2019年2月15日Science期刊精华

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2019年2月15日Science期刊精华
4 D* W( p8 _" H+ T7 z" P4 Q来源：本站原创 2019-02-21 21:41
* k( e% d- r+ I, P7 g2019年2月21日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2019年2月15日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。
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图片来自Science期刊。
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1.Science：破解肠道细菌致癌物colibactin导致DNA损伤机制，有助揭示它与结直肠癌之间的关联性
& t8 X  Y9 a9 k' z/ Adoi:10.1126/science.aar7785; doi:10.1126/science.aaw5475
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十多年来，科学家们一直致力于了解colibactin---一种由某些大肠杆菌菌株产生的化合物---与结直肠癌之间的关联，但是因不能够分离这种化合物而一直受阻。因此，美国哈佛大学化学与化学生物学教授Emily Balskus决定收拾这个烂摊子。
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在一项新的研究中，Balskus及其同事们试图通过准确地鉴定出colibactin如何与DNA发生反应产生DNA加合物来理解这种化合物如何导致癌症。相关研究结果发表在2019年2月15日的Science期刊上，论文标题为“The human gut bacterial genotoxin colibactin alkylates DNA”。
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Balskus说道，“我们所做的实验就是获取一种能够产生colibactin的大肠杆菌菌株和一种具有相同基因型的大肠杆菌突变菌株，这种突变菌株的唯一不同在于它没有产生colibactin的基因簇。我们将这两种菌株与人细胞系一起培养......并从这两组人细胞中分离出DNA，将它放入质谱仪中，并比较样品中不同DNA加合物的丰度，这样我们就能够发现仅由经过产生colibactin的细菌菌株处理的人细胞系产生的DNA加合物。”
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Balskus说，在有了这些信息之后，他们的下一个挑战是理解这些DNA加合物的化学结构。Balskus说，“基于质谱仪中产生的碎片，它们看起来来自colibactin，但是这并不足解析出它的化学结构。我实验室的研究人员所做的，是一项英勇的努力，就是用化学方法合成了一种标准品……然后我们将它与在这些人细胞系中产生的DNA加合物进行比较，它们是一样的。”1 {" t* b' s* N: t  E0 ^* [

9 w2 {' F* K8 A! F3 H: m0 W为了证实这个过程也在活的动物身上起作用，Balskus团队与美国哈佛陈曾熙公共卫生学院的Wendy Garrett合作开展一项实验，在这项实验中，将能够产生colibactin的大肠杆菌菌株和不能够产生这种化合物的大肠杆菌菌株定植到无菌小鼠体内。/ A0 x. \: s$ w# G* ?2 D4 m9 K: r0 g
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2.Science：重大进展！新研究揭示B1细胞的起源. P% _9 n0 C/ w6 s, j4 I  G" c' c
doi:10.1126/science.aau8475
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在一项新的研究中，德国马克斯-德尔布吕克分子医学中心的Klaus Rajewsky教授及其团队报道B1细胞的产生并不需要不同的祖细胞。相反，他们的实验表明B1典型的B细胞受体（B1-typical B-cell receptor）能够将B2细胞重编程为B1细胞，这表明B1细胞是由于它们的特殊B细胞受体而出现的。这项研究可能会解决一项持续了几十年的免疫学争论。相关研究结果发表在2019年2月15日的Science期刊上，论文标题为“BCR-dependent lineage plasticity in mature B cells”。# H: Z" F- \$ W5 o& v
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B细胞有两种类型。B2细胞构成体内白细胞群体的最大部分，主要在血液和胸腺、脾脏、淋巴结、骨髓等淋巴器官中循环。另一方面，B1细胞主要存在于腹膜腔和胸膜腔中，因此存在于肠道和肺部周围的区域。它们对广泛的外来蛋白（称为抗原）作出反应，但也对身体自身的一些抗原作出反应，因而不同于高度特化的B2细胞。
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  X6 e7 D7 M' L; @! F这些研究人员利用仅在B1细胞中发现的B1典型B细胞受体替换成熟的B2细胞中的B细胞受体。这一过程将这些经过操纵的B2细胞转化为B1细胞。Graf报道，“我们能够证实这些细胞获得了B1典型的表面标志物。”这些经过操纵的B2细胞也具有B1细胞的功能特性。Graf 说，“当我们将它们移植到小鼠体内时，它们会归巢到身体中天然发现B1细胞的那些部位。”此外，这些细胞开始自发地产生抗体。Graf解释道，“这也是B1细胞的典型特征。”更重要的是，一旦B1典型的B细胞受体在B2细胞表面上表达，这些细胞在一到两周的时间内开始大量增殖。这与B1细胞在早期阶段的自然发育非常相似---这个过程很少被研究过。8 e% E' l4 g) V# L+ C; R

