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《战略生物资源CNS一周论文导读》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译类型:快报,简报类产品
  • 发布时间:2024-01-23
门户及时编译报道Cell、Nature、Science期刊最新发表的战略生物资源相关论文信息,并对近一周论文编译信息进行汇总,形成一周论文导读。
  • Science | 崎岖但容易导航的适应度景观
    李康音
    本文内容转载自“ CNS推送BioMed”微信公众号。原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/IW_IzsrDoHBWCFp8LCfdWA 2023年11月24日,苏黎世大学等机构的研究人员在 Science 发表了题为A rugged yet easily navigable fitness landscape的文章。 适应度景观理论预测,多峰的崎岖景观不利于达尔文进化,但实验证据有限。 该研究使用基因组编辑技术绘制了关键代谢酶二氢叶酸还原酶在抗生素甲氧苄啶存在下的>26万个基因型的适应度。由此形成的景观高度崎岖不平,拥有514个健身高峰。然而,通过丰富的适应度增加路径,进化中的种群可以到达其最高峰。不同的山峰共享巨大的吸引力盆地,这使得适应性进化的结果高度依赖于偶然事件。该研究表明,坚固性不一定是达尔文进化的障碍,但会降低其可预测性。如果在一般情况下是正确的,那么现实景观优化问题的复杂性可能需要重新评估。

    发布时间: 2023-11-27

  • Nature | 颅缝闭合和颅骨矿化的多干细胞基础
    李康音
    2023年9月20日,纽约长老会/威尔康奈尔医学中心等机构的研究人员在Nature 上发表题为A multi-stem cell basis for craniosynostosis and calvarial mineralization的论文。该研究表明,颅缝闭闭的生理性颅矿化和病理性颅融合反映了两种不同干细胞谱系的相互作用;先前鉴定的组织蛋白酶K(CTSK)谱系CSC(1) (CTSK(+) CSC)和在本研究中鉴定的单独的盘状蛋白结构域受体2(DDR2)谱系干细胞(DDR2(+) CSC)。 与人类颅缝闭合相关的Twist1基因的缺失(2,3),仅在CTSK(+) CSCs中就足以驱动小鼠颅缝闭合,但注定要融合的位点表现出CTSK(+) CSCs的意外耗尽和DDR2(+) CSCs的相应扩增,DDR2(+) CSC扩增是对CTSK(+) CSC缺失的直接适应不良反应。DDR2(+) CSCs显示出完整的干性特征,该研究结果在缝合线中建立了两种不同的干细胞谱系,这两种干细胞谱系都有助于生理性颅骨矿化。DDR2(+) CSCs介导不同形式的软骨内成骨,没有典型的造血骨髓形成。将DDR2(+) CSCs植入缝合部位足以诱导融合,而CTSK(+) CSCs共移植可阻止这种表型。最后,DDR2(+) CSCs和CTSK(+) CSCs在异种移植实验中显示出保守的功能特性。这两种干细胞群之间的相互作用为调节颅骨矿化和缝合通畅提供了新的生物学界面。 本文内容转载自“ CNS推送BioMed”微信公众号。 原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/YT0iEDHxUkCSYyw7MKKplQ

    发布时间: 2023-09-26

  • Nature | 手术中超快速深度学习中枢神经系统肿瘤分类
    李康音
    2023年10月11日,乌得勒支大学等机构的研究人员在Nature上发表题为Structures illustrate step-by-step mitochondrial transcription initiation的研究人员。 中枢神经系统肿瘤是最致命的癌症类型之一,特别是在儿童中。主要治疗包括神经外科切除肿瘤,其中必须在最大程度切除和最小化神经损伤和合并症风险之间取得微妙的平衡。然而,外科医生在手术前对确切肿瘤类型的了解有限。目前的标准做法依赖于术前影像学和术中组织学分析,但这些并不总是结论性的,偶尔也会出错。使用快速纳米孔测序,可以在手术期间获得稀疏的甲基化谱。 该研究开发了Sturgeon,一种与患者无关的转移学习神经网络,使中枢神经系统肿瘤的分子亚分类能够基于这种稀疏的概况。在50个回顾性测序样本中的45个样本开始测序后40分钟内,Sturgeon给出了准确的诊断(放弃对其他5个样本的诊断)。此外,该研究在25例手术中实时证明了其适用性,实现了小于90分钟的诊断周转时间。其中,18例(72%)诊断是正确的,7例未达到所需的置信阈值。该研究结论是基于低成本术中测序的机器学习诊断可以帮助神经外科决策,潜在地预防神经合并症并避免额外的手术。 本文内容转载自“ CNS推送BioMed”微信公众号。 原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/EwmhAvFtkCbSOPF0uh_9wg

