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2018年8月份結(jié)束了，8月份Cell期刊又有哪些亮點(diǎn)研究值得學(xué)習(xí)呢？小編對(duì)此進(jìn)行了整理，與各位分享。
1.Cell：暫時(shí)忘記流式細(xì)胞儀吧，科學(xué)家們開(kāi)發(fā)出智能圖像激活細(xì)胞分選技術(shù)
doi:10.1016/j.cell.2018.08.028
50多年來(lái)，基于流式細(xì)胞儀（flow cytometry）的細(xì)胞分選是依據(jù)細(xì)胞的表面標(biāo)志物表達(dá)譜從物理上分離這些細(xì)胞，它已成為生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的一種廣泛使用的工具。但是，在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)揭示出這個(gè)關(guān)鍵過(guò)程的進(jìn)展，即“智能圖像激活細(xì)胞分選（Intelligent Image-Activated Cell Sorting, IACS）”。相關(guān)研究結(jié)果于2018年8月27日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Intelligent Image-Activated Cell Sorting”。
圖片來(lái)自Cell, doi:10.1016/j.cell.2018.08.028。
IACS是一種智能機(jī)器，它集成了光學(xué)、微流體、電學(xué)、計(jì)算和機(jī)械技術(shù)，不僅可以根據(jù)細(xì)胞的全局表型譜，還可以利用一種圖像驅(qū)動(dòng)方法獲得細(xì)胞的空間和形態(tài)特性來(lái)對(duì)這些細(xì)胞進(jìn)行分選。這些研究人員將推出一種開(kāi)放式創(chuàng)新平臺(tái)，在這種平臺(tái)上，用戶可以在日本東京大學(xué)構(gòu)建出的這種智能機(jī)器上提出想法和提交有趣的樣本進(jìn)行測(cè)試。另外，一家初創(chuàng)公司CYBO公司（CYBO Inc.）將把這種IACS技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N商業(yè)產(chǎn)品。
與所有流式細(xì)胞儀一樣，將含有懸浮細(xì)胞樣品的試管放置在注射口處，從而將它引導(dǎo)入這種IACS系統(tǒng)中。在運(yùn)行過(guò)程中，讓細(xì)胞逐個(gè)地在顯微鏡透鏡下通過(guò)并進(jìn)行成像；實(shí)時(shí)收集這些成像數(shù)據(jù)并用于制定分選決策，從而將符合標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞與那些不符合標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞在物理上分離開(kāi)來(lái)。在完成分離后，收集一個(gè)含有經(jīng)過(guò)分選的細(xì)胞樣品部分的試管和一個(gè)含有剩余的細(xì)胞樣品部分的試管，在在光學(xué)顯微鏡下檢查這兩個(gè)試管，并評(píng)價(jià)它們的產(chǎn)率和純度。與流式細(xì)胞儀不同的是，細(xì)胞依據(jù)它們的空間和形態(tài)學(xué)參數(shù)（比如細(xì)胞內(nèi)的蛋白定位和細(xì)胞間相互作用）從大的異質(zhì)群體中分離出來(lái)。
Goda說(shuō)，“這種平臺(tái)即使采用深度學(xué)習(xí)算法，也能夠在32毫秒內(nèi)完成圖像采集、圖像處理、決策制定和驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)以每秒約100個(gè)細(xì)胞的速度進(jìn)行實(shí)時(shí)的基于圖像的智能細(xì)胞搜索和分選。這種IACS技術(shù)具有廣泛的用途：能夠處理從微生物學(xué)到血液學(xué)等各種領(lǐng)域的各種類型和大小的細(xì)胞，并有望在生物科學(xué)、制藥和醫(yī)學(xué)科學(xué)領(lǐng)域利用這種機(jī)器取得新的發(fā)現(xiàn)。”
2.Cell：重磅！揭示大腦血清素系統(tǒng)至少由兩組血清素能神經(jīng)元亞群組成
