2018年8月3日Science期刊精華

2018年8月8日/

生物谷

BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2018年8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：重大進展！開發出比標準的免疫螢光成像技術更好的細胞分析方法
doi:10.1126/science.aar7042

在一項新的研究中，來自瑞士蘇黎世大學（UZH）的研究人員開發出一種分析細胞及其組分的新方法，即迭代間接免疫螢光成像（iterative indirect immunofluorescence imaging, 4i）。這種創新性的方法極大地改進了生物醫學中使用的標準免疫螢光成像技術，並為臨床醫生提供來自每個樣本的大量數據。4i使得在從組織到細胞器的不同水平下同時觀察至少40種蛋白及其修飾在數十萬個細胞中的同一個細胞內的空間分布成為可能。相關研究結果發表在2018年8月3日的Science期刊上，論文標題為「Multiplexed protein maps link subcellular organization to cellular states」。

論文第一作者、蘇黎世大學分子生命科學研究所博士後研究員Gabriele Gut說，「4i是首個為我們提供在從組織到細胞器的不同水平下對生物樣品進行多重觀察的成像技術。我們能夠首次將同一實驗中在組織、細胞和亞細胞水平上獲得的多重信息相關聯在一起。」

免疫螢光（Immunofluorescence, IF）使用抗體可視化觀察和定位生物樣品中的蛋白。儘管標準的IF方法通常對三種蛋白進行標記，但是4i使用現成的抗體和常規的螢光顯微鏡通過迭代雜交和移除樣品中的抗體來可視化觀察十倍以上的蛋白。Gut 解釋道，「想像一下

細胞生物學

家是記者。每個實驗都是我們對細胞的採訪。對傳統的IF而言，我能夠提出三個問題，但是對4i而言，我能夠討論40多個話題。」

一旦獲得這些大量數據，就必須對它們進行分析---這是這些研究人員面臨的下一個難題。 「我們通過10個通道在10多種處理條件下獲得數千個細胞的亞細胞解析度圖片。人眼和大腦無法處理4i收集的複雜生物數據。」

為了充分利用4i數據，Gut開發出一種新的用於可視化觀察和分析的電腦程式，即多重蛋白圖譜（multiplexed protein map）。它從數百萬個像素中提取出多重螢光信號，並產生細胞中抽象但有代表性的多重蛋白分布圖譜。

因此，這些研究人員能夠對細胞景觀（cellular landscape）進行系統性調查：他們成功地可視化觀察大多數哺乳動物細胞器在細胞周期中和不同環境下的細胞內空間分布。

2.Science：探究團體領導力的基礎
doi:10.1126/science.aat0036; doi:10.1126/science.aau5392

團體領導力是至關重要的，幾乎滲透到社會的各個方面。領導力研究很少使用計算建模或神經成像技術來研究領導力形成的機制或神經生物學基礎。Micah G. Edelson等人從經驗和理論上發現，領導力的形成取決於元認知過程（metacognitive process）。 表現出較少的「責任規避」的個人具有較高的領導力得分。一種將信號檢測理論與前景理論（prospect theory）相結合的計算模型提供了對這種偏好的機制上的理解。神經影像學實驗展示了關鍵的理論概念是如何編碼在大腦網絡的活動和連通性中的，其中這個大腦網絡包括內側前額葉皮層（medial prefrontal cortex）、顳上回（superior temporal gyrus）、顳部頂骨連接部位（temporal parietal junction）和前腦島（anterior insula）。

3.Science：探究微生物群落形成
doi:10.1126/science.aat1168

在自然條件下，

細菌

形成混合的相互作用的群落。理解這些群落如何形成和保持穩定在各種環境（從生物技術應用到我們的腸道）中都很重要。Joshua E. Goldford等人從含有數百至數千個序列變體的土壤和植物中採集微生物群落。在低濃度的單一碳源培養後，這些微生物能夠傳代，並與彼此的代謝產物進行交叉培養；隨後，利用16S rRNA對獲得的微生物群落進行測序，並且對這些結果進行數學建模。在穩定的條件下存活下來的微生物物種混合物可重複地聚集以反映實驗實施的條件而不是最初接種的微生物物種混合物。

4.Science：探究植物的複雜性狀變異
doi: 10.1126/science.aat5760

自然環境變化可導致物種內的個體經歷不同的選擇參數。植物猴面花（Mimulus guttatus）群體受當地水分供應和夏季乾旱的影響。這導致種子結實的數量（由植物大小確定）與繁殖時間之間形成選擇性權衡。Ashley Troth等人通過187株猴面花植物進行測序和表型分析，鑑定出與植物大小、花朵大小和快速開花相關的遺傳變異。通過對野生的猴面花群體開展3年以上的調查，選擇幅度的變化依賴於降雨模式。因此，選擇變化可能維持這種物種的

遺傳

變異。

5.Science：揭示一個控制植物幹細胞增殖的機制
doi:10.1126/science.aar8638

在植物的莖尖分生組織（shoot apical meristem）中，恰當數量的

幹細胞

產生穩定的細胞供應，用於形成分化的組織。如果

幹細胞

太少，那麼植物就不能夠生長。如果幹細胞太多了，那麼生長就會失去控制。Yun Zhou等人分析了對幹細胞增殖的控制。他們發現蛋白HAIRY MERISTEM確定了一個WUSCHEL（WUS）不能起作用的區域，但是在這個區域之外，WUS能夠自由地促進

幹細胞

增殖。

6.Science：解析出一種線粒體鈣單向轉運蛋白的三維結構
doi:10.1126/science.aar4056

保持細胞質和線粒體之間的正確鈣離子濃度平衡對細胞生理學是必不可少的。一種被稱作稱線粒體鈣單向轉運蛋白（mitochondrial calcium uniporter, MCU）的鈣離子選擇性通道介導鈣離子進入線粒體。Jiho Yoo等人報導了來自粗糙脈孢菌（Neurospora crassa）的MCU的高解析度結構。這個離子通道由四個MCU原體形成，其中每個MCU原體在可溶性結構域和膜結構域之間具有不同的對稱性。這種結構與誘變一起表明這個離子通道內的兩個酸性環提供了對鈣離子的選擇性。（生物谷 Bioon.com）

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