2017年5月26日Science期刊精華

2017年5月29日/

BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2017年5月26日）發布，它有哪些精彩研究呢？讓小編一一道來。

doi:10.1126/science.aai9372

癌症是一種非常複雜的疾病，但是它的定義是相當簡單的：細胞發生異常和不受控制地生長。如今，在一項新的研究中，來自美國羅徹斯特大學的研究人員鑒定出一種新的方法來潛在地延緩快速生長的細胞（fast-growing cell）的方法。快速生長的細胞是所有癌症的典型特徵。這一發現是在實驗室中針對腎癌細胞和宮頸癌細胞取得的，離在人體中的應用還有較長的路要走。但是它可能在未來成為治療方案開發的基礎。相關研究結果發表在2017年5月26日的Science期刊上，論文標題為「Tudor-SN–mediated endonucleolytic decay of human cell microRNAs promotes G1/S phase transition」。論文通信作者為羅徹斯特大學醫學與牙醫學院RNA生物學中心主任Lynne E. Maquat博士。

所有細胞都經歷「細胞周期」，即發生的一連串事件導致細胞有序生長和分裂。在癌症中，細胞周期發生紊亂：細胞不停止地分裂，侵入周圍的組織。

這些研究人員鑒定出一種被稱作Tudor-SN的蛋白在細胞周期的準備階段（即細胞為發生分裂作出準備所花費的時間）中發揮著重要的作用。當他們利用基因編輯技術CRISPR-Cas9剔除細胞中的這種蛋白時，細胞花費更長的時間為分裂做好準備。Tudor-SN丟失延緩細胞周期。

Maquat團隊發現Tudor-SN通過控制微小核糖核酸（microRNA, 也譯作微RNA,

）來影響細胞周期。miRNA能夠微調上千種人基因的表達。

當將Tudor-SN從人細胞中剔除時，幾十種miRNA的水平上升了。提高這些miRNA的水平抑制促進細胞生長的基因的表達。通過讓這些基因處於「開關」狀態，細胞更加緩慢地從這種準備階段進入到細胞分裂階段。

論文共同第一作者、羅徹斯特大學醫學與牙醫學院生物化學與生物物理學系、RNA生物學中心助理教授Reyad A. Elbarbary博士（在Maquat實驗室開展研究）說，「我們知道相比於健康的細胞，Tudor-SN在癌細胞中更加豐富，而且我們的研究提示著靶向這種蛋白可能抑制快速生長的癌細胞。」Elbarbary補充道，現存的阻斷Tudor-SN的化合物可能是開發一種療法的良好候選物。

doi:10.1126/science.aam7100

在一項新的研究中，來自美國耶魯大學醫學院的研究人員發現激活大腦一個區域中的之前不與進食相關聯的神經元能夠讓小鼠產生暴食行為。相關研究結果發表在2017年5月26日的Science期刊上，論文標題為「Rapid binge-like eating and body weight gain driven by zona incerta GABA neuron activation」。論文通信作者為耶魯大學醫學院神經外科研究員Anthony van den Pol，論文第一作者為耶魯大學醫學院神經外科研究員Xiaobing Zhang。

當被光探針激活時，大腦未定帶（zona incerta）中的γ-氨基丁酸能神經元（GABA neuron）誘導小鼠重複性地回去進食。

當小鼠的大腦未定帶區域被激活時，它們的體重大幅增加，但是當這種激活缺乏時，它們隨後返回到正常體重。

doi:10.1126/science.aal3321; doi:10.1126/science.aan5955

在一項新的研究中，對人細胞中的蛋白是如何分佈的首個分析結果揭示出大部分人蛋白能夠在一個給定的細胞中的一個以上位置發現到。利用位於瑞典的細胞圖譜（Cell Atlas），研究人員研究了人蛋白質組（對應著絕大多數蛋白編碼基因）的空間分佈，而且他們史無前例詳細地描述了蛋白在多個細胞器和細胞亞結構中的分佈。相關研究結果於2017年5月11日在線發表在Science期刊上，論文標題為「A subcellular map of the human proteome」。

在一個細胞中，細胞器形成一個封閉的空間。在這個空間中發生的化學反應完成細胞中的特定功能。鑒於這些功能與一組特定的蛋白緊密地關聯在一起，了解人蛋白質組的亞細胞定位是理解人細胞的功能和內在機制的關鍵知識。

