2016年6月5日/生物谷BIOON/--本周又有一期新的Science期刊（2016年6月3日）發布，它有哪些精彩研究呢？讓小編一一道來。
1. Science：重大突破！首次揭示細胞核ATP產生機制
細胞核中的DNA被包裝成染色質，能夠阻止接觸到它所攜帶的遺傳信息。為處理應激條件和高水平DNA損傷而進行的基因表達全局重編程需要鬆綁DNA和染色質蛋白之間的相互作用。對染色質蛋白進行修飾需要消耗大量能量。為了滿足這些特殊需求，細胞需要額外的能量，因此它需要激活一種新的途徑來獲得更多的ATP。
在一項新的研究中，來自西班牙巴塞隆納科學技術研究所基因組調節中心（Centre for Genomic Regulation, CRG）、龐培法布拉大學和羅維拉-威爾吉利大學等機構的研究人員首次描述細胞核中的一種新的途徑產生用於染色質重塑和基因表達重編程的能量。他們也鑑定出參與這一過程每個步驟的酶的功能，以及這種酶在對應激信號作出反應時是如何被激活的。他們的結果將有助人們理解染色質重塑機制，以及染色質重塑與DNA損傷和癌症之間的關係。相關研究結果發表在2016年6月3日那期Science期刊上，論文標題為「ADP-ribose–derived nuclear ATP synthesis by NUDIX5 is required for chromatin remodeling」。
研究人員發現作為染色質解壓縮和DNA損傷修復中的主要作用物之一，聚腺苷二磷酸核糖（poly-ADP-ribose, PAR）是細胞核ATP合成的基石。腺苷二磷酸核糖（ADP-ribose）中的腺苷二磷酸（ADP）組分被細胞核中的酶NUDIX5用來產生ATP。阻斷NUDIX5活性就會阻止染色質重塑、基因表達重編程和細胞對應激或DNA損傷的適應。（Science, 03 Jun 2016, doi:10.1126/science.aad9335）
2. Science：開發出TT-Seq技術繪製人類瞬時轉錄組圖譜
基因之間的序列長期以來被視為「垃圾DNA」，我們如今知道它們也發揮著至關重要的功能。這些DNA區域發生的突變能夠嚴重地對人類發育造成損害，而且可能在生命後期導致嚴重疾病。然而，在此之前，調節性DNA序列一直很難發現。如今，在一項新的研究中，德國慕尼黑理工大學計算生物學教授Julien Gagneur團隊和德國馬克斯普朗克生物物理化學研究所教授Patrick Cramer團隊如今開發出一種方法可以用於發現活躍的可控制基因活性的調節性DNA序列。相關研究結果發表在2016年6月3日那期Science期刊上，論文標題為「TT-seq maps the human transient transcriptome」。
如今，在這項新的研究中，Patrick Cramer團隊的Björn Schwalb和Margaux Michel，以及Julien Gagneur團隊的Benedikt Zacher成功地開發出一種高度靈敏的方法來捕獲和鑑定每種非常短命的RNA分子，該方法被稱作瞬時轉錄組測序（transient transcriptome sequencing, TT-Seq）。為了捕獲這些RNA分子，研究人員採取了一種技巧：它們給細胞提供一種在幾分鐘內起著錨定物作用的分子。隨後，在實驗期間，這些細胞將這種錨定分子整合到它們製造出的每個RNA分子上。在這種錨定分子的作用下，研究人員最終能夠從細胞中分離出短命的RNA分子，對它們進行研究。
Cramer解釋道，「我們利用TT-Seq方法捕獲到的這些RNA分子能夠反映某個時間點上細胞內所有有活性的DNA區域---基因以及之前很難找到的位於基因之間的調節性DNA序列。」 Gagneur補充道，「利用TT-Seq方法，我們如今擁有一種合適的工具來更多地了解基因在不同類型細胞中如何受到控制和基因調節程序如何工作。」
在很多情形下，研究人員對哪些基因在某種疾病發揮作用心中有數，但是卻不知道哪些分子開關參與其中。研究人員正希望能夠利用這種新方法揭示在疾病出現或發展期間發揮作用的關鍵機制。（Science, 03 Jun 2016, doi:10.1126/science.aad9841）