doi:10.1016/j.cell.2018.07.043
化學(xué)信使分子血清素（serotonin，也稱作5-羥色胺）與從情緒到運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)的一切相關(guān)。但是迄今為止，人們還遠(yuǎn)未明確血清素對(duì)哺乳動(dòng)物大腦的影響。科學(xué)家們給出了不同的結(jié)果。一些人發(fā)現(xiàn)血清素能促進(jìn)快樂(lè)。另一些發(fā)現(xiàn)它增加焦慮的同時(shí)抑制運(yùn)動(dòng)，而其他人持相反的觀點(diǎn)。
在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)斯坦福大學(xué)的Liqun Luo教授及其團(tuán)隊(duì)著重關(guān)注腦干中的一個(gè)被稱作中縫背核（dorsal raphe）的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域含有哺乳動(dòng)物大腦中zui大密度的都通過(guò)釋放血清素傳遞信號(hào)的神經(jīng)元（大約9000個(gè)）。相關(guān)研究結(jié)果于2018年8月23日在線發(fā)表Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Anatomically Defined and Functionally Distinct Dorsal Raphe Serotonin Sub-systems”。
這些中縫背核神經(jīng)元的神經(jīng)纖維或者說(shuō)軸突與很多至關(guān)重要的執(zhí)行著一系列功能（包括思考、記憶、情緒和身體功能的調(diào)節(jié)）的前腦區(qū)域形成一個(gè)龐大的連接網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)注射感染這些區(qū)域中的血清素軸突（serotonin axon, 注：血清素能神經(jīng)元的軸突）的病毒，這些研究人員能夠?qū)⑦@些連接追溯到它們?cè)谥锌p背側(cè)中的原始神經(jīng)元。
這允許他們構(gòu)建出腦干中致密的血清素釋放神經(jīng)元（serotonin-releasing neuron, 也稱作serotonin neuron，即血清素能神經(jīng)元）到它們影響的多個(gè)前腦區(qū)域的神經(jīng)投射的視覺(jué)圖譜。這種圖譜揭示出在中縫背核中至少存在著兩組不同的血清素能神經(jīng)元，它們與大腦中的皮層和皮層下區(qū)域相連。
更重要的是，這些研究人員發(fā)現(xiàn)血清素能神經(jīng)元本身比之前想象的更加復(fù)雜。投射到皮層區(qū)域的血清素能神經(jīng)元并不僅僅利用血清素傳遞信息，還會(huì)釋放出一種叫做谷氨酸的化學(xué)信使，這讓它們成為大腦中釋放兩種不同化學(xué)物質(zhì)的少數(shù)神經(jīng)元之一。這就產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題，即人們是否應(yīng)當(dāng)稱呼它們?yōu)檠逅啬苌窠?jīng)元，畢竟神經(jīng)元是根據(jù)它們釋放的神經(jīng)遞質(zhì)命名的。
總之，這些研究結(jié)果表明，大腦的血清素系統(tǒng)不是由同質(zhì)的神經(jīng)元群組成，而是由許多協(xié)同發(fā)揮作用的神經(jīng)元亞群（或者說(shuō)子系統(tǒng)）組成。Luo團(tuán)隊(duì)鑒定出兩組神經(jīng)元亞群，但可能存在著更多組的神經(jīng)元亞群。
3.Cell：大腸桿菌竟促進(jìn)宿主的鐵吸收能力
doi:10.1016/j.cell.2018.07.032
在一項(xiàng)新的研究中，美國(guó)科羅拉多大學(xué)波德分校的Bin Qi和Min Han證實(shí)作為一種導(dǎo)致食物中毒或從宿主身上偷走營(yíng)養(yǎng)物的病原體而廣為人所知的大腸桿菌實(shí)際上通過(guò)產(chǎn)生一種幫助細(xì)胞攝取鐵的化合物在促進(jìn)宿主健康中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。這項(xiàng)研究揭示出大腸桿菌讓它的宿主受益的機(jī)制，這可能導(dǎo)致人們開(kāi)發(fā)出有效地治療影響著*10億多人的缺鐵性貧血（iron deficiency anemia）的方法。相關(guān)研究結(jié)果于2018年8月23日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Microbial Siderophore Enterobactin Promotes Mitochondrial Iron Uptake and Development of the Host via Interaction with ATP Synthase”。
