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本周又有一期新的Science期刊（2018年5月11日）發(fā)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：新研究有望戰(zhàn)勝致命性的艱難梭菌胃腸道感染
doi:10.1126/science.aar1999
在一項新的研究中，來自美國加州大學歐文分校和哈佛醫(yī)學院的研究人員發(fā)現(xiàn)了艱難梭菌毒素B（TcdB）如何識別人G蛋白偶聯(lián)受體Frizzled蛋白（FZD），即艱難梭菌用來入侵腸道細胞和導致致命性胃腸道感染的受體。這一發(fā)現(xiàn)可能為開發(fā)針對艱難梭菌的新型抗毒素鋪平道路，而且也顯示出開發(fā)新的抗癌藥物的潛力。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年5月11日的Science期刊上，論文標題為“Structural basis for recognition of frizzled proteins by Clostridium difficile toxin B”。論文通信作者為加州大學歐文分校的Rongsheng Jin教授和哈佛醫(yī)學院的Min Dong博士。
在艱難梭菌感染中，TcdB靶向結(jié)腸上皮細胞并與FZD受體結(jié)合。這些研究人員發(fā)現(xiàn)在這個結(jié)合過程中，這種毒素將FZD中的某些脂質(zhì)分子鎖定，這會阻斷調(diào)節(jié)結(jié)腸干細胞更新和結(jié)腸上皮分化的關(guān)鍵Wnt信號傳導。
這些研究人員獲得的初步數(shù)據(jù)表明他們鑒定出的一種無毒的TcdB片段能夠顯著地抑制存在Wnt信號傳導失調(diào)的某些癌細胞的生長。針對這方面的申請已被提交。
2.我國科學家在Science期刊上發(fā)文，揭示孵育溫度決定爬行動物性別的分子機制
doi:10.1126/science.aap8328; doi:10.1126/science.aat5993
與人類和大多數(shù)其他的哺乳動物不同的是，許多海龜、蜥蜴和短吻鱷的性別不是由它們所遺傳的染色體決定的，而是由在敏感的發(fā)育階段期間的環(huán)境溫度決定的。比如，對常見的紅耳彩龜而言，它們的卵在32℃孵育時產(chǎn)生的后代都是雌性的，然而當在26℃孵育時，這些卵產(chǎn)生雄性后代。這種現(xiàn)象在50多年前在爬行動物中發(fā)現(xiàn)，但直到現(xiàn)在，其中的分子細節(jié)仍然是個謎。
在一項新的研究中，來自中國浙江*學院、杭州市水產(chǎn)技術(shù)推廣站和美國杜克大學和的研究人員證實較低的孵育溫度激活紅耳彩龜?shù)奈闯墒煨云鞴伲ɑ蛘哒f生殖腺）中的一個稱為Kdm6b的關(guān)鍵基因。它起著一種生物“開啟”開關(guān)的作用，激活其他的允許睪丸發(fā)育的基因。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年5月11日的Science期刊上，論文標題為“The histone demethylase KDM6B regulates temperature-dependent sex determination in a turtle species”。
這些研究人員利用浙江*學院開發(fā)出的一種技術(shù)抑制紅耳彩龜性器官中的Kdm6b基因并觀察它如何影響它們的性發(fā)育。他們發(fā)現(xiàn)當生長中的海龜胚胎處于正常情形下產(chǎn)生雄性后代的孵育溫度時，沉默Kdm6b基因會讓它們產(chǎn)生雌性后代。進一步的實驗表明由Kdm6b基因編碼的蛋白接著與一個稱為Dmrt1的基因組區(qū)域相互作用，而Dmrt1起著一個啟動睪丸發(fā)育的主開關(guān)的作用。他們發(fā)現(xiàn)Kdm6b通過修飾組蛋白激活Dmrt1主開關(guān)。在細胞核內(nèi)，DNA纏繞在組蛋白上。
在很多物種中，組蛋白的尾部受到甲基修飾，從而使得DNA分子上的一些基因沒有活性。Kdm6b基因移除這些抑制性的甲基基團和“松弛”這些組蛋白尾部，這會使得纏繞在組蛋白上的DNA更容易被訪問和讀取，從而激活Dmrt1主開關(guān)。
這些研究人員也在短吻鱷和松獅蜥等其他物種（它們的性別也依賴于孵育溫度）中發(fā)現(xiàn)Kdm6b基因活性發(fā)生與溫度相關(guān)的變化。這提示著類似的分子機制也在其他的爬行動物中發(fā)揮作用。
3.Science：魚類的體重并不與它們的繁殖力成線性關(guān)系
doi:10.1126/science.aao6868
