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梳理我国科学家在Nature、Science和Cell三大期刊上的最新研究成果

2019年3月17日讯/生物谷BIOON/---近年来,随着我国在科研支出上的逐渐增加,我国科学家取得的成果不断地在包括Nature、ScienceCell期刊在内的众多期刊上发表。为此,小编针对2019年1月至3月,我国科学家在生物医学领域在Nature、ScienceCell期刊发表的研究成果进行一番盘点,以飨读者。

1.Nature:中美等7个国家的科学家呼吁在全球暂停制造基因编辑婴儿
doi:10.1038/d41586-019-00726-5


2019年3月13日,来自中国科学院生物化学与细胞生物学研究所、华中科技大学、北京生命科学研究所、北京大学生命科学院、美国布罗德研究所、斯坦福大学、哈佛大学医学院、遗传联盟 (Genetic Alliance)、加拿大达尔豪斯大学、德国马克斯普朗克病原体科学研究所、柏林洪堡大学、明斯特大学、慕尼黑大学、法国巴黎笛卡尔大学、意大利圣拉斐尔生命健康大学和新西兰奥塔哥大学的研究人员在Nature期刊上发表了一篇标题为“Adopt a moratorium on heritable genome editing”的评论类型文章,呼吁在全球范围内暂时禁止制造经过基因编辑的婴儿。


梳理我国科学家在Nature、Science和Cell三大期刊上的最新研究成果

图片来自CC0 Public Domain。

这是对去年11月宣布基因编辑双胞胎在中国出生的最新反应。这种基因编辑行为导致的基因变化因可能传递给后代而受到了广泛的批评。与此不同的是,在不参与繁殖的身体部位进行基因编辑所导致的基因变化不会传递给后代。

这些研究人员希望暂时禁止旨在利用携带着DNA变化的精子、卵子或胚胎制造婴儿的研究。他们说,大约有30个国家已禁止通过这种“生殖系”基因编辑来制造婴儿。这在美国基本上是被禁止的。他们写道,这“将延缓最具冒险精神的人类物种改造计划,但是替代方案的风险...要大得多。” 他们说,这种暂时禁止让人们有时间讨论必须考虑的技术、科学、社会和伦理问题。

其中的一项建议是个别国家应该承诺在特定时期(可能是五年)阻止此类研究。在这段时间之后,每个国家都可以自行决定允许开展哪些基因编辑,但前提是要采取一些措施,比如提供公告、加入有关利弊的国际讨论和确定它的公民是否支持继续进行这种基因编辑。这项建议并不涵盖不涉及试图建立怀孕的基因编辑实验。

2.Nature:我国科学家揭示Snf2介导染色质重组的DNA滑动机制
doi:10.1038/s41586-019-1029-2


染色质重塑剂包括多种具有不同生物学功能的酶,但是它们似乎具有一种相同的特征:核小体滑动活性。在这些染色质重塑酶中,Snf2作为研究这个蛋白家族作用的原型。Snf2和相关的酶具有两个保守的RecA样小叶,它们本身能够将ATP水解与染色质重塑偶联在一起。这些酶借助ATP水解沿着DNA滑动核小体的机制仍不清楚。

在一项新的研究中,中国科学院物理研究所的李明(Ming Li)课题组、清华大学生命科学学院的陈柱成(Zhucheng Chen)、李雪明(Xueming Li)课题组报道了酿酒酵母Snf2在ADP和ADP-BeFx存在下与核小体结合在一起的三维结构。相关研究结果于2019年3月13日发表在Nature期刊上,论文标题为“Mechanism of DNA translocation underlying chromatin remodelling by Snf2”。

处于ADP结合状态的Snf2采取一种类似于apo状态的开放构象,并在超螺旋位置2(superhelix location 2, SHL2)处诱导单碱基对DNA凸起,并且DNA的跟踪链显示出比引导链更大的扭曲。这种DNA扭曲传播到近端,导致DNA的两条链发生交错滑动。ADP-BeFx的结合触发Snf2采取一种闭合构象,从而将核小体重置为松弛状态。Snf2在不同的核苷酸状态下与DNA的相互作用发生改变,这就为DNA滑动提供了结构基础。

