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1月 近期science最受关注的研究

2015-01-23 11:09

美国的《Science》杂志由爱迪生投资创办,是国际上著名的自然科学综合类学术期刊,与英国的《Nature》杂志被誉为世界上两大自然科学顶级杂志。Science杂志主要发表原始性科学成果、新闻和评论,许多世界上重要的科学报道都是首先出现在Science杂志上的,比如艾滋病与人类免疫缺陷病毒之间的关系,标志性基因组研究成果等。Science杂志近期下载量最多的文章包括:

Assembly of micro/nanomaterials into complex, three-dimensional architectures by compressive buckling

生物的复杂三维结构可以自然地形成而提供必要的功能,甚至适用于最基础的生命体。人造设备的三维类似结构带来了受压合成的机会,但是其设计选择受限于现存材料的生长和组装能力。在这篇文章中,作者报道了一些能够三维组装一些以前不能完成的高级材料的方法,比如容易降解的硅。这个机理包含二维微纳米结构通过受压屈曲向三维结构组装的几何结构转变。

Differential regulation of mTORC1 by leucine and glutamine

细胞会根据环境中的营养水平,严格控制自己的代谢过程,将自己的生长与营养状态协调起来。mTORC1(雷帕霉素靶蛋白的复合体)负责整合环境和细胞内信号,对细胞生长进行调控。mTORC1调节异常在癌症、糖尿病等人类疾病中很常见。

氨基酸会使mTORC1转移到溶酶体并在那里活化。之前人们认为,氨基酸的这种激活作用依赖于Rag小GTPase、Ragulator复合体和v-ATPase(vacuolar H+–adenosine triphosphatase)。

加州大学和复旦大学的研究团队最近发现,不同氨基酸对mTORC1的调控并不相同。亮氨酸对mTORC1的激活需要Rag GTPase,但谷氨酰胺的激活作用并不依赖于Rag GTPase。

The human splicing code reveals new insights into the genetic determinants of disease

自2003年完成基因组测序以来的这十年里,科学家和医生们都在致力于解答一个耗时费力的难题:到底是哪些DNA突变引起了疾病?现在由多伦多大学开发的一种新计算技术或许可以告诉我们答案。

由Brendan Frey教授领导的加拿大研究小组,开发出了第一种方法基于活细胞“读取”DNA的方式来“排列”遗传突变,由此揭示出任何特定变异致病的可能性。他们利用自己的方法发现了自闭症、遗传性癌症和脊髓性肌萎缩症的一些意外遗传决定因子(genetic determinants)。

Lysosomal amino acid transporter SLC38A9 signals arginine sufficiency to mTORC1

这篇文章与上面第二篇文章属于同系列文章,在调控细胞和生物体生长中发挥至关重要作用的哺乳动物靶蛋白雷帕霉素复合物1(mTORC1)信号通路以复杂性著称,一直以来这一信号通路似乎都是以神秘的方式发挥作用。

通过各种互作机制,mTORC1解读细胞环境中的营养供应情况等线索,向生物体发送信号采取相应的行动。在食物充足时期mTORC1倾向于刺激生长,而当食物匮乏之时mTORC1会减少新陈代谢。多年来,经Whitehead研究所David Sabatini实验室的细致研究调查,逐渐揭示出这一信号通路的关键作用因子。然而,有一个关键问题仍然没有答案:到底mTORC1是如何检测到营养物质的存在的?

现在, Sabatini实验室的科学家似乎找到了至少部分的答案,第一次描绘出了感知精氨酸的一种蛋白:SLC38A9。

Variation in cancer risk among tissues can be explained by the number of stem cell divisions

最近很流行一个说法,大意是说癌症的发生大多是坏运气导致的。这篇文章Variation in cancer risk among tissues can be explained by the number of stem cell divisions(干细胞分裂次数差异可以解释不同组织的癌症发病率),主要研究了不同的人体组织的癌症发病率与干细胞分裂次数的相关性。

在论文里,作者分析认为干细胞发生分裂次数越多的组织,癌症发病率的就越高。相关系数高达0.804,因此有65% (0.804^2)的癌症可以用干细胞分裂次数解释。这个结论非常有意义。但是作者进一步说“因此DNA复制中的随机效果(突变)似乎是人类癌症产生的主要原因”。

Electronic dura mater for long-term multimodal neural interfaces

据一项新的研究披露,一种具有硬脑膜柔软、弹性力学性能的新型神经植入物可与大鼠的中枢神经系统进行无缝整合;硬脑膜是围绕脑和脊髓的保护膜。研究人员说,这一被称作电子硬脑膜(e-dura)的植入性材料可恢复瘫痪大鼠的运动能力,其不良副作用比传统治疗要少,且它可能会在神经义肢方面具有多种应用。

