Cell杂志最受关注十篇文章（7月） - 干细胞行业新闻干细胞之家



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细胞海洋

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发表于 2010-7-9 07:28 |只看该作者 |倒序浏览 |打印

Cell创刊于1976年，现已成为世界自然科学研究领域最著名的期刊之一，并陆续发行了十几种姊妹刊，在各自专业领域里均占据着举足轻重的地位。Cell以发表具有重要意义的原创性科研报告为主，许多生命科学领域最重要的发现都发表在Cell上。本月《Cell》前十名下载论文为：5 ]% d! A$ I% s  @6 _! H
& t- A3 H* U4 r% C; a
1. Cell Signaling by Receptor Tyrosine Kinases
Mark A. Lemmon, Joseph Schlessinger
0 f% H  m/ @' ]+ s8 \! N; {8 z7 @

受体酪氨酸蛋白激酶（Receptor tyrosine kinases，RTKs）是细胞信号转导进行的关键信号酶，在生长因子调控细胞生长、发育与功能的过程中起着重要的生理作用。6月25日的Cell杂志上，来自宾州大学医学院和耶鲁大学医学院的两位科学家发表了综述文章：Cell Signaling by Receptor Tyrosine Kinases，总结了近期在RTKs研究方面的重要进展。  i9 H9 l1 D7 f" P) {
/ h3 y. ~+ M: I& ?& _6 m
2. C. elegans Screen Identifies Autophagy Genes Specific to Multicellular Organisms% b' |+ [& _- ?  i% y
Ye Tian, Zhipeng Li, Wanqiu Hu, Haiyan Ren, E. Tian, Yu Zhao, Qun Lu, Xinxin Huang, Peiguo Yang, Xin Li et al.
8 ~" I/ x& ]; c- N" z
细胞自噬作用是真核细胞中一种高度保守的降解过程。在这一过程中，细胞质中的内含物包括蛋白聚合体以及组织、器官等会被一个双层膜结构的囊泡包裹，这个囊泡叫做自噬小体，自噬小体形成后即被运送到液泡或溶酶体中被降解，其中的物质被循环利用。这一过程可以协助细胞在各种压力胁迫状态下得到缓解。) w' h8 s8 G! ]* i1 |$ _5 T! c

2010年6月11日，北京生命科学研究所张宏实验室在Cell杂志上以Featured Article形式发表题为“C. elegans screen identifies autophagy genes specific to multicellular organisms.”的文章。6 O0 n. G3 l; w7 j$ x+ v

对于细胞自噬作用分子机制的了解几乎都来源于对酵母的研究。但是我们对于真核高等生物中特异的重要自噬组分却知之甚少。本文中，我们利用线虫作为模式生物进行遗传筛选，得到了4个多细胞动物特异的自噬基因，分别命名为epg-2, -3, -4, -5 (ectopic PGL granules)。epg-2编码线虫特异的蛋白，epg-3, -4, -5编码的蛋白在哺乳动物中很保守，但在酵母中却没有。遗传分析证明这四个基因分别作用于自噬作用的不同步骤。 EPG-2调控PGL颗粒被自噬小体的特异识别和运输，而哺乳动物中的同源基因EPG-3/VMP1, EPG-4/EI24, EPG-5/mEPG5也被证实参与饥饿诱导的自噬作用。VMP1是通过控制Ω小体的形成时间来调控自噬小体的形成。EI24 和 mEPG5 是形成可降解的自噬-溶酶小体所必需的。这项研究为让我们对高等生物中自噬机制有了进一步了解，自噬小体的形成需要经过诱导，延伸以及成熟的过程。我们建立了线虫这一多细胞生物的遗传研究模型，来分析自噬的通路。本文的研究提供了一个遗传学研究的平台，帮助我们理解和研究在哺乳动物细胞中基础水平的自噬作用以及选择性自噬通路。同期Cell杂志专门为该文发表了一篇题为“Autophagy shows its animal side.”的评述文章。
( y' Y( z  G9 R4 k$ W1 U5 \6 f
3. Lysosomal Proteolysis and Autophagy Require Presenilin 1 and Are Disrupted by Alzheimer-Related PS1 Mutations
Ju-Hyun Lee, W. Haung Yu, Asok Kumar, Sooyeon Lee, Panaiyur S. Mohan, Corrinne M. Peterhoff, Devin M. Wolfe, Marta Martinez-Vicente, Ashish C. Massey, Guy Sovak et al.
1 ]4 J3 h' F, R" \3 E, t8 |
4. Chromatin-Remodeling Components of the BAF Complex Facilitate Reprogramming1 S& H3 s3 y7 C
Nishant Singhal, Johannes Graumann, Guangming Wu, Marcos J. Araúzo-Bravo, Dong Wook Han, Boris Greber, Luca Gentile, Matthias Mann, Hans R. Schöler & W+ K7 t, g6 `) r/ I% ^# P

