2020年9月17日訊/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2020年9月4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：發現保守的再生反應性增強子竟影響脊椎動物的再生能力在一項新的研究中，來自美國斯託瓦斯醫學研究所、霍華德-休斯醫學研究所和史丹福大學的研究人員發現保守的與兩種魚類的尾部再生有關的再生反應性增強子（regeneration-responsive enhancer）。相關研究結果近期發表在Science期刊上，論文標題為「Changes in regeneration-responsive enhancers shape regenerative capacities in vertebrates」。在這篇論文中，他們描述了他們對兩種魚類的遺傳研究，以及他們了解到的保守的再生反應性增強子在讓魚類再生尾巴部分中發揮的作用。
正如這些研究人員所指出的那樣，一些物種能夠再生失去的身體部分。例如，蜥蜴可以重新長出失去的尾巴，而許多其他動物，包括大多數哺乳動物，則不能再生出受損的身體部位。儘管進行了大量研究，但科學家們一直無法解釋這一點。在這項新的研究中，他們發現了他們認為的一個重要線索---保守的再生反應性增強子。
在研究這兩種魚類物種的DNA時，這些研究人員能夠分離出一種增強子，他們將其命名為再生反應性增強子，它可影響一種叫做抑制素βA（inhibin beta A）的基因的活性，這表明它可能在允許或阻止再生方面發揮作用。他們還在開羅棘鼠（Cairo spiny mice）中發現了同樣的增強子，它們能夠再生耳部組織，但在家鼠中卻沒有發現這樣的增強子，這是因為家鼠不能再生耳部。
2.Science：揭示病情較重的COVID-19患者存在三種不同的免疫反應在一項新的研究中，來自美國賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院的研究人員發現針對SARS-CoV-2感染的三種不同的免疫反應，這可能有助於預測重症COVID-19患者的疾病軌跡，並可能最終為如何最好地治療他們提供信息。相關研究結果於2020年7月15日在線發表在Science期刊上，論文標題為「Deep immune profiling of COVID-19 patients reveals distinct immunotypes with therapeutic implications」。
論文共同通訊作者、賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院系統藥理學與轉化治療學系主任E. John Wherry博士說，「對於住院的COVID-19患者，免疫系統的反應方式並不只有一種。有很多異質性，我們將其歸納為我們所說的三種『免疫型（immunotype）』。我們希望我們可能真地能夠根據臨床數據預測，或者至少推斷出患者具有的不同免疫模式。這將使我們能夠開始考慮讓患者參加不同類型的臨床試驗。」
3.Science：揭示重症COVID-19患者出現免疫系統癱瘓在一項新的研究中，來自美國史丹福大學、埃默裡大學和中國香港大學、香港醫院管理局的研究人員發現在病情嚴重的COVID-19患者中，應當對體內病毒或細菌的跡象立即做出反應的「第一反應者」 免疫細胞反應遲鈍。相關研究結果於2020年8月11日在線發表在Science期刊上，論文標題為「Systems biological assessment of immunity to mild versus severe COVID-19 infection in humans」。
有些人因COVID-19而真正生病，而有些人卻沒有。沒有人知道為什麼。如今，在這項研究中，這些作者發現了免疫學上的偏差和失誤似乎可以區分重度和輕度的COVID-19病例之間的差異。
這種差異可能源於我們進化上古老的先天免疫系統如何應對SARS-CoV-2，即導致COVID-19的冠狀病毒。從果蠅到人類的所有生物中都有先天免疫系統，它能迅速感知病毒和其他病原體。一旦它感知到，它就會立即對它們發起一種不加區分的攻擊，並調動更精確靶向的但行動緩慢的「神槍手」細胞，它們屬於人體病原體防禦力量的另一個分支---適應性免疫系統。
