自：www.nature.com/ James Cavallini/SPL
朊病毒（Prions）是一種被認為能夠引發諸如狂牛症等大腦退行性疾病的感染性因子，如今研究人員在細菌中或許也發現了朊病毒的蹤跡。肉毒桿菌是一種能夠誘發中毒的
細菌，研究者發現，當肉毒桿菌中的一部分蛋白插入到
酵母和大腸桿菌的細胞中時，該蛋白的行為類似於朊病毒，相關研究發表於Science雜誌上。
截止到目前為止，研究者僅在真核生物的細胞中發現了朊病毒。
在最新的研究中，研究人員利用能夠識別
酵母細胞中產生朊病毒蛋白的
軟體對大約6萬個細菌基因組進行了分析，最後他們發現了一種細菌分泌性的蛋白—Rho，在諸如肉毒桿菌和大腸桿菌等很多
細菌中，Rho都是一種基因表達的主要調節子，因此該蛋白能夠控制許多基因的活性。
當將將從肉毒桿菌中取出的Rho朊病毒蛋白形成部分注入到大腸桿菌中時，就會出現畸形蛋白質的聚集形成，此外，當小段蛋白質被插入到酵母細胞時，其就會替代
酵母細胞中一種已知的朊病毒形成蛋白的功能。研究人員發現，儘管在大腸桿菌中正常版本的Rho能夠抑制基因活性，但當該蛋白處於朊病毒形式下時很多基因都會活性表達，這就表明，朊病毒或許會促進
細菌適應多種類型的環境壓力，比如研究者還發現，大腸桿菌能夠對Rho的朊病毒形式進行修飾，使其對乙醇能夠更加耐受。
相關研究結果表明，大約在23億年前，在真核生物和細菌間，朊病毒就已經表現出了進化上的分裂；研究者Hochschild說道，在自然界中朊病毒要比我們此前假設的分布要更廣泛一些，當然我們認為在
細菌中或許還存在其它形式的形成朊病毒的蛋白。
由於朊病毒能夠遺傳，研究者認為，這種蛋白能夠促進細菌在不需要進行遺傳突變的前提下對其特性進行
遺傳，而
細菌或許也能夠對環境快速做出反應，比如應對
抗生素時；下一步研究人員將進一步研究證實，在天然宿主中Rho是否能夠扮演類似朊病毒的角色，研究者Chien說道，但這或許看起來比較困難，因為相比其它實驗室有機體（
細菌）而言，肉毒桿菌似乎並不太容易進行
遺傳性實驗。
8.Science：令人意外！發現新的調節細胞衰老的蛋白TZAPdoi:10.1126/science.aah6752
在一項新的研究中，來自美國斯克裡普斯研究所（TSRI）的研究人員發現一種新的蛋白微調參與衰老的細胞時鐘。相關研究結果於2017年1月12日在線發表在Science期刊上，論文標題為「TZAP: A telomere-associated protein involved in telomere length control」。
這種新的蛋白被稱作TZAP，結合到染色體的末端上，決定著
端粒（保護染色體末端的DNA片段）的長度。理解
端粒長度是至關重要的，這是因為端粒設定著體內細胞的壽命，決定著衰老和癌症發病率等關鍵性的過程。
論文通信作者、TSRI副教授Eros Lazzerini Denchi說，「端粒代表著一個細胞的時鐘。你出生時具有某種長度的端粒。細胞每分裂一次，它就丟失一小部分端粒。一旦端粒變得太短，細胞就不能夠再分裂。」
在這項新的研究中，研究人員發現TZAP控制一種被稱作端粒修剪（telomere trimming）的過程，從而確保端粒不會變得太長。
Lazzerini Denchi解釋道，「這種蛋白為端粒長度設置上限。這允許細胞增殖，但增殖次數不會太多。」
在過去幾十年來，已知特異性地結合到端粒上的蛋白是端粒酶和一種被稱作Shelterin複合體的蛋白複合體。發現特異性地結合到端粒上的TZAP是令人吃驚的，這是因為這個領域的很多科學家們認為不再存在結合到端粒上的其他蛋白。
9.Science：首次發現病毒操縱細菌細胞結構機制doi:10.1126/science.aal2130
在一項新的研究中，來自美國加州大學聖地牙哥分校的研究人員首次描述非常大的病毒在感染期間如何重編程
細菌細胞內的結構。這一重編程過程讓這些外來入侵的病毒誘導細胞產生上百個新的病毒，最終讓它們感染的細胞因發生爆裂而死亡。
論文通信作者、加州大學聖地牙哥分校分子生物學教授Joe Pogliano說，「科學家們幾百年來一直在研究病毒，但是在此之前，我們從未觀察到這一點。我們開展的每個實驗都獲得新的激動人心的發現。」
感染
細菌的病毒，也被稱作噬菌體，是地球上數量最多的實體之一。
Joe Pogliano和他的同事們發現在噬菌體感染細菌後不久，它們破壞細菌細胞中許多現存的結構（包括
細菌DNA），然後劫持剩餘的細胞結構。這些噬菌體隨後將整個細胞重新組裝為一種高效的集中式工廠來產生更多的噬菌體。