德国明斯特的马普分子生物医学研究所汉斯·舒勒领导的一个研究小组成功地利用分子机理，使实验鼠细胞的“复位”过程变得更加有效，如果这项最新成果能应用于人类，对患者自身干细胞的修复将迈出重要的一步。这项研究成果刊登在最新一期的《细胞》杂志上。
6 m, ^9 V$ {8 I0 Z, U
一直以来，科学家已经能通过改变正常细胞的基因或蛋白质注射，使普通体细胞变成万能干细胞，但是这种方法收效很低，迄今只有万分之一的皮肤细胞能够重新编码。日本科学家在4年前通过分子生物学手段，首次成功地使实验鼠的皮肤细胞转换成类似胚胎干细胞，这种干细胞可以构成人体200多种其他细胞。产生这种诱导多能干细胞（iPS细胞），既不需要卵细胞，也不需要胚胎，只需要4个能进入细胞的转录基因：Oct4、SOX2、c-Myc和Klf4。不久后发现，同样的方法应用于人体皮肤细胞也有效。

从那时起，这种方法有了明显改进，例如科学家不依靠所谓的“基因搭载”也可以产生iPS细胞，4种关键因子现在已作为蛋白质注射被应用。然而这种方法的效果还是很低，平均1万个普通细胞只有1个能变成iPS细胞，少数获得的iPS细胞还必须从细胞混合物中进行分离，整个过程至少需要3周至4周。' Y" W9 _& K* ~, w& k7 J' v& K

通过体细胞能更快地获得iPS细胞，体细胞重新编码最快仅需1天时间，其效果类似克隆羊多莉通过一个体细胞移植到去核卵细胞，约半数经过处理的细胞在3天至4天后就完成重新编码。由于细胞加速“复位”的机理目前还不清楚，舒勒研究小组成员生物学家尼萨特·辛格猜测，卵细胞和iPS细胞都含有一个起决定作用的细胞核，它像涡轮增压器一样能重新启动和加速编码过程。为此，他们开发出了一种方法，能够在所有细胞混合物中识别出含有蛋白质的多功能细胞，由它来完成细胞的重新编码。同时他们还找到一系列蛋白质，作为染色体重塑的复合物。" Y' X$ ~5 u, K$ B( p

有针对性地使一定的DNA片段开启或关闭是一个重要机制，可以控制体细胞不同的功能，并使每个细胞适用DNA程序的变化。舒勒领导的这项研究首次表明，在细胞重新编码过程中，染色体重塑复合物起着关键作用，其中特定的部分——蛋白质Brg1、Baf155和Ini1可以显著提高体细胞转化为多能干细胞的效率，其4.5％的产出率明显高于以前的方法。但这仅仅是个开始，马普研究人员还在试验其他候选蛋白质，使这一过程更加高效和快速。

5. Virus-Plus-Susceptibility Gene Interaction Determines Crohn's Disease Gene Atg16L1 Phenotypes in Intestine! X+ R1 w: ?0 \  P% s
Ken Cadwell, Khushbu K. Patel, Nicole S. Maloney, Ta-Chiang Liu, Aylwin C.Y. Ng, Chad E. Storer, Richard D. Head, Ramnik Xavier, Thaddeus S. Stappenbeck, Herbert W. Virgin # d/ J% w- a- @0 _