2 w" u. m) Y" \- @1 [( D3.Science：揭示一种重复二肽蛋白导致神经病变机制0 D0 F, Y! [4 g7 A: Q* X' j
doi:10.1126/science.aav2606
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已知C9orf72（chromosome 9 open reading frame 72）基因的重复扩增是导致两种神经退行性疾病---额颞叶痴呆症和肌萎缩性脊髓侧索硬化症---的最常见原因。这种扩增导致重复二肽蛋白的异常产生，但它们对疾病发病机理的贡献仍不清楚。Yong-Jie Zhang等人设计了一种小鼠模型来研究其中的一种重复二肽蛋白---脯氨酸精氨酸二肽重复蛋白（prolinearginine dipeptide repeat protein, poly(PR)）---在大脑中的后果。他们发现poly(PR)导致神经元损失以及运动和记忆障碍。这些有害影响是由poly(PR)诱导的异染色质功能扰动引起的，其中异染色质是一种紧密堆积的抑制基因表达的DNA形式。 & ~7 V& x1 |$ ?* N- P) S/ ^

0 u' ?4 P# ~2 z% U0 z3 U4.Science：解析出人P状态剪接体的三维结构
2 J) R# }' v9 T7 N' ~9 qdoi:10.1126/science.aaw5569  v$ I8 Z6 @) K9 s! _0 Y" l: a
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一些mRNA前体的剪接可能受到细胞类型特异性剪接因子的调节。Fica等人描述了人催化后剪接体（postcatalytic spliceosome，即P状态剪接体, P complex）的低温电镜结构。鉴于剪接因子Prp18在酵母剪接体中的外显子连接中起重要作用，它在人P complex中是不存在的，这是令人吃惊的。一种称为FAM32A的后生动物特异性剪接因子可弥补Prp18的缺失，并且通过进入活性位点和直接将5'外显子和3'剪接位点装订在一起来促进外显子连接。这些发现指出了一种控制组织特异性的选择性剪接方法。
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5.Science：从结构上揭示细胞拯救停滞的核糖体机制
9 H, K0 C$ j: sdoi: 10.1126/science.aav93704 ~, x* }8 C# m. E% M, J9 b) {: o
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停滞在截断或切割的信使RNA （mRNA）上的细菌核糖体可通过反式翻译（trans-translation）来加以拯救。具体而言就是，两种因子---转移-信使RNA（tmRNA）和小蛋白B（small protein B, SmpB）---对新生多肽进行标记使得它们遭受降解，从而促进停滞的核糖体释放。Rae等人解析出关键的反式翻译中间体的结构。 这些结构揭示了SmpB如何识别停滞的核糖体；较大的环化tmRNA分子如何通过核糖体；以及翻译如何从截短的mRNA切换到tmRNA。
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6.Science：从结构上揭示RNA聚合酶II克服核小体障碍+ J8 a3 Y9 r6 l! G. k
doi:10.1126/science.aav8912
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在真核细胞中，RNA聚合酶II（RNAPII）转录含有多个核小体的染色体DNA。这些核小体成为DNA转录的主要障碍。细胞通过使用转录延伸因子解决了这个问题。Ehara等人解析出核小体-转录RNAPII与延伸因子Elf1和Spt4/5在一起时的低温电镜结构。Elf1和Spt4/5协同抑制RNAPII在多个超螺旋位置[SHL(−6), SHL(−5)和SHL(−2)]上的暂停，并通过调节核小体位置来促进RNAPII通过SHL(−1)位置，从而有利于转录向前推进。
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+ D1 a4 s6 G7 L6 G; I- ?7.Science：从结构上揭示人P-糖蛋白如何区分底物和抑制剂
5 Z8 n9 T) M5 \; N) I4 F& Udoi:10.1126/science.aav71022 G! f% P8 U: r
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诸如ABCB1（也称为P-糖蛋白）之类的膜蛋白使得将治疗性药物递送到细胞中复杂化。这些膜蛋白将多种化合物从细胞中转运出来。Alam等人解析出ABCB1在结合底物抗癌药物紫杉醇或ABCB1抑制剂zosuquidar时的高分辨率低温电镜结构。这些促进药物转运的构象变化是由三磷酸腺苷（ATP）的水解引起的。这些结构显示尽管紫杉醇和zosquidar结合相同位点，但是细微的结构差异导致负责ATP水解的核苷酸结合结构域发生构象变化。
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) S, Y: p* s; C8.Science：从结构上揭示人γ-分泌酶识别淀粉样前体蛋白机制# @& L/ t2 V1 z8 ~3 h" D7 Q* k
doi:10.1126/science.aaw0930; doi:10.1126/science.aaw5547
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源自淀粉样前体蛋白（amyloid precursor protein, APP）的β-淀粉样蛋白肽在大脑中形成阿尔茨海默病特征性的斑块。清华大学的施一公课题组报道了APP的一个跨膜片段与人γ-分泌酶结合时的高分辨结构，其中人γ-分泌酶是切割APP产生β-淀粉样蛋白肽的跨膜蛋白酶。早老素-1（presenilin-1, PS1）是APP的催化亚基。PS1中的疾病相关突变可能影响底物app的结合方式，因而影响产生哪些β-淀粉样蛋白肽，其中一些的β-淀粉样蛋白肽可导致淀粉样病变。如今，人们有可能利用这些底物结合特征设计抑制剂。（生物谷 Bioon.com）3 }8 G$ z( }8 s0 \" ?1 S
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