圖片來(lái)自Cell, doi:10.1016/j.cell.2018.07.032。
這項(xiàng)研究起始于利用秀麗隱桿線蟲(chóng)（一種天然地富含大腸桿菌的線蟲(chóng)）開(kāi)展的一系列實(shí)驗(yàn)。當(dāng)給年輕的線蟲(chóng)喂食經(jīng)過(guò)基因改造后不能夠產(chǎn)生一種被稱作腸桿菌素（enterobactin）的化合物的大腸桿菌時(shí)，它們生長(zhǎng)緩慢而且它們體內(nèi)的鐵水平比較低。當(dāng)將腸桿菌素重新導(dǎo)入這些線蟲(chóng)時(shí)，它們恢復(fù)自然的生長(zhǎng)速度，而且它們體內(nèi)的鐵水平上升。
在線蟲(chóng)和人細(xì)胞中的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)往飲食中添加腸桿菌素，即便在沒(méi)有加入鐵的情形下，也會(huì)顯著地增加細(xì)胞中的鐵水平。
科學(xué)家們長(zhǎng)期以來(lái)一直認(rèn)為大腸桿菌產(chǎn)生腸桿菌素旨在尋找鐵用于它自身的存活和增殖。但是他們猜測(cè)為了這個(gè)目的，它從它的宿主中偷取鐵，這經(jīng)常被描述為“鐵戰(zhàn)爭(zhēng)（iron tug of war）”。但是這項(xiàng)新的研究挑戰(zhàn)了這一常規(guī)看法，提出腸桿菌素也結(jié)合到一種位于宿主線粒體內(nèi)部的被稱作ATP合酶（ATP synthase）的蛋白上，從而將鐵吸入到宿主細(xì)胞中。
4.Cell：三維環(huán)境是細(xì)胞染色體分離的關(guān)鍵
doi:10.1016/j.cell.2018.07.042
科學(xué)家經(jīng)常在塑料培養(yǎng)皿上平層地培養(yǎng)細(xì)胞。以這種方式培養(yǎng)的肝細(xì)胞在細(xì)胞分裂過(guò)程中分配它們的染色體方面是非常糟糕的。肝細(xì)胞不會(huì)在兩個(gè)子細(xì)胞之間平均地分配染色體。這種錯(cuò)誤可能會(huì)破壞細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，這可能會(huì)讓在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)肝臟充滿挑戰(zhàn)。培養(yǎng)肝臟是再生醫(yī)學(xué)的目標(biāo)。沒(méi)有人能夠做到這一點(diǎn)，這是因?yàn)樵谂囵B(yǎng)皿中培養(yǎng)的肝細(xì)胞變得如此混亂以至于它們不會(huì)正常地發(fā)揮作用。
在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)麻省理工學(xué)院和瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員比較了在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的肝細(xì)胞發(fā)生的分裂和小鼠體內(nèi)的肝細(xì)胞發(fā)生的分裂。正如所料，染色體錯(cuò)誤在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的小鼠肝細(xì)胞中堆積著。但是，當(dāng)這些研究人員觀察小鼠肝臟內(nèi)生長(zhǎng)的細(xì)胞時(shí)，某些染色體分離缺陷并未發(fā)生。對(duì)肝細(xì)胞等一些細(xì)胞而言，環(huán)境就是一切。因此，從原生環(huán)境中分離出的細(xì)胞在體外無(wú)法正確地分離它們的染色體。相關(guān)研究結(jié)果于2018年8月23日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Chromosome Segregation Fidelity in Epithelia Requires Tissue Architecture”。論文通信作者為麻省理工學(xué)院的Angelika Amon和Kristin Knouse。