    发布时间: 2023-10-14

  • Nature | 唾液聚糖结合触发人类冠状病毒的刺突打开
    李康音
    2023年10月4日,乌得勒支大学的研究人员在Nature上发表了题为 Sialoglycan binding triggers spike opening in a human coronavirus的文章。 冠状病毒刺突蛋白介导受体结合和膜融合,使其成为中和抗体的主要目标。在严重急性呼吸综合征冠状病毒、严重急性呼吸综合征冠状病毒2和中东呼吸综合征冠状病毒中,刺突蛋白在开放和封闭构象之间自由转换,以平衡宿主细胞附着和免疫逃避。刺突打开暴露结构域S1,允许其与蛋白受体结合,并且也被认为在膜融合过程中使蛋白质重新折叠。然而,除了一个例外,迄今为止研究的所有其他冠状病毒的融合前刺突蛋白都是在封闭状态下观察到的。这提高了调控的可能性,刺突蛋白更常见的转变为开放状态,以响应特定的线索,而不是自发的。 通过低温电子显微镜和分子动力学模拟,研究人员发现,普通感冒人类冠状病毒HKU1的刺突蛋白在结合基于唾液聚糖的初级受体到S1结构域后,发生了局部和远程构象变化。这种结合通过变构域间串扰触发S1域向开放状态的转变。该研究结果提供了对冠状病毒附着的详细了解,以及双重受体使用和启动进入作为免疫逃逸手段的可能性。 本文内容转载自“ CNS推送BioMed”微信公众号。 原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/lHh011wh7XclQqUOKHFsAw

    发布时间: 2023-10-08

  • Science | 突触前Ube3a E3连接酶通过下调BMP信号促进突触消除
    李康音
    2023年9月14日,东京大学的研究人员在Science上以“Presynaptic Ube3a E3 ligase promotes synapse elimination through down-regulation of BMP signaling”为题发表论文。泛素连接酶Ube3a失活导致发育障碍Angelman综合征,而Ube3a剂量增加与自闭症谱系障碍有关。尽管Ube3a在包括突触前的轴突末端有丰富定位,但人们对Ube3a的突触前功能及其突触前定位的机制知之甚少。研究组发现发育性突触消除需要果蝇神经元的突触前Ube3a活性,并进一步确定了Ube3a与驱动蛋白马达相互作用所必需的结构域。 Angelman综合征相关的相互作用域错义突变减弱了Ube3a的突触前靶向并阻止突触消除。相反,突触前Ube3a活性的增加会导致早熟突触消除并损害突触传递。该研究结果揭示了Ube3a的生理作用,并提出了与Ube3a失调相关的潜在致病机制。 本文内容转载自“科学网”微信公众号。 原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/6Mxdy0j0ihaq0TRIf8-07Q