論文通訊作者、史丹福大學醫學院病理學教授、微生物學與免疫學教授Bali Pulendran博士說，「這些發現揭示了免疫系統如何在冠狀病毒感染期間出錯而導致嚴重的疾病，並指出了潛在的治療靶標。」論文第一作者為史丹福大學博士後學者Prabhu Arnunachalam博士、Florian Wimmers博士以及香港大學公共衛生實驗室科學助理教授Chris Ka Pun Mok博士和Mahen Perera博士。
4.Science：從結構上揭示新冠病毒蛋白Nsp1關閉宿主蛋白合成機制在一項新的研究中，來自德國慕尼黑大學和烏爾姆大學醫學中心的研究人員確定了大流行性冠狀病毒SARS-CoV-2如何抑制受感染細胞中的蛋白合成，並且發現它有效地解除了人體先天免疫系統的武裝。相關研究結果於2020年7月17日在線發表在Science期刊上，論文標題 為「Structural basis for translational shutdown and immune evasion by the Nsp1 protein of SARS-CoV-2」。
新型冠狀病毒SARS-CoV-2所編碼的非結構蛋白1（Nsp1）對宿主細胞具有破壞性的作用。事實上，Nsp1是這種病毒用來確保自身在人類宿主中複製和傳播的核心武器之一。近20年前，與SARS-CoV-2存在親緣關係的SARS-CoV冠狀病毒疫情爆發後，Nsp1就已被確認為一種致病 因子，在當時它被發現能抑制受感染細胞的蛋白合成。如今，在這項新的研究中，這些研究人員發現了是什麼讓Nsp1如此強效。在這篇論文中，他們詳細描述了這種蛋白的作用模式。
5.Science：新研究追蹤在巴西流行的SARS-CoV-2毒株的傳播率和起源在一項新的研究中，來自巴西、英國、法國和比利時的研究人員進行了一項研究，旨在追蹤目前在巴西流通的主要SARS-CoV-2毒株的傳播率和起源。相關研究結果於2020年7月23日在線發表在Science期刊上，論文標題為「Evolution and epidemic spread of SARS-CoV-2 in Brazil」。
這些研究人員指出，由於當地領導人的努力，最初為減緩這種病毒在巴西的傳播所做的努力似乎是有效的---但隨著這種病毒向該國其他地區的傳播，COVID-19疫情也在加快發展。為了了解更多關於這種病毒的信息，以及為何它能夠如此迅速地傳播，他們使用了多種工具 。第一種工具可分析巴西全國各地描述的感染流動性、感染率和死亡方面的數據。他們還包括未報告由 COVID-19引起但可能是由它引起的死亡病例---大多數僅被標記為嚴重急性呼吸道感染。在這項研究的第一部分中，他們利用這些數據進行模型模擬。這些模型模擬結 果顯示，關閉疫情熱點地區的商店和學校可以減緩這種病毒的傳播。但是若忽視它，則不會實現這種延緩。
6.Science：利用經過基因改造的人ACE受體作為誘餌引誘新冠病毒，阻斷感染在一項新的研究中，來自美國伊利諾伊大學香檳分校等研究機構的研究人員指出利用誘餌受體（decoy receptor）---一種經過改造的自由漂浮的受體蛋白---引誘SARS-CoV-2，這樣這種誘餌受體就可結合這種病毒並阻止感染。相關研究結果於2020年8月4日在線發表在Science期刊上，論文標題為「Engineering human ACE2 to optimize binding to the spike protein of SARS coronavirus 2」。論文通訊作者為伊利諾伊大學香檳分校的的生物化學教授Erik Procko博士。
要感染人類細胞，病毒必須首先與細胞表面的受體蛋白結合。SARS-CoV-2是導致COVID-19的冠狀病毒，它與一種名為ACE2的受體結合。ACE2在調節血壓、血容量和炎症方面發揮著多種作用。它存在於全身組織中，特別是在肺部、心臟、動脈、腎臟和腸道中。科學家們推測，與COVID-19相關的一系列症狀可能源於這種冠狀病毒與ACE2結合併使得後者無法執行它的正常功能。
Procko說，「給予基於ACE2的誘餌受體可能不僅可以中和感染，而且還可能具有拯救失去的ACE2活性和直接治療COVID-19方面的額外好處。」