釣魚者捕獲一條大魚或兩條較小的魚---每條小魚是大魚重量的一半---有什么區(qū)別嗎？專家們認為大魚和小魚投入相同比例的能量來產(chǎn)生魚卵。但是，在一項新的研究中，來自澳大利亞莫納什大學和巴拿馬史密森熱帶研究所的研究人員證實較大的雌性魚在產(chǎn)生的魚卵數(shù)量和每個魚卵的大小上投入過多的能量。因此捕獲一條較大的魚要比捕獲多條較小的魚對魚類群體產(chǎn)生更大的影響。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年5月11日的Science期刊上，論文標題為“Fish reproductive-energy output increases disproportionay with body size”。
在這項研究中，這些研究人員基于谷歌學者（Google Scholar）上有關(guān)野生魚類的發(fā)表文章和關(guān)于Robertson捕獲的一系列魚類產(chǎn)下的魚卵質(zhì)量的數(shù)據(jù)，調(diào)查了342種不同的海洋魚類產(chǎn)生的魚卵數(shù)量、魚卵體積和在產(chǎn)下魚卵上投入的能量。
一條雌性魚一次產(chǎn)下魚卵的數(shù)量為1100萬個到將近5800萬個不等。每個魚卵的體積從一百分之一立方毫米到0.345立方厘米不等。
從日本到科西嘉島的世界各地捕撈的雌性魚產(chǎn)下魚卵時投入的能量為百分之七焦耳到將近三百焦耳不等。相比于較小的魚卵，較大的魚卵具有稍低一些的單位體積能量，但具有高得多的總體能量。這些研究人員并沒有發(fā)現(xiàn)一種直線關(guān)系，即更大的重量意味著更多的魚卵產(chǎn)生，相反他們發(fā)現(xiàn)了一種冪函數(shù)關(guān)系：隨著體重的增加，投入繁殖的能量呈指數(shù)地增長。
4.Science：揭示兩棲動物真菌殺手很可能起源自東亞地區(qū)
doi:10.1126/science.aar1965; doi:10.1126/science.aat6411
在一項新的研究中，來自38個研究機構(gòu)的研究人員收集了來自世界各地的蛙壺菌樣本。他們對這些蛙壺菌樣本的基因組進行了測序，并將這些數(shù)據(jù)與之前的蛙壺菌研究中獲得的基因組相結(jié)合，zui終獲得234個蛙壺菌樣本。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年5月11日的Science期刊上，論文標題為“Recent Asian origin of chytrid fungi causing global amphibian declines”。
這些研究人員分析了這些數(shù)據(jù)，研究了這些蛙壺菌樣本的基因組之間的差異。從這些樣本中，他們鑒定出這種真菌的四種主要的遺傳譜系（genetic lineage），其中的三種遺傳譜系分布于。第四種遺傳譜系僅在韓國當?shù)氐那嗤苤邪l(fā)現(xiàn)到。
這些研究人員發(fā)現(xiàn)相比于其他的任何一種遺傳譜系，來自韓國的這種遺傳譜系的蛙壺菌培養(yǎng)物含有更多的遺傳多樣性。對韓國蛙壺菌的深入分析結(jié)果表明疫情爆發(fā)的歷史并不存在于它們的基因組內(nèi)，這提示著韓國蛙壺菌菌株是這個地區(qū)土生土長的，而且與所有現(xiàn)代蛙壺菌的祖先存在著zui為密切的親緣關(guān)系。
利用這些遺傳數(shù)據(jù)，這些研究人員估計了當前大量殺死兩棲動物的蛙壺菌殺傷菌株（killer strain of Bd）與它的zui近的共同祖先在進化上分歧開來的時間。他們的研究結(jié)果支持這樣的一種觀點：不像以前所認為的那樣追溯到數(shù)千年前，這種疾病發(fā)生的區(qū)域在50～120年前大幅增加，這與這段時間的洲際貿(mào)易在快速擴張相一致。他們在寵物東方鈴蟾（Oriental fire-bellied toad）中發(fā)現(xiàn)了亞洲蛙壺菌菌株，這也強烈地支持這種觀點。
5.Science：科學家闡明機體細胞糖酵解與基因轉(zhuǎn)錄之間的神秘關(guān)聯(lián)
doi:10.1126/science.aan5780; doi:10.1126/science.aat6663
近日，一項刊登在雜志Science上的研究報告中，來自德克薩斯大學等機構(gòu)的科學家們通過研究發(fā)現(xiàn)，在脂肪細胞分化期間，NAD+的合成和消耗或能整合葡萄糖代謝和基因轉(zhuǎn)錄過程；文章中，研究人員深入闡明了機體中的葡萄糖如何轉(zhuǎn)化成為脂肪，相關(guān)研究或為后期研究人員開發(fā)新型疾病療法提供了新的思路和方向。