    发布时间: 2023-09-26

  • Nature | 痕量胺受体TAAR1的配体识别和G蛋白偶联
    李康音
    本文内容转载自“BioArt”微信公众号。原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/IeXQQn3PDEQx2wbo7RNkAw 2023年11月7日,四川大学华西医院生物治疗全国重点实验室邵振华/颜微和山东大学孙金鹏/于晓联合团队在Nature上发表了文章Ligand recognition and G protein coupling of trace amine receptor TAAR1。 痕量胺相关受体(Trace amine-associated receptors,TAARs)被鉴定出来能够识别一类ETAs, 更重要的是,这类受体能够被安非他命(AMPH)类神经活性物质激活,调控中枢神经系统多巴胺和血清素神经环路。近年来,TAAR1已成为治疗精神类疾病潜在靶点,与靶向多巴胺受体DRD2的抗精神病药物不同,靶向TAAR1的新型抗精神病药物对精神分裂症的阳性和阴性症状均表现出积极作用。处于临床三期试验的TAAR1激动剂SEP-363856(Ulotaront)曾于2019年被美国FDA认定为突破性疗法。因此,理解多种类型配体与TAAR1识别的药理机制和信号转导机制为设计新型靶向药物提供新的思路。 在该研究中,团队首先对内源性生物胺、临床抗精神病药物以及神经活性药物安非他命激活TAAR1多种G蛋白信号的药效能力进行了系统性表征。并基于生化与细胞生物学实验技术手段,结合单颗粒冷冻电镜技术,探究了内源性配体3-碘甲状腺素(T1AM)和药物(SEP-363856、RO-6889450、安非他命)与人源hTAAR1和鼠源mTAAR1的药物作用机制,发现了TAAR1受体中药物识别口袋的可塑性;基于新机制,筛选获得靶向TAAR1的新配体;结合受体突变实验,阐明了TAAR1激活Gs/Gi信号的不同途径,该研究为靶向TAAR1的药物开发提供了非常重要的理论基础。

    发布时间: 2023-11-13

  • Science | 胸腺外排而非清除自身反应性CD8T细胞
    李康音
    本文内容转载自“ immunity速读”微信公众号。原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/AB-0vRfjK97ltzykpmBGOQ 2023年11月2日,美国国立卫生研究院Alfred Singer团队在Science上发表题为CD8 T cell tolerance results from eviction of immature autoreactive cells from the thymus的文章。该研究指出CD8 T细胞耐受性是通过将胸腺内未成熟自反应性T细胞前体克隆排出到外周建立的,而非在胸腺中进行清除。 作者首先证明了MHC I限制的自反应性T细胞可以在阴选中存活,而不是像MHC II限制的T细胞那样发生克隆删除。在雄性HY cd4小鼠中,CD8 T细胞识别雄性HY抗原,自反应性CD8T细胞变成了TCR-hiPD-1+而没有死亡。同时,在Marilyn小鼠中,MHC II限制的HY特异性T细胞未能上调TCR并发生克隆删除。然后,作者发现未成熟的CD4/8dullQa-2-自反应性T细胞过早地离开了HY cd4雄鼠胸腺。这些细胞上调了S1P1,导致胸腺外迁移。通过敲除S1P1可以强制胸腺滞留,使自反应性T细胞终末分化并导致胸腺应激,这揭示了一个未知的清除胸腺内未成熟自反应性细胞的机制。 机制上,自反应性T细胞的强TCR信号触发了它们的早期排出,其通过下调转录抑制因子Gfi1从而解除Foxo1的抑制并诱导Klf2和S1P1。过表达Gfi1会阻止S1P1上调并导致自反应性细胞胸腺滞留。因此,TCR信号介导的Gfi1抑制和S1P1介导了未成熟自反应性CD8T细胞排出。尽管携带自反应性TCR,但HY cd4雄鼠外周的成熟CD8 T细胞对HY抗原的功能下调,即耐受。这种耐受被作者归因于TCR和CD8表面表达的减少,限制了自抗原的结合。另外,一部分CD8 T细胞表达Ly49和CD122,表现出调节功能,不同于非耐受的胸腺内的T细胞。最后,在多克隆小鼠(polyclonal mice)中也有类似的现象。 总之,这项研究揭示了未成熟自反应性T细胞的排出机制,改变了对建立CD8 T细胞耐受性的理解。由TCR介导的Gfi1抑制和S1P1诱导引起了提前进入外周的过程,细胞器然后分化成成熟对自身耐受的CD8 T细胞。这篇论文解决了外周丰富的自反应性CD8 T细胞与它们在胸腺内被清除的悖论。