這項研究是由瑞典皇家理工學院副教授Emma Lundberg領導的。Lundberg及其團隊產生了30多萬張圖片來系統性地確定人蛋白在體外培養的細胞系中的空間分佈，並且在單細胞解析度上將它們定位到細胞區域和亞結構中。

這種細胞圖譜是人類蛋白圖譜（Human Protein Atlas）計劃10多年研究的結果，它是在2016年12月發起的。這項新的研究詳細地分析了這幾十萬張圖片。這些圖片是作為一項國際合作行動的一部分產生的。這個國際合作行動也包括來自、韓國、印度、丹麥和德國的研究團隊。

這些研究人員將由13,993種抗體靶向的總共12,003種蛋白定位到30個細胞區室和亞結構中的一個或多個，此外，他們還詳述了13個主要細胞器的蛋白質組。具有最大蛋白質組的細胞器是細胞核（有6,930種蛋白）及其亞結構（如核小體和核小斑點），和細胞質（有4,279種蛋白）。

這篇發表的論文也包括英國劍橋大學劍橋

中心Kathryn Lilley開展的一項比較研究：能夠利用一種基於質譜的替代性映射策略驗證這種基於抗體的免疫熒光顯微分析結果。

令人關注的是，大約一半的蛋白在一個以上的細胞區室中發現到，這揭示出一群相同的蛋白存在於細胞中的功能上不相關的部分。這一發現進一步闡明了細胞的複雜性。

doi:10.1126/science.aal4835

在一項新的研究中，來自美國霍華德-休斯醫學研究所的研究人員發現存在於果蠅大腦中間的一個神經元環路（a ring of neurons）起著指南針（compass）的作用，有助這種昆蟲知道它在何處，它去過哪裡和它將去往哪裡。他們解釋了他們如何擴展他們在兩年前開始的研究，以及他們的發現可能對哺乳動物的內部導航意味著什麼。相關研究結果於2017年5月4日在線發表在Science期刊上，論文標題為「Ring attractor dynamics in the Drosophila central brain」。

正如這些研究人員注意到的那樣，他們在兩年前已發現大約50個神經元在果蠅大腦中間形成一個環路，並且這個神經元環路似乎起著導航的作用。從那之後，他們研究了這個神經元環路如何可能有助這種昆蟲在環境中追蹤其行蹤。

為此，這些研究人員將果蠅固定在一根金屬棒上，這根金屬棒讓它們呆在原處。他們隨後在它們周圍播放虛擬現實場景，模擬在它們的自然環境中的運動。當果蠅扇動翅膀試圖在這種模擬的場景中飛行時，他們記錄了這個神經元環路中的神經活性。他們發現在這個神經元環路中，單個神經元簇集會依據果蠅試圖飛行的方向放電。

這些研究人員隨後對這個神經元環路中的一些神經元進行基因修飾，從而使得當接受光線照射時，這些神經元會被激活。這允許他們操縱這些果蠅接受到的關於它們的飛行路線的信息。給這些神經元照射光線導致這些果蠅不能夠在它們的環境中進行自我追蹤，這強烈地提示著他們的觀點是對的，即這個神經元環路類似於指南針。他們也開展了類似的實驗：讓這些果蠅在黑暗中飛行，結果發現儘管它們似乎分不清方向，但是並不清楚的是，這是由於他們的干擾，或者僅是因為它們在黑暗中具有較差的導航技巧。

doi:10.1126/science.aam7858

RNA聚合酶（RNA polymerase, RNAP）發現基因組中的啟動子元件，讓DNA鏈分離（或者說解鏈），對模板DNA鏈進行轉錄，從而產生RNA。RNAP中的一種可移動的夾子在起始轉錄中發揮著關鍵性的作用。Andrey Feklistov等人利用小分子將

RNAP的夾子封鎖在不同的構象中。當啟動子DNA序列被分離開時，他們隨後利用熒光探針監控結合。令人意料之外的是，他們發現這種夾子組短暫地關閉以便啟動DNA解鏈，接著它打開以便將單鏈DNA裝載到這種酶的活性位點，此後它在模板DNA鏈附近關閉以便啟動轉錄。（生物谷 Bioon.com）