此前研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD，Nicotinamide Adenine Dinucleotide)是一種在機體多種生理學和病理學過程中扮演關(guān)鍵角色的重要分子，而其氧化形式，即NAD+或許也在代謝途徑中扮演著輔因子的角色，更重要的是，NAD+或許能被多種酶所消耗，一旦被消耗后，NAD+就會破碎成為煙酰胺和ADP核糖，研究人員指出，NAD+必須被重新合成來維持正常的細胞功能，此前有研究人員就通過研究發(fā)現(xiàn)，低于正常水平的NAD+分子能夠改變機體代謝水平，在某些情況下會增加機體對疾病的易感性。
研究人員認為，細胞代謝和基因調(diào)節(jié)或許和NAD+的合成直接相關(guān)，因此他們著手開始進行一系列實驗來對此進行研究，通過進一步研究后他們發(fā)現(xiàn)，在膜結(jié)合的細胞器中，有效劃分NAD+的合成及隨后的消耗或許能將葡萄糖代謝與生脂轉(zhuǎn)錄相結(jié)合，來作為脂肪形成分化過程中的關(guān)鍵一部分。zui后研究者Trefely表示，參與膜結(jié)合細胞器的代謝過程或許與參與小分子代謝的過程并不相同，比如NAD+，其能穿過細胞核核孔，促進并維持機體的代謝平衡過程。
6.兩篇Science從結(jié)構(gòu)上揭示質(zhì)子驅(qū)動ATP合酶機制
doi:10.1126/science.aas9699; doi:10.1126/science.aat4318; doi:10.1126/science.aat6275
三磷酸腺苷（ATP）合酶是將旋轉(zhuǎn)能量和化學能量進行相互轉(zhuǎn)化的發(fā)電機。捕獲這些多亞基膜結(jié)合復合物的完整結(jié)構(gòu)已被它們天然地采用多種構(gòu)象的能力所阻礙。Anurag P. Srivastava等人利用蛋白質(zhì)工程將酵母線粒體ATP合酶凍存在單一構(gòu)象中，并獲得它與抑制劑寡霉素結(jié)合在一起時的結(jié)構(gòu)，其中寡霉素結(jié)合到它在線粒體膜內(nèi)的旋轉(zhuǎn)c-環(huán)上。Alexander Hahn等人證實葉綠體ATP合酶含有由黑暗葉綠體中的氧化條件觸發(fā)的內(nèi)在抑制劑。這些ATP合酶的驅(qū)動機制是非常類似的：質(zhì)子穿過一個通道進入嵌入在膜內(nèi)的c-環(huán)，在那里它們驅(qū)動一個轉(zhuǎn)子環(huán)（rotor ring）幾乎*旋轉(zhuǎn)，隨后通過膜另一側(cè)上的另一個通道離開。
7.Science：編碼解釋著人類感知中普遍存在的泛化定律
doi:10.1126/science.aaq1118
決定一個新物體是另一個已知事物的實例還是一個不同事物的實例是一個容易解決的問題。 在一系列領(lǐng)域中，人類表現(xiàn)的經(jīng)驗映射已建立了泛化梯度（generalization gradient）與刺激間距離（interstimuli distance）之間的指數(shù)關(guān)系。Chris R. Sims如今證實這種關(guān)系能夠從*信息編碼成本的考慮中推導出來。
8.Science：揭示自然選擇、DNA重組和雜交進化相互作用
doi:10.1126/science.aar3684
雜交是進化中的一個重要力量。雜交對整個基因組中的影響仍未被人們了解。Molly Schumer等人利用精細的遺傳圖譜， 研究了劍尾魚的天然雜交群體的當?shù)刈嫦取Ｃ總€劍尾魚親本物種都會為它們的后代基因組貢獻不同比例的遺傳物質(zhì)。來自“次要”（未充分代表的）的劍尾魚親本的基因出現(xiàn)在后代基因組中發(fā)生較高重組率的區(qū)域，并且在那里較少地存在潛在有害的基因。人類基因組中的尼安德特人祖先顯示出類似的模式。
9.Science：構(gòu)建出人類膠質(zhì)母細胞瘤的解剖轉(zhuǎn)錄圖譜
doi:10.1126/science.aaf2666
膠質(zhì)母細胞瘤是人類腦癌中zui致命的形式。用于表征這種腫瘤類型的基因組改變和基因表達譜已被廣泛研究。Ralph B. Puchalski等人構(gòu)建出稱為Ivy Glioblastoma Atlas的膠質(zhì)母細胞瘤圖譜。這種膠質(zhì)母細胞瘤圖譜是一個免費提供給研究界的在線資源。它代表著是生物信息學家和病理學家之間的合作努力，將膠質(zhì)母細胞瘤的分子特征（如轉(zhuǎn)錄特征）映射到組織學上定義的腫瘤解剖區(qū)域。在這種膠質(zhì)母細胞瘤圖譜中確定的關(guān)系連同臨床和基因組信息的相關(guān)數(shù)據(jù)庫可能為膠質(zhì)母細胞瘤的發(fā)病機制、診斷和治療提供新的見解。（生物谷）
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