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Cell杂志最受关注十篇文章(10月)

2016.10.21

  Cell创刊于1974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:

  Hallmarks of Cancer: The Next Generation

  这篇综述性文章的重要性可从其长期占据榜单中窥见一斑:Weinberg教授继之前的癌症综述后,又发表了一篇升级版综述——Hallmarks of Cancer: The Next Generation,这篇同样也是与Douglas Hanahan合作的论文长达29页,简述了最近10年肿瘤学中的热点和进展,包括细胞自噬、肿瘤干细胞、肿瘤微环境等等,并且将原有的肿瘤细胞六大特征扩增到了十个,这十个特征分别是:

  自给自足生长信号(Self-Sufficiency in Growth Signals);抗生长信号的不敏感(Insensitivity to Antigrowth Signals);抵抗细胞死亡(Resisting Cell Death);潜力无限的复制能力(Limitless Replicative Potential);持续的血管生成(Sustained Angiogenesis);组织浸润和转移(Tissue Invasion and Metastasis);避免免疫摧毁(Avoiding Immune Destruction);促进肿瘤的炎症(Tumor Promotion Inflammation); 细胞能量异常(Deregulating Cellular Energetics);基因组不稳定和突变(Genome Instability and Mutation)。

  Abiotic Stress Signaling and Responses in Plants

  这篇文章为著名学者朱健康研究员的综述文章,他指出今天的科学研究发展为我们带来了分子生物学、基因组学和 CRISPR 基因编辑技术的重大进展,但许多关于植物胁迫信号转导通路,也就是细胞如何感知环境变化,做出生物应答的这个过程依然是个谜。

  科学家们常常通过沉默或者剔除一个基因来了解它的功能,但是对于植物来说,许多基因都行使着相同的功能,敲除一个植物基因,另外一个基因就会替代它,因此很难弄清楚基因和其功能之间的关联。此外,植物细胞对胁迫的感知是通过其不同的组成元件的,这也增加了研究复杂性,比如说细胞膜、叶绿体或细胞核,都能整合起来,开启防御应答信号。

  不过朱教授实验室找到了解决这个问题的一个方法,他们发现了一个核心途径:SOS,也就是植物中的一种非生存信号途径,这一途径参与了植物对过量土壤盐分的感应与应答。中科院学者最新Cell文章

  Co-evolution of Hormone Metabolism and Signaling Networks Expands Plant Adaptive Plasticity

  科学家揭示出了通常被忽视的小分子:红花菜豆酸 ( phaseic acid )一种意外的作用,红花菜豆酸在历史上一直被视作是植物中的一种无活性的副产物——是代谢的一个尽头。新研究发现表明,红花菜豆酸和它的受体有可能共同进化变得对抗旱性和其他生存性状至关重要,并有可能帮助开发出可耐受气候改变造成的自然灾害的,一些新的、更强壮的作物。

  资深研究员、Salk研究所Jack H. Skirball化学生物学与蛋白质组学中心教授Joseph Noel说:“过去有一些迹象表明,红花菜豆酸并不仅仅是一个无活性的旁观者,而是一种发挥重要作用的植物激素。现在,利用一系列先进的生物学方法,我们更令人信服地证实了,红花菜豆酸有可能对生存极为重要。”

  Enhancer Variants Synergistically Drive Dysfunction of a Gene Regulatory Network In Hirschsprung Disease

  约翰霍普金斯大学的研究人员通过解析一种罕见复杂的多基因疾病:Hirschsprung症,发现了更深层次的遗传机制,即这种疾病的患者是由于体内某个特殊基因的基因调控序列发生了多个突变,也就是说这些突变破坏了整个基因网络的协同功能。

  Chakravarti表示,“我们认为基因都是各过各的,但实际上它们不可能是单独存活。相反大家族中多个基因与调控元件都生活在同一条染色体上,不断的发生相互作用,每一个都有其自己的工作,但是都需要协同作用,完成一项基因功能,如果其中一个受到干扰,其它的也无法置身事外。”Cell新突破:基因“暗物质”的另一层功能

  Live Cell Imaging Reveals the Dynamics of Telomerase Recruitment to Telomeres

  由诺奖得主、科罗拉多大学癌症中心研究员、BioFrontiers研究所主任Thomas Cech博士领导的一项研究,利用CRISPR基因编辑技术和活细胞、单分子显微镜第一次实时观察了端粒酶和端粒之间的至关重要的互作。