這也適用于其他的細(xì)胞類型。這些研究人員發(fā)現(xiàn)，來(lái)自小鼠乳腺和皮膚的細(xì)胞在染色體分離方面表現(xiàn)出類似的差異，這取決于它們的環(huán)境。這些結(jié)果提示著組織提供的外力有助于引導(dǎo)每個(gè)細(xì)胞內(nèi)的染色體分離。
5.Cell：令人意外！細(xì)菌DNA遭受壓縮時(shí)仍保持它的基因表達(dá)
doi:10.1016/j.cell.2018.06.049
細(xì)菌引起許多嚴(yán)重疾病，如食物中毒和肺炎。科學(xué)家們面臨的挑戰(zhàn)是，引起疾病的細(xì)菌是非常有彈性的。比如，當(dāng)諸如大腸桿菌之類的細(xì)菌經(jīng)歷饑餓時(shí)，它們會(huì)大規(guī)模地重新組裝它們的DNA，從而使得它們能夠在應(yīng)激條件下存活下來(lái)。 為了實(shí)現(xiàn)這一壯舉及提高存活機(jī)會(huì)，大腸桿菌菌株顯著增加一種被稱作Dps的蛋白的數(shù)量。這種蛋白將細(xì)菌DNA壓縮成致密的水晶狀復(fù)合物并保護(hù)其免受損傷。雖然之前的研究已表明Dps保護(hù)細(xì)菌免受饑餓和其他的應(yīng)激因素，但是科學(xué)家們并不知道這種特殊的蛋白是如何發(fā)揮作用的。
在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自荷蘭卡夫利納米科學(xué)研究所、格羅寧根大學(xué)、代爾夫特理工大學(xué)、美國(guó)羅徹斯特大學(xué)和俄亥俄州立大學(xué)的研究人員描述了Dps有助細(xì)菌在應(yīng)激條件下存活下來(lái)的一些*的特征。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年8月23日的Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Global DNA Compaction in Stationary-Phase Bacteria Does Not Affect Transcription”。論文通信作者為羅徹斯特大學(xué)生物學(xué)副教授Anne Meyer、夫利納米科學(xué)研究所的Elio Abbondanzieri和Nynke Dekker。
植物和動(dòng)物等高等生物中的細(xì)胞不含有Dps。然而，它們也會(huì)做類似的事情。當(dāng)它們不需要基因組的某些片段時(shí)，它們會(huì)包裹這些片段并進(jìn)行壓縮。這種壓縮能夠有助讓DNA免受損傷，這是因?yàn)檫@會(huì)將DNA與細(xì)胞質(zhì)的其他部分隔離開(kāi)來(lái)。每當(dāng)DNA在高等生物中遭受壓縮時(shí)，處于壓縮的基因組片段中的基因就更不可能表達(dá)。這些研究人員原本認(rèn)為當(dāng)細(xì)菌DNA被Dps壓縮時(shí)，他們會(huì)在細(xì)菌（一種低等生物）中觀察到同樣的效果。
但是，實(shí)際上，這些研究人員觀察到令人吃驚的結(jié)果：盡管Dps確實(shí)會(huì)壓縮細(xì)菌DNA，但是這種壓縮并不對(duì)基因表達(dá)產(chǎn)生任何影響。當(dāng)遭受應(yīng)激時(shí)，不論DNA是否被Dps壓縮，作為一種對(duì)基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的酶，RNA聚合酶（RNAP）能夠結(jié)合到DNA上，仍然能夠表達(dá)基因。大腸桿菌是他們觀察到的盡管DNA遭受強(qiáng)烈的壓縮但是基因表達(dá)沒(méi)有發(fā)生變化的shou個(gè)細(xì)菌。
這些研究人員觀察到盡管RNA聚合酶仍然能夠*接觸到遭受Dps壓縮的DNA，但是其他的能夠切割和破壞DNA的蛋白被*阻斷。因此，他們猜測(cè)Dps壓縮細(xì)菌DNA的目的可能是保護(hù)它免受破壞或突變，同時(shí)仍然允許細(xì)菌表達(dá)有助于其抵抗應(yīng)激條件的基因。
6.Cell：重大進(jìn)展！構(gòu)建出哺乳動(dòng)物單細(xì)胞染色質(zhì)可接近性圖譜
doi:10.1016/j.cell.2018.06.052