7.Science：揭示細胞再回收中心—自噬體生物合成的關鍵步驟細胞自噬（autophagy）是其在壓力狀況下或資源有限時分離並再循環細胞組分的一種必要細胞過程，在此過程中，諸如錯誤摺疊的蛋白質和損傷的細胞器等「貨物」會被稱之為自噬體（autophagosome）的一種雙膜結合室所捕獲並進行靶向降解，那麼這些所謂的自噬體是如何在細胞中形成的呢？近日，一項刊登在國際雜誌Science上的研究報告中，來自維也納大學的科學家們通過研究重建了自噬體形成的第一步，他們發現，這種裝載Atg9蛋白的小型囊泡結構能充當自噬體形成的種子。
子實體首先會在細胞中形成杯狀膜結構，隨後就會吞噬指定的細胞物質並進行降解，這些膜的形成能被蛋白質複合體機器所催化，研究者Sascha Martens解釋道，如今我們發現了參與自噬體形成的多種因子，但截止到目前為止我們並不清楚這些因子是如何聚集在一起啟動這些膜的形成的。其中一個因素就是Atg9蛋白，其重要性顯而易見，但研究者並不清楚其所扮演的關鍵角色，Atg9存在於胞外小囊泡中，研究者指出，其能形成一種平臺，以便自噬及其能夠組裝形成自噬體，Atg9囊泡在細胞中非常豐富，這就意味著當自噬體被需要時其就能很快被招募過來。
8.Science：基底前腦中的穀氨酸能神經元調節睡眠穩態介質腺苷機制大腦中不同的神經活動模式控制著睡眠-覺醒周期。然而，這種活動如何有助於睡眠穩態，在很大程度上仍然是未知數。基底前腦中的腺苷是睡眠穩態的重要生理介質。Peng等人利用一種新開發的指標，監測了小鼠基底前腦中的腺苷濃度。它的濃度與覺醒狀態和REM睡眠有明顯的相關性。腺苷的活動依賴性釋放也可以在光遺傳刺激基底前腦穀氨酸能神經元而非膽鹼能神經元後引起。這些發現為了解覺醒期間神經元活動如何通過釋放睡眠誘導因子促進睡眠壓力提供了新的見解。
9.Science：解析出人48S翻譯起始複合物的三維結構真核生物的翻譯是一個動態和精心安排的過程，涉及許多參與者。43S前起始複合物（preinitiation complex, PIC）包括40S核糖體亞基；啟動因子，包括已知起關鍵作用的eIF3複合物；以及用於翻譯起始的轉移RNA（tRNA）。PIC在信使RNA（mRNA）5′端被招募到帽結合複合物eIF4F上，形成沿mRNA掃描起始密碼子的48S複合物。Brito Querido等人利用低溫電鏡確定了重組的人類48S複合物的結構。他們發現eIF4F在核糖體出口位點附近與eIF3結合。這個定位表明下遊mRNA很可能穿過40S亞基來找到起始密碼子。
10.Science：新工具能夠設計小分子結合蛋白蛋白設計可以從第一原理計算出蛋白摺疊。然而，設計具有功能性的新蛋白仍然具有挑戰性，部分原因是設計結合相互作用需要同時優化蛋白序列和蛋白質-配體構象。Polizzi和DeGrado從頭開始設計了結合小分子藥物的蛋白。他們引入了一種新的稱為vdM（van der Mer）的結構元素，它可跟蹤化學基團相對於接觸殘基的骨架的取向。通過假設蛋白利用類似於蛋白內包裝的相互作用與配體結合，他們從蛋白資料庫（Protein Data Bank）中的一大堆結構中確定了統計學上優選的vdM。通過在計算中加入加權vdM，他們設計了6種新的蛋白，它們中的兩種可結合藥物阿哌沙班（apixaban）。藥物-蛋白的X射線晶體結構證實了所設計的模型。
11.Science：預測溫度變暖對野生果蠅群體的影響隨著氣候變暖越來越明顯，影響越來越大，人們越來越希望預測它對物種的長期影響。傳統上，這是在實驗室觀察的基礎上通過推斷致死極限來實現的。然而，在現實世界中，有機體並不會經歷一個單一的高溫，然後恢復到舒適的溫度，而是在炎熱的季節裡經歷一系列的高溫。Rezende等人在一個動態模型中核算了這些累積效應，準確地預測了野生果蠅群體的經驗模式，表明溫度變暖的累積效應可以包含在未來的估計中。
12.Science：探究矽的陸地生物地球化學循環矽是植物組織中的重要元素，有助於結構性防禦食草動物和其他應激。然而，人們對矽的陸地生物地球化學循環了解甚少，特別是地球化學和生物機制在其調節中的相對重要性。de Tombeur等人在澳大利亞西部的土壤和植被的200萬年年代序列中研究了這個問題。隨著時間的增長，這些地點逐漸變得更加風化和貧瘠，這表明隨著生態系統的發展，矽循環從地球化學控制轉向生物控制。他們發現，在生態系統發展過程中，葉面矽濃度不斷增加，即使巖石衍生矽在年代更為久遠的土壤中被耗盡，也是如此。相比之下，其他主要巖源養分在植物中的濃度則呈現下降趨勢。因此，生物矽循環使得植物即使在土壤極度貧瘠的條件下也能保持濃度。（生物谷 Bioon.com）