3.Nature:重大进展!中美德科学家揭示血清素并不仅仅是一种神经递质
doi:10.1038/s41586-019-1024-7


在一项新的研究中,来自中国清华大学、美国西奈山伊坎医学院、普林斯顿大学、宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院、沙克生物科学研究所、洛克菲勒大学和德国马克斯-德尔布吕克分子医学中心的研究人员发现,作为一种长期以来因在大脑神经元之间传递信号的作用而闻名的大脑化学物质,血清素(serotonin)也能够以一种意想不到的方式调节神经元中的基因表达。这一发现可能有助于科学家们更好地理解各种脑部疾病,包括情绪障碍、药物滥用/成瘾和神经退行性疾病。相关研究结果于2019年3月13日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Histone serotonylation is a permissive modification that enhances TFIID binding to H3K4me3”。

梳理我国科学家在Nature、Science和Cell三大期刊上的最新研究成果

图片来自CC0 Public Domain。


这项研究围绕着DNA及其如何形成每个人的生物图谱展开。身体中的每个细胞都含有两米长的DNA,是体内所有细胞所有功能的蓝图。DNA缠绕在组蛋白(将细胞核中的DNA包装起来的蛋白,它们很容易发生有助于调节基因表达的化学修饰)的线轴上,形成称为核小体的结构。当编码特定基因的DNA紧密缠绕在组蛋白线轴内时,这个基因不太可能表达。当这个基因没有受到紧密缠绕时,它更可能表达。这可能会影响给定细胞的许多功能。

这些研究人员发现一种称为组织转谷氨酰胺酶2(transglutaminase 2)的蛋白能够直接将血清素分子附着到组蛋白上(这一过程称为组蛋白血清素化),这接着让组蛋白线轴松开,从而使得更加强劲的基因表达得以发生。具体而言,他们发现对发育中的啮齿动物大脑和人类神经元而言,血清素松开的部分组蛋白线轴附近的基因更可能发生表达。他们还发现一种特异性的结合复合物使得这一过程得以发生。

4.Nature:清华大学江鹏课题组揭示癌细胞通过p53调节氨代谢机制
doi:10.1038/s41586-019-0996-7


癌细胞表现出改变的和通常增加的代谢过程来满足它们的较高的生物能量需求。在这些条件下,氨是伴随着代谢加工的增加而产生的。然而,人们尚不清楚肿瘤细胞如何处理过量的氨以及氨的累积可能导致的结果。

在一项新的研究中,中国清华大学生命学院的江鹏(Peng Jiang)课题组报道了作为人类肿瘤中最常发生突变的肿瘤抑制基因,p53通过抑制尿素循环来调节氨代谢。通过对基因CPS1、OTC和ARG1进行转录下调,p53在体外和体内抑制尿素生成(ureagenesis)和氨清除,从而抑制肿瘤生长。反过来,这些基因的下调通过MDM2介导的机制来激活p53。相关研究结果于2019年3月6日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“p53 regulation of ammonia metabolism through urea cycle controls polyamine biosynthesis”。

再者,氨的累积导致多胺生物合成限速酶ODC的mRNA翻译显著下降,从而抑制多胺的生物合成和细胞增殖。这项研究发现将p53与尿素生成和氨代谢相关联在一起,并进一步揭示氨在控制多胺生物合成和细胞增殖中的作用。

5.Nature:我国科学家发现早期肝细胞癌的新治疗靶标
doi:10.1038/s41586-019-0987-8


肝细胞癌(hepatocellular carcinoma)是全球癌症死亡的第三大原因。乙型肝炎病毒(HBV)感染是产生肝细胞癌的主要风险因素之一,特别是在东亚。虽然手术治疗可能在肝细胞癌的早期阶段有效,但是这种癌症的五年总生存率仅为50%~70%。

在一项新的研究中,中国军事科学院军事医学研究院生命组学研究所(Beijing Institute of Lifeomics)的贺福初(Fuchu He)院士课题组、钱小红(Xiaohong Qian)研究员课题组和复旦大学附属中山医院樊嘉(Jia Fan)院士课题组通过进行蛋白质组学分析和磷酸蛋白质组学分析,描述了110对与HBV感染相关的临床早期肝细胞癌的肿瘤组织和非肿瘤组织。由此获得的定量蛋白质组数据突出了早期肝细胞癌的异质性。
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