科學(xué)家們對(duì)DNA纏繞和包裝到所謂的染色質(zhì)中的方式感興趣，這是因?yàn)檫@會(huì)影響每個(gè)細(xì)胞中可用到的遺傳信息。DNA就像串在一根繩子上的念珠。在這些分子“念珠”移動(dòng)的地方會(huì)有空間形成，這樣蛋白就能夠訪問(wèn)和“讀取”遺傳信息。這種狀態(tài)或者說(shuō)這種基因組特征就是染色質(zhì)可接近性（chromatin accessibility, 也譯作染色質(zhì)開(kāi)放性）。
在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)華盛頓大學(xué)的研究人員利用他們之前開(kāi)發(fā)出的一種被稱作sci-ATAC-seq的測(cè)定方法分析了來(lái)自13種成年雄性小鼠組織的近10萬(wàn)個(gè)細(xì)胞。這些組織是骨髓、大腸、心臟、腎臟、肝臟、肺部、小腸、脾臟、睪丸、胸腺、全腦、小腦和大腦前額皮層。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年8月23日的Cell期刊上，論文標(biāo)題為“A Single-Cell Atlas of In Vivo Mammalian Chromatin Accessibility”。論文通信作者為華盛頓大學(xué)的Cole Trapnell和Jay Shendure。
圖片來(lái)自Cell, doi:10.1016/j.cell.2018.06.052。
這些研究人員觀察到85種不同的染色質(zhì)可接近性模式，并且能夠?qū)⒋蟛糠秩旧|(zhì)可接近性模式分配給特定的細(xì)胞類型。他們還對(duì)40萬(wàn)多個(gè)潛在的調(diào)節(jié)元件進(jìn)行目錄編制。總體而言，他們能夠鑒定出具有類似的染色質(zhì)可接近性模式的細(xì)胞群體，隨后對(duì)每個(gè)細(xì)胞群體進(jìn)行研究以便篩選出不同的細(xì)胞類型。
7.Cell：挑戰(zhàn)常規(guī)！細(xì)胞周期的G1期和G2期是非常類似的
doi:10.1016/j.cell.2018.03.065
我們體內(nèi)的細(xì)胞通過(guò)一個(gè)四階段過(guò)程進(jìn)行增殖：在G1期間，細(xì)胞首先增加它們的質(zhì)量并為DNA復(fù)制作好準(zhǔn)備；在S期間，它們復(fù)制DNA；接下來(lái)，在G2期間，它們檢查重復(fù)DNA的保真度并組裝細(xì)胞分裂所需的材料；在有絲分裂期間，它們對(duì)復(fù)制的染色體進(jìn)行排列并進(jìn)行分裂。從一個(gè)階段過(guò)渡到下一個(gè)階段是受到嚴(yán)格調(diào)節(jié)的，需要組裝和分解各種蛋白復(fù)合物來(lái)執(zhí)行許多不同的功能，包括提供細(xì)胞周期進(jìn)展的分子檢查點(diǎn)。
長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家們認(rèn)為細(xì)胞周期的G1期和G2期處于不同的調(diào)節(jié)控制通路中，但是在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自新加坡科技研究局（A*STAR）分子與細(xì)胞生物學(xué)研究所的Pär Nordlund及其同事們推翻了這個(gè)觀點(diǎn)。他們發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞周期的G1期和G2期中形成的蛋白復(fù)合物是非常類似的，這提示著當(dāng)細(xì)胞沒(méi)有活躍地復(fù)制遺傳物質(zhì)或進(jìn)行自我分裂時(shí)，它本能地存在著一種默認(rèn)的生化操作模式。相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Modulation of Protein-Interaction States through the Cell Cycle”。
Nordlund和他的同事們分析了在細(xì)胞周期的4個(gè)階段過(guò)渡期間在人血細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的所有蛋白之間的相互作用狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化。他們使用了Nordlund團(tuán)隊(duì)之前開(kāi)發(fā)出的一種技術(shù)，即細(xì)胞熱轉(zhuǎn)移測(cè)定（Cellular Thermal Shift Assay, CETSA），它能夠讓科學(xué)家們區(qū)分哪些蛋白獨(dú)立地存在著，哪些蛋白位于蛋白復(fù)合物中。