6. SnapShot: Key Numbers in Biology0 |- a- u, G* W: e) `* j; S
Uri Moran, Rob Phillips, Ron Milo $ s7 o9 U% t. X2 u6 m3 P9 \2 c
4 q; ]) i9 X" S; D
7. ATM-Dependent Chromatin Changes Silence Transcription In cis to DNA Double-Strand Breaks# {3 c; b0 V4 N  K; _3 Y0 n
Niraj M. Shanbhag, Ilona U. Rafalska-Metcalf, Carlo Balane-Bolivar, Susan M. Janicki, Roger A. Greenberg $ o$ s. Z1 Y- N7 H1 x9 M% [
0 U0 I8 F7 {/ l% F. X, y: v
8. LINE-1 Activity in Facultative Heterochromatin Formation during X Chromosome Inactivation; {4 D: V% N* \. q% t' w
Jennifer C. Chow, Constance Ciaudo, Melissa J. Fazzari, Nathan Mise, Nicolas Servant, Jacob L. Glass, Matthew Attreed, Philip Avner, Anton Wutz, Emmanuel Barillot et al.! t6 y3 n( ]3 ?

9. Cell Culture
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6月11日全球足球盛典：FIFA 2010 World Cup在南非拉开帷幕，世界各地顶级的足球运动员，裁判和评论家都汇集于此。为了能参与此次盛会上，这些足球运动员展示了其精湛的控球技术，这主要体现在三个方面：快速冲刺，极短的反应时间，和强悍的韧性。《Cell》杂志推出了“Cell Culture”专题，在分子和细胞的角度找到了生物的这三个体育运动特征。

FIFA新型足球# Q, J% S7 k# |$ L9 T3 B- k& @1 G

在本届世界杯中，FIFA采用的是新一代世界杯足球，这次的比赛用球与上世纪所使用的足球相差甚远：合成材料替代了皮革；原来32块单独缝制的嵌面也变成了8块；手工缝制也让位给了热粘合拼接技术。+ I" \3 _+ s' T" J9 X, P

其结果就是在比以往速度更快的世界杯上将出现一只比以往速度更快的足球。新足球能让球员从40码开外打出凌厉的射门以及精准的长距离传球，而上世纪六、七十年代的足球根本完成不了这样的任务。) s* G9 {) L% n9 _, b, {
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从设计的角度而言，减少足球上的棱角就类似于将细胞转运囊泡上的包被蛋白移除（Fotin et al），这种囊泡是细胞质中的一种膜包被转运囊泡，细胞物质转运实质上是细胞内的一个庞大而复杂的物流系统，这一系统的异常将导致各种相应疾病的发生，囊泡是这一物流系统中一种可调控的重要的运输工具。
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比如囊泡上的网格蛋白能形成一种类似于网状的结构，或是五边形，或是六边形（如下图）。六边形在囊泡上形成平滑表面，而五边形则为囊泡增加曲率。这些蛋白由相对分子质量为180kDa的重链和相对分子质量为35～40kDa的轻链组成二聚体，三个二聚体形成包被的基本结构单位——三联体骨架（triskelion），称为三腿蛋白（three-legged protein）。许多三腿复合物再组装成六边形或五边形网格结构，即包被亚基，然后由这些网格蛋白亚基组装成披网格蛋白小泡。( T+ M- V, g. ]5 h/ M  R
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除此之外，一些生物体系中也出现五边形-六边形的结构模式，比如甲虫Chyrsina gloriosa（可翻译成玉虫）的背部，在偏振光中能发出金属绿。Sharma等人发现这种甲虫当有光照射上来的时候，其上的五、六、七边形细胞会自发地排列以使得它们能反射特定波长的光，进而产生绿、黄、红色的光。  [, Q/ J0 @5 J! h* I* `& G6 x) j( ?