Pogliano實驗室博士後研究員Vorrapon Chaikeeratisak和研究生Katrina Nguyen發現入侵的噬菌體讓
細菌內部發生結構重組，從而產生類似於在真核細胞中發現的那些結構。
利用螢光顯微鏡，Chaikeeratisak和Nguyen發現當噬菌體在
細菌細胞內複製時，它們構建區室從而將感染期間發生的不同過程分隔開來。
加州大學聖地牙哥分校化學與生物化學教授Elizabeth Villa和加州大學舊金山分校生物化學與生物物理學教授David Agard採用一種被稱作低溫電子斷層掃描術（cryo-electron tomography, cryo-ET）的技術捕捉Chaikeeratisak和Nguyen起初在非常高的放大倍數下發現的那些過程的圖像。
這些圖像表明新的噬菌體顆粒在
細菌的細胞核樣區室（nucleus-like compartment）周圍進行組裝。最終，這些新的病毒顆粒讓細胞發生爆裂並擴散出去，從而感染附近的細胞。
Pogliano說，「觀察到噬菌體操縱細菌細胞是完全出乎意料之外的，這是因為之前還未曾發現噬菌體如此劇烈地讓細菌細胞發生結構重組。這種簡單的細菌細胞經過重組後產生的結構類似於現存的更加複雜的真核系統，從而模糊了簡單的
細菌細胞與植物和動物等高等生物細胞之間的界限。」
10.Science：首次發現血細胞突變與動脈粥樣硬化產生相關聯doi:10.1126/science.aag1381
一項新的研究首次支持老年人血細胞中相對比較常見的突變與動脈粥樣硬化存在關聯。相關研究結果於2017年1月19日在線發表在Science期刊上，論文標題為「Clonal hematopoiesis associated with Tet2 deficiency accelerates atherosclerosis development in mice」。
心血管疾病（CVD）的一種特徵是動脈粥樣硬化，即動脈中斑塊堆積。儘管心血管疾病是老年人死亡的主要原因，但是將近60%的動脈粥樣硬化性心血管疾病（atherosclerotic cardiovascular disease）老年人並沒有表現出常規的風險因素，或者僅表現出一種風險因素。這項研究結果和其他的數據提示著迄今為止尚未被鑑定出的年齡相關性風險因素可能導致心血管疾病產生。
在這項新的研究中，來自美國波士頓大學醫學院的研究人員研究了體細胞DNA突變和動脈粥樣硬化是否存在直接的關係。他們構建出一種實驗模型來研究作為老年人血細胞中經常發生突變的多種基因中的一種基因，TET2如何影響斑塊產生。在這些接受缺乏TET2的骨髓細胞移植的模型當中，斑塊加快產生，而且可能是通過動脈壁中增加的巨噬細胞觸發的炎症導致的。這些研究結果進一步證實一種假設：造血細胞突變是發生動脈粥樣硬化的原因。
11.Science：中國科學家發現恢復西紅柿更好風味的基因密碼doi:10.1126/science.aal1556
超市裡的西紅柿有什麼問題？消費者說，它們缺乏風味，因此中國農業科學院深圳農業基因組所黃三文研究團隊努力鑑定出現代西紅柿中丟失的重要因子，以便將這些因子放回到它們當中，讓它們恢復它們原有的風味。
在一項新的研究中，黃三文研究團隊鑑定出具有更好西紅柿風味的化學物組合。相關研究結果發表在2017年1月27日那期Science期刊上，論文標題為「A chemical genetic roadmap to improved tomato flavor」。
第一步就是找出在西紅柿中上百種化學物中，哪些物質在風味中作出最大的貢獻。
Klee說，現代西紅柿缺乏充足的在更好風味中起著至關重要作用的糖分和揮發性化學物。他說，這些性狀在過去50年裡已丟失了，這是因為西紅柿培育者沒有工具來對風味進行常規的篩選。為此，研究人員研究了西紅柿中的等位基因，這些等位基因讓西紅柿具有它的特定性狀。
Klee說，「我們想要鑑定出為何現代西紅柿品種缺乏這些決定著風味的化學物。這是因為它們丟失了許多基因的更有價值的等位基因。」
他說，研究人員隨後鑑定出這些良好的等位基因在西紅柿基因組中的位置。這需要開展全基因組評估研究。這樣，他們繪製出控制所有這些重要的化學物合成的基因圖譜。Klee說，一旦他們發現這些基因，他們就通過
遺傳分析，將這些良好的等位基因替換現代西紅柿品種中不好的等位基因。（生物谷 Bioon.com）
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