他們鑒定出750多種蛋白在細(xì)胞周期的某個(gè)時(shí)刻形成復(fù)合物或獨(dú)立存在著。然而，大多數(shù)這些發(fā)生變化的蛋白相互作用狀態(tài)在細(xì)胞周期的S期和有絲分裂期間發(fā)生，而不在細(xì)胞周期的G1期和G2期發(fā)生。
8.Cell：40年來(lái)，治愈急性白血病的方法近在咫尺
doi:10.1016/j.cell.2018.07.045
文章亮點(diǎn)：研究人員開(kāi)發(fā)了一種同時(shí)靶向CKIα和CDK7/9的口服活性小分子抑制劑；晶體學(xué)分析為共靶向不同激酶的作用提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；這種抑制劑可以選擇性殺死AML前體細(xì)胞并治愈AML小鼠；治療的機(jī)理包括p53激活以及超級(jí)增強(qiáng)子（super-enhancers,SE）關(guān)閉。 清除CKIα會(huì)導(dǎo)致p53激活，而CKIα降解是來(lái)那度胺治療白血病前綜合征的機(jī)理。而近日來(lái)自耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種CKIα抑制劑，可以同時(shí)靶向轉(zhuǎn)錄激酶CDK7和CDK9，因此可以增強(qiáng)CKIα誘導(dǎo)的p53激活效果及其抗白血病效果。
癌基因驅(qū)使的SEs對(duì)于抑制CDK7/9高度敏感。研究人員找到了原發(fā)性小鼠急性髓性白血病（AML）細(xì)胞中的多種新獲得的SEs，研究人員發(fā)現(xiàn)這些抑制劑可以清除許多SEs，并傾向于抑制SE驅(qū)使的癌基因的轉(zhuǎn)錄延伸研究人員發(fā)現(xiàn)同時(shí)抑制CKIα和CDK7/9可以穩(wěn)定p53，抑制白血病癌細(xì)胞的生存、維持增殖的癌基因驅(qū)使的SE，并誘發(fā)凋亡。
抑制劑可以選擇性清除白血病前體細(xì)胞，這也就解釋了這些抑制劑在保持造血功能的同時(shí)治愈白血病的潛能。
9.Cell：重大發(fā)現(xiàn)！跳躍基因劫持卵子發(fā)生大規(guī)模傳播自身拷貝
doi:10.1016/j.cell.2018.06.040
我們的DNA序列中的將近一半是由跳躍基因（也被稱為轉(zhuǎn)座子）組成的。它們?cè)诎l(fā)育中的卵細(xì)胞的基因組內(nèi)跳躍，而且在進(jìn)化中起著重要的作用。但是，它們的移動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致新的突變，從而引發(fā)血友病和癌癥等疾病產(chǎn)生。值得注意的是，人們對(duì)它們?cè)诎l(fā)育中的生殖細(xì)胞內(nèi)移動(dòng)的時(shí)間和地點(diǎn)知之甚少。畢竟，這是確保跳躍基因在后代中傳播的關(guān)鍵過(guò)程，但也可能導(dǎo)致宿主患上遺傳疾病。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)卡內(nèi)基科學(xué)研究所的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新技術(shù)來(lái)追蹤跳躍基因移動(dòng)。他們發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)特定的卵子發(fā)育期間，一組被稱作逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子（retrotransposon）的跳躍基因劫持了被稱作哺育細(xì)胞（nurse cell）的特殊細(xì)胞，其中哺育細(xì)胞滋養(yǎng)著發(fā)育中的卵子。這些跳躍基因利用哺育細(xì)胞產(chǎn)生侵入性物質(zhì)（它們自身的拷貝，也被稱為病毒樣顆粒），這些侵入性物質(zhì)會(huì)遷移到附近的卵子中，隨后被整合到這個(gè)卵子的DNA中。相關(guān)研究結(jié)果于2018年7月26日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Hijacking Oogenesis Enables Massive Propagation of LINE and Retroviral Transposons”。