3. Science：高效疫苗有戲！oxPAPC誘導樹突細胞進入高度活躍狀態
在一項新的研究中，來自美國波士頓兒童醫院和中國北京生命科學研究所等機構的研究人員報導在受損組織中天然發現的脂質化學分子能夠誘導一種意想不到的免疫反應，誘導免疫細胞（即樹突細胞）進入一種「高度活躍」狀態，而這種高度活躍狀態能夠高效地召集抵抗感染的T細胞。這些發現可能能夠改善疫苗而讓它們變得更加有效。相關研究結果於2016年4月21日在線發表在Science期刊上，論文標題為「An endogenous caspase-11 ligand elicits interleukin-1 release from living dendritic cells」。論文通信作者為來自波士頓兒童醫院的Jonathan Kagan博士。
在這項研究中，研究人員當使用這種被稱作oxPAPC的化學物時小鼠產生的適應性免疫反應增強了5倍。他們認為oxPAPC或者一種相關的合成化合物可能能夠被用來幫助人們對眾多不同的感染產生免疫力。Kagan說，「我們認為這可能是一種通用方法來增加對任何一種疫苗產生的免疫反應。」
Kagan說，「我們鑑定出一種自然發生的分子（編者註：即oxPAPC）能夠讓樹突細胞進入一種強化的『高度活躍』的激活狀態。這些高度活躍的樹突細胞存活較長時間，是我們知道的最好的T細胞激活劑，因此這可能是疫苗開發中的一種非常有用的工具。」（Science, 03 Jun 2016, doi: 10.1126/science.aaf3036; doi:10.1126/science.aag0366）
4. Science & Cell子刊：丁勝突破性成果！利用特殊藥物將皮膚細胞成功轉化為心臟和大腦細胞
近日，來自格萊斯頓研究所（Gladstone Institutes）的科學家們利用一種組合性化學物成功將皮膚細胞轉化成為心臟細胞和大腦細胞，此前對細胞重編程的工作都需要向細胞中添加額外的基因；近日刊登在國際雜誌Science和Cell Stem Cell上的兩篇研究論文中，研究人員就利用混合的化學物逐漸誘導皮膚細胞改變成為器官特異性的幹細胞樣細胞，最終發育成為心臟和大腦細胞，而這項研究發現或許就提供了一種有效可靠的方法來對細胞進行重編程並且避免相應問題的發生。
研究者Ding表示，這種方法或可幫助我們為患者製造新型細胞來治療疾病，我們希望有一天可以利用本文中的方法來治療諸如心臟病和帕金森等人類疾病。
刊登在Science上的研究論文中，研究人員利用9種化合物的混合製劑將人類皮膚細胞進行改變使其成為跳動的心臟細胞，經過反覆試驗，研究者通過將細胞改變成為類似多潛能幹細胞的狀態，最終發現了開啟轉化過程的最佳化合物組合模式，隨後就可以在特殊的器官中誘導皮膚細胞產生多種不同類型的細胞。（Science, 03 Jun 2016, doi:10.1126/science.aaf1502; Cell Stem Cell, doi:10.1016/j.stem.2016.03.020）
5. Science：Polycomb和COMPASS蛋白家族對基因表達的表觀遺傳平衡控制
在多細胞動物（metazoan）中，對基因表達進行表觀遺傳調節在建立細胞多樣性中發揮著至關重要的作用，而且它的調節失控能夠導致病理狀況。儘管轉錄因子是執行基因表達程序所不可或缺的，但是它們單獨時並不會發揮功能，它們需要招募許多染色質修飾蛋白和染色質重塑蛋白。作為染色質動態調節的一個典型例子是PRC1和PRC2複合體中的聚硫蛋白（Polycomb group，PcG)和COMPASS蛋白家族中的三空腔結構蛋白（Trithorax group, TrxG）的性質平衡，而這些蛋白經常在很多種人類疾病中發生高度突變。在這篇綜述中，研究人員將討論關於PcG和COMPASS蛋白家族的性質的最新發現，以及這些發現所提供的在生理和病理條件下對轉錄的表觀遺傳控制的深入認識。（Science, 03 Jun 2016, doi:10.1126/science.aad9780）
6. Science：人工水解光合作用系統高效地還原二氧化碳