Ivan Minev和同事以一种透明的硅胶基质作为开始并接着用软性光刻法来刻画微流体通道,它们可用于药物输送以及用于发送电脉冲和电生理信号的软电极与可拉伸互连物。研究人员将这种e-dura植入健康大鼠的脊髓并发现,它能消除由较硬的传统植入物所引起的脊髓变形。他们说,弹性e-dura可对神经组织同时进行刺激与记录,并能对标靶部位直接输送药物。基于他们在大鼠中的研究结果,研究人员提出,e-dura可在病人体内机械性地存在近10年。在对瘫痪大鼠进行实验时,Minev和其他研究人员发现,为脑和脊髓定制的e-dura可在它们的整个康复期产生可靠的治疗效果,并能让这些大鼠再次行走。

Antimicrobial peptide resistance mediates resilience of prominent gut commensals during inflammation

据一项由T.W. Cullen和同事所做的新的研究披露,我们体内有许多有益的肠道微生物能通过一种简单切换至其保护性外披层而在炎症中存活下来。当像沙门氏菌等有害微生物感染肠道时,我们的身体会释放出强力的抗微生物肽来击退入侵者。但这些病原微生物看上去常常类似于生活在肠道内的共生性“有益”微生物,因此研究人员常常想知道这些共生菌是否能挺住由这些肽所产生的炎症。

Cullen和同事对17种代表肠道中发现的主要菌群的人类共生微生物进行了调查并指出,它们能强力抵抗由抗菌肽产生的炎症。他们说,在拟杆菌组中的共生菌是通过在它们的外披层中脱落一种磷酸盐分子来做到这一点的。在面对炎症时保留这一磷酸盐分子的突变微生物则无法逃脱由这些肽所造成的伤害。

Aging-induced type I interferon response at the choroid plexus negatively affects brain functionWeizmann

研究所神经生物学系教授Michal Schwartz以及免疫学系Ido Amit博士发现了一些证据,表明一种独特的“标记”有可能是认知衰退和老化之间的一个“缺失环节”。科学家们相信在未来这一研究发现可能促成一些新的治疗延缓或逆转老年人的认知能力下降。


Flexible energetics of cheetah hunting strategies provide resistance against kleptoparasitism

作为一种食肉动物--跟踪、追逐并捕杀猎物是艰苦的工作。但两项新的研究显示,猎豹和美洲狮的捕猎活动则做得十分完美。这些研究提示,中型掠食动物(或称mesopredators)可能没有像研究人员过去所想象的那样因为资源及竞争而在能量上受到限制。然而,他们还暗示,人类活动会抵消这些中型掠食动物在数千年的演化中所取得的微妙平衡。

David Scantlebury及一个国际同事团队在非洲对19只猎豹进行了每次数周的研究,他们记录了猎豹的行为——如卧、坐、走及追逐猎物等,并分析了这些猫科动物的尿液来对它们日常的能量支出做出估计。研究人员发现,猎豹一般会在它们一天中有大约12%的时间处于运动之中--而且在某一天中,一只猎豹所穿行的距离与其猎物的重量之间有直接的关联。据研究人员披露,猎豹还对偷窃寄生现象——或者说是被更大的如狮子或鬣狗等食肉动物窃取它们的餐点——有着良好的适应:即使它们25%的餐点被偷,猎豹只需在猎取上多花1.1个小时,而这会让它们每日的能量支出只增加12%。

第二个由Terrie Williams及同事所进行的研究聚焦于美洲狮,后者采取了一种更耐心的猎取方式。研究人员研发了一种新的SMART项圈,并将其在3只俘获的美洲狮中进行了校正;SMART代表了“物种运动、加速及无线电跟踪”。他们接着将其SMART项圈固定在美国加利福尼亚州的4只野美洲狮身上,并在这些猫科动物在圣克鲁斯山中捕猎时收集了有关这些美洲狮能量支出的数据。他们的结果提示,美洲狮比研究人员预计的多花费了大约2.3倍的能量来确定其猎物的位置--但这些猫科动物会通过躺着等待来平衡这一多出的能耗,并接着会将它们的攻击力或突袭力与其猎物的大小做精确的匹配。由John Laundre所撰写的一篇《视角》文章更为详细地解释了这些发现以及它们的含义。
来源:丁香园 点击量:

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