圖片來(lái)自Cell, doi:10.1016/j.cell.2018.06.040。
在這項(xiàng)新的研究中，這些研究人員以黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）為研究對(duì)象，開(kāi)發(fā)出追蹤跳躍基因移動(dòng)的方法。為了便于開(kāi)展研究，他們破壞了piRNA抑制以增加這些跳躍基因的活性，然后在卵子發(fā)育過(guò)程中監(jiān)測(cè)它們的移動(dòng)。這導(dǎo)致他們發(fā)現(xiàn)了允許跳躍基因移動(dòng)的策略。
論文通信作者、卡內(nèi)基科學(xué)研究所研究員Zhao Zhang說(shuō)，“我們非常吃驚地發(fā)現(xiàn)這些跳躍基因幾乎不會(huì)在產(chǎn)生發(fā)育中的卵細(xì)胞的干細(xì)胞內(nèi)移動(dòng)，這可能是因?yàn)檫@些干細(xì)胞僅有兩個(gè)基因組拷貝供這些跳躍基因使用。相反，這些跳躍基因使用起支持作用的哺育細(xì)胞，每個(gè)哺育細(xì)胞提供多達(dá)數(shù)千個(gè)基因組拷貝，這樣它們就可作為大規(guī)模制造病毒樣顆粒的工廠。不過(guò)，它們并沒(méi)有整合到產(chǎn)生它們的哺育細(xì)胞中。相反，它們等待時(shí)機(jī)，直到它們被運(yùn)送到與哺育細(xì)胞連接在一起的卵細(xì)胞中，在那里，跳躍基因的上百個(gè)新的自身拷貝被整合到卵子DNA中。我們的研究展示了寄生性遺傳元件如何根據(jù)時(shí)間調(diào)整它們的活性和區(qū)分不同的細(xì)胞類型以便強(qiáng)勁地傳播它們的自身拷貝、促進(jìn)進(jìn)化變化和導(dǎo)致疾病。”
10.Cell：科學(xué)家有望成功繪制出人類大腦神經(jīng)系統(tǒng)詳細(xì)圖譜 或能闡明多種神經(jīng)性疾病的發(fā)生根源
doi:10.1016/j.cell.2018.06.021
近日，一項(xiàng)刊登在雜志Cell上研究報(bào)告中，來(lái)自瑞典卡羅琳學(xué)院的研究人員通過(guò)研究繪制出了小鼠神經(jīng)系統(tǒng)中多種細(xì)胞類型的系統(tǒng)且全面詳細(xì)的圖譜，該圖譜或能為研究人員提供揭示機(jī)體神經(jīng)性疾病起源的線索，此外，研究人員還能利用相同的方法來(lái)繪制出關(guān)于人類大腦的詳細(xì)圖譜。
這些研究人員利用小鼠作為模型系統(tǒng)，對(duì)哺乳動(dòng)物機(jī)體神經(jīng)系統(tǒng)的架構(gòu)和組成進(jìn)行了大規(guī)模的研究，研究者終共鑒別出了265種不同類型的細(xì)胞，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元細(xì)胞的多樣性甚至超過(guò)了200種。讓研究人員非常不可思議的是大腦不同部位存在著多種特殊的不同類型的星狀細(xì)胞，這或許就表明，這些星狀細(xì)胞在大腦不同部位扮演著特殊的功能，而且其在大腦中所扮演的角色要比研究人員理解的更重要。
對(duì)大腦中不同類型細(xì)胞的研究或能幫助研究人員理解不用疾病的起源，大約三分之一的神經(jīng)系統(tǒng)疾病是在胚胎發(fā)育過(guò)程中產(chǎn)生的，在過(guò)去15年里，研究人員進(jìn)行大量遺傳學(xué)研究鑒別出了誘發(fā)多種疾病的特殊致病基因，比如精神分裂癥、多發(fā)性硬化癥、自閉癥、阿爾茲海默病和帕金森疾病等，然而根據(jù)相關(guān)基因表達(dá)的時(shí)間和地點(diǎn)，這些疾病常常都起源于一種特殊類型的細(xì)胞、一段特殊的區(qū)域或一個(gè)特定的時(shí)間點(diǎn)。
在這種新型神經(jīng)系統(tǒng)圖譜的幫助下，研究人員就能夠在特殊類型的細(xì)胞中鎖定致病基因，對(duì)于有效闡明疾病發(fā)生機(jī)制提供了新的線索，同時(shí)也能幫助研究人員開(kāi)發(fā)出新型療法來(lái)治療相關(guān)的神經(jīng)性疾病。對(duì)小鼠機(jī)體神經(jīng)系統(tǒng)圖譜的繪制是一項(xiàng)重大的研究進(jìn)步，后期研究人員還將繼續(xù)深入研究，利用相同的方法來(lái)繪制出人類大腦的詳細(xì)圖譜。（生物谷）
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