光合作用利用太陽光固定來自空氣中的CO2。光合作用的工業模擬物試圖將二氧化碳直接轉化為生物量、燃料或者其他的有用產物。為了改善之前的人工光合作用設計，研究人員將氫氣氧化菌Raistonia eutropha與一種鈷磷水解催化劑結合在一起。這種生物相容性的自我修復的電極克服了之前設計中的毒性挑戰，因而允許它在有氧條件下操作。當與太陽能光電池結合時，太陽能到化學能的轉化率比天然的光合作用高出將近一個數量級。（Science, 03 Jun 2016, doi:10.1126/science.aaf5039）
7. Science：塑膠微粒改變了歐洲鱸魚的孵化、生長和捕食
一項新的研究顯示，在接觸了高濃度塑膠顆粒後，歐洲鱸魚的孵化受到抑制，生長速度減慢，幼魚進食偏好改變，而且，歐洲鱸魚對捕食威脅提示也無法做出回應。這些結果表明，塑膠微粒通過化學和物理作用影響了幼魚的行為和發育。由於現代社會大量使用塑膠，因此塑膠垃圾日益積累，它們最後常常進入水道。許多這類碎片是以塑膠微顆粒形式存在的；這些微顆粒在各個維度上都不到5毫米，它們或是被製成這樣或是從較大塊碎片崩解而成。儘管有數百則研究證明了全球塑膠微粒汙染，但它們中很少對其如何影響動物種群數、社群和生態系統進行了調查。Chelsea M. Rochman在一則相關的《視角》中說："這種模式並非獨特。對許多環境化學汙染物來說，普遍汙染已記錄在案，但其對生態的影響則鮮為人知。"塑膠微粒如何影響水中生物的卵子、胚胎和幼體的機制尤其晦暗不明，而水生生物特別容易受到水中汙染物的影響。
Oona M. Lönnstedt和Peter Eklöv為了對這一問題有更多的了解，他們從波羅的海中收集了歐洲鱸魚的胚胎和幼魚。在實驗室水族箱中，他們讓這些樣本接觸不同濃度的聚苯乙烯塑膠微粒，包括接觸可比擬自然界所見的非常高濃度的塑膠微粒。在各種結果中包括，他們看到胚胎接觸塑膠微粒會令孵化成功率降低約15%。更重要的是，接觸塑膠微粒的2周大幼魚逃避被捕食的能力大大下降，從而導致其存活率降低。同時，在最高濃度塑膠微粒環境中長大的鱸魚比一般濃度中長大的鱸魚顯著要小。通過確定可能最具危害性的塑膠微粒類型及通過確認最敏感的種群、物種和生態系統，像這樣的研究或能指導減少塑膠微粒進入海洋的努力。Rochman寫道："在掌握這些數據後，具體工作者可將其精力轉向預防措施，避免進行免昂貴的恢復和重建需要。"（Science, 03 Jun 2016, doi:10.1126/science.aad8828; doi:10.1126/science.aaf8697）
8. Science：遠古的狼兩次與人為友嗎？
一項新的研究描述了某個遠古狗的基因組，它提供了有關人類最好的朋友——狗的群體和馴化信息。狼如何變成我們如今的伴侶——狗的歷史一直存在爭議，這些爭議涉及狗進化的次數及狗是在哪裡進化的。某些基因研究得出結論：狗的馴化可能只有一次，但在科學界就這一進化是否發生在歐洲、中亞或東亞還有分歧。那麼，人類最好的朋友起源於何時何方呢？為了得到更多的了解，Laurent Frantz分析了59個線粒體DNA序列——它們來自生活在1萬4000年前至3000年前的遠古歐洲狗，他們也分析了一條生活在約4800年前的遠古紐格蘭奇（屬愛爾蘭）狗的全部基因組序列，並將這些基因組數據與數百條不同品種現代狗的全基因組序列進行了比較。他們的分析揭示了現代東亞狗和西部歐亞狗間的一個深刻隔裂，它發生在已知的歐洲和東亞狗第一次出現的數千年之後。儘管研究人員無法排除早期傳輸至歐洲之後歐亞狗有著單一來源的可能性，但他們注意到，生活在兩個中亞區域間的狗的考古學證據缺乏，這提示狗可能在歐亞西部和東亞分別進化了兩次。作者們說，某些狗的品種——如格陵蘭的雪橇狗或西伯利亞哈斯奇似乎擁有來自歐亞西部和東亞狗世系的混合血統。（Science, 03 Jun 2016, doi:10.1126/science.aaf3161）（生物谷 Bioon.com）
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會議詳情： http://www.bioon.com/z/2016Cell-therapies/