  研究小组采用CRISPR DNA基因编辑技术将一个密码子插入到生成端粒酶的基因中使得这一过程可见。插入的密码子生成了荧光蛋白,其附着在端粒酶上。随后研究小组利用所谓的纳米显微镜看到了这种荧光蛋白。

  Kinetic analysis of proteinstability reveals age-dependent degradation

  一些蛋白行为异乎寻常:越“老”,生命周期越长,来自德国Max Delbrück分子医学中心(MDC)的研究人员发现这个近乎悖论的规律,他们追踪了mRNA翻译成编码蛋白过程中出现的上千个分子的生命周期,为揭示某些基因多余拷贝相关疾病提出了新观点。

  在这项研究中,MDC,马普研究院等处的研究人员通过质谱分析方法追踪了人和小鼠培养细胞中的蛋白生命周期,质谱技术帮助他们观察不同时间里特殊分子的生成和定位,从而研究人员发现细胞最初会生成过量数目的多种蛋白,然后大部分蛋白立即被降解了,剩余的保存下来,并长期稳定发挥作用。

  这解释了一个基因有多个拷贝,但为何不会像科学家们原本认为的出现多个拷贝的蛋白。比如说三体综合征——机体出现三个染色体拷贝,正常情况下只有两个,这种疾病的患者会过量表达染色体上基因的编码蛋白,这通常会导致失衡,和细胞内部压力。蛋白质的生命,愈老弥坚

  Loss of the HVEM Tumor Suppressor in Lymphoma and Restoration by Modified CAR-T Cells

  最近有很多关于免疫治疗和使用嵌合抗原受体(CAR)T细胞的研究报道。从历史观点上说,CAR T细胞免疫疗法,旨在通过给免疫系统提供信息以使它们更好地识别外源物和攻击它们的肿瘤细胞,而增强免疫系统。最近,由纪念斯隆-凯特林癌症中心(MSK)的Hans-Guido Wendel和法国雷恩大学Karin Tarte合作带领的一项新研究,阐明了CAR T细胞一个未开发的潜力——作为靶向给药载体,可以作为一个“微型药房”用于精确的药物传递。CAR-T细胞免疫疗法获重要突破

  Human SRMAtlas: A Resource of Targeted Assays to Quantify the Complete Human Proteome

  人类SRMAtlas是靶向识别及可重复性定量预测人类蛋白质组中所有蛋白的一些高度特异性质谱测定法的一个汇编目录,包括针对许多剪接变异体、非同义突变和翻译后修饰的检测方法。研究人员采用称作为选择性反应监测的技术,利用166,174个已充分确定特征的化学合成水解肽段(roteotypic peptides)开发出了这些检测方法。

  这一SRMAtlas资源在http://www.srmatlas.org免费公开提供,将让一些重点、假设驱动及大型蛋白质组规模的研究获益。由于在理论上现在可以鉴别和定量任何样本中所有的蛋白质,研究人员预计这一资源将会大大推动基于蛋白质的实验生物学来了解疾病转变和健康轨迹。

  Into Thin Air: How We Sense and Respond to Hypoxia

  今年拉斯克基础医学研究奖的三位学者William Kaelin、Peter Ratcliffe、Gregg Semenza,致力于人体和大多数动物细胞感知与适应氧气变化的机制研究。

  氧气在我们生活中扮演了重要的角色,比如当我们在高海拔地区活动时,身体会出现异常变化,人体的新陈代谢发生变化,开始生长出新的血管,制造新的红细胞。这几位科学家们想做的正是找出这种身体反应背后的基因表达,为什么在氧气含量低的时候,肾脏细胞中的某种基因会开启,其中Semenza所发现的开关是一种很普通的蛋白质,叫做缺氧诱导因子 (Hypoxia-inducible factors, HIF)。自在上世纪90年代发现HIF-1α以来,Semenza及其研究小组一直从事HIF-1α研究,在不同类型的细胞中精确寻找被这一活化蛋白促进或抑制的大量基因。

  Enhancer Control of Transcriptional Bursting

  普林斯顿大学的研究人员领导的一项新研究提出,零散的基因活性爆发并非是偶然事故,而有可能是遗传调控的重要特征。研究人员发现称作为增强子的DNA片段可以提高这种爆发的频率,表明这种爆发在基因控制中起作用。

  研究人员分析了正经历DNA转录的果蝇胚胎视频,他们发现将启动子置于相对于靶基因不同的位置可导致爆发频率的显著改变。

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