科学家认为这些细胞由一些叫做几丁质的分子自发排列构成，这些几丁质构成了一个个圆锥体。当这些圆锥体凝固之后，其结构将会固定并且当光束从不同角度入射时产生颜色。6 a# W0 }7 Q  H2 P/ \; _6 Y
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预测能力0 ?" ^1 J4 X; G! d

普通的球员和顶级的球星的一个关键区别就在于他们的反应速度，足球球星们能在瞬间对对手的行动做成反应，将他们远远的抛在脑后，令观众叹为观止。实际上在对专业运动员的研究中发现，这些运动员不仅反应敏捷，而且能预测到对手的行动，举个例子，世界著名的守门员都能在罚球时预测到正确的方向，守住球门。不知这种“心灵感应”过程中的神经反射活动是什么？
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研究发现其中的一个原因可能是因为这些运动员具有镜像神经元（mirror neuron），这种神经元的功能正是反映他人的行为，使人们学会从简单模仿到更复杂的模仿，由此逐渐发展了语言、音乐、艺术、使用工具等等，科学家认为这是人类进步的最伟大之处之一。

脑中的神经元网络，一般相信是储存特定记忆的所在，而镜像神经元组则储存了特定行为模式的编码。这种特性不单让我们可以想都不用想，就能执行基本的动作，同时也让我们在看到别人进行同样的动作时，不用细想就能够心领神会。比如说，约翰在瞬间就理解玛莉的举动，是因为该动作不只发生在他眼前，实际上也同时出现在他脑中。而传统探究现象学的哲学家早就提出：对于某些事，人必须要亲身体验，才可能真正了解。对神经科学家而言，镜像神经元系统的发现为该想法提供了实质基础，也明显改变了我们对人类理解方式的认知。

另外一项针对职业篮球运动员的分析中也发现，这些职业运动员具有业余的运动员所没有的镜像神经元反射，能预测到一些运动场景的结果（Aglioti et al.）。
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其实最开始科学家们研究镜像神经元是在研究大脑的运动皮质，特别是掌管手及口部动作的F5区，想要了解其中神经元的放电型态，与执行特定动作的编码关系。他们记录了猕猴脑中个别神经元的活性，同时也将各式各样的刺激用在猴子身上。当猴子执行不同的动作时（譬如伸手去抓玩具或食物），就能够观察它们脑中特定的神经元组同步活化的情形。　1 t4 h+ L% [) ]# N0 x5 V
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科学家们从这样的实验中，注意到一些奇怪的现象：当有人伸手去抓食物时，猴子脑中的一组神经元也活化了，就跟他们自己伸手去抓食物时一模一样。一开始，科学家们怀疑这个现象是由一些平常的因素造成，好比说猴子在观察我们的行为时，也进行了未受注意的动作。但当他们想办法排除了这种可能性以及其它因素（好比猴子预期会有食物的供应）之后，才体认到这种与观测行为相连的神经放电活性，是行为本身在脑中的真实呈现，与这项行为的执行者是谁并无关联。 ( S) l7 u( V& ?5 q

目前，科学家还不清楚，究竟镜像神经元系统属灵长类所独有，还是其它动物身上也找得到。研究人员正在大鼠身上测试，想看看这种动物是否也具有镜像神经元的反应。这种脑中的镜像机制，有可能是演化晚期发展出来的能力，如此才能够解释，为什么人类会比猴子拥有更广泛的镜像反应。不过，由于刚出生的婴儿及仔猴就能够模仿伸出舌头一类的简单动作，因此，针对看到的行为建立镜像模组的能力，可能是天生的。

10. A MicroRNA Targeting Dicer for Metastasis Control
Graziano Martello, Antonio Rosato, Francesco Ferrari, Andrea Manfrin, Michelangelo Cordenonsi, Sirio Dupont, Elena Enzo, Vincenza Guzzardo, Maria Rondina, Thomas Spruce et al.

虽然在癌症中特殊的microRNA能被上调，但是全miRNA的下调是人类恶性肿瘤的普遍特征。这个现象的机制和以及其提供的优点还知之甚少。在此，我们鉴定了一个microRNA家族，miR-103/107，通过靶向到dicer其能稀释miRNA的生物合成，DICER是miRNA加工装置的关键组件。在人类乳腺癌中，miR-103/107的高水平伴随着转移和弱输出。功能上说，miR-103/107拥有在体外迁移的能力，并允许其他在体内的非攻击性细胞的转移扩散。抑制miR-103/107反抗了癌细胞的转移和迁移。在细胞水平，miR-103/107发起的关键事件是诱导上皮细胞向间充值细胞的转变，是通过下调miR-200的水平达到的。这些研究提示了一个新的途径，就是dicer抑制漂离的上皮癌为低分化，及间充值细胞的死亡以促进转移。

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