    发布时间: 2023-11-06

  • Nature | 利用人脑类器官高通量单细胞基因编辑技术揭示自闭症发育缺陷
    李康音
    2023年9月13日,奥地利科学院分子生物技术研究所Juergen A. Knoblich和李冲(共同通讯和共同一作)团队在Nature上发表了文章 Single-cell brain organoid screening identifies developmental defects in autism 。研究团队开发了一种崭新的高通量基因编辑和单细胞转录组测序技术(CHOOSE系统),将我们对自闭症的理解提升到了一个新的高度。    这项研究为自闭症基因研究提供了一个涵盖发育和细胞类型特异性的表型数据库。此外,研究人员发现了特定的细胞类型和基因调控网络更容易受到自闭症的影响,这需要未来更多的研究关注。CHOOSE系统为研究致病基因表型提供了一种系统性、定量化、高通量和高分辨率的技术,不仅适用于脑疾病的研究,还可用于研究其他器官系统疾病的机制。这将深化并加速我们对遗传疾病机制的研究。 本文内容转载自“BioArt”微信公众号。原文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-023-06473-y

    发布时间: 2023-09-26

  • Nature | 松弛心肌肌节内天然肌球蛋白丝的结构
    李康音
    本文内容转载自“学术经纬”微信公众号。原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/SlgrwWqbcMMCAw6n_VFykQ 2023年11月1日,马克斯·普朗克分子生理学研究所的Stefan Raunser团队在Nature杂志发布了题为Structure of the native myosin filament in the relaxed cardiac sarcomere的研究论文。研究借助特异性针对肌肉样本的冷冻电镜流程,观察到了心脏肌节在天然状态下的特定分子结构,并且制作出了首张肌节粗肌丝结构的高分辨率图片。 为了更清晰地看到天然心肌中的微观细节,研究人员优化了冷冻电镜观察实验的流程,他们在获取到哺乳动物的心肌样本后,会将样本置于-175℃条件下急冻,这样可以保持心肌样本天然状态下的水合作用和精细结构。随后作者会借助聚焦离子束的显微切割技术,将样本切割至约100纳米厚度,并且根据一条轴向收集切割的组织样本,所有的样本会通过电镜进行拍摄记录。最后,研究者会使用计算机将一条轴向的所有纳米组织切片图谱进行整合,最后重建成三维的粗肌丝结构图。 最终的图像包含了500纳米的粗肌丝,其中各个结构非常清晰地展现在了研究者面前。图像显示,肌凝蛋白分子的排列方式是由它们在粗肌丝的位置决定的,这可能可以让粗肌丝接收和处理大量的肌肉调节信号,从而在不同区域调节肌肉的收缩强度。除此之外,三对肌联蛋白α链和β链会沿着粗肌丝行进,并且与肌凝蛋白尾部缠绕在一起,它们可能协调了肌节的激活过程。而肌凝蛋白结合蛋白C可以在粗肌丝和细肌丝之间搭建桥梁,并以一种特殊的方式稳定了肌凝蛋白的头部。 Raunser教授指出,这是第一张心脏粗肌丝的细节图像,“我们的目标是在未来绘制出完整的肌节图像,目前的粗肌丝是来源于放松状态下的肌肉,而收缩时的肌节我们同样希望进行研究。”这些综合结果将帮助我们更好地了解心肌疾病的发病机制和根源,加速创新疗法的研发。

    发布时间: 2023-11-06

  • Cell | 一个紊乱的区域通过缩合和伙伴招募控制cBAF的活性
    李康音
    2023年10月3日,丹娜-法伯癌症研究所及哈佛大学的研究人员在Cell发表题为A disordered region controls cBAF activity via condensation and partner recruitment的论文。该研究表明在mSWI/SNF染色质重塑器(cBAF)的ARID1A/B亚基中,凝析物形成和异型相互作用是IDR不同且可分离的特征,并建立了不同的“序列语法”。 凝结是由均匀分布的酪氨酸残基驱动的,而伴侣的相互作用是由富含丙氨酸、甘氨酸和谷氨酰胺残基的非随机块介导的。这些特征集中了特定的cBAF蛋白-蛋白相互作用网络,对染色质定位和活性至关重要。重要的是,人类疾病相关的ARID1B IDR序列语法扰动会破坏细胞中的cBAF功能。总之,这些数据确定了IDR对染色质重塑的贡献,并解释了相分离如何提供一种机制,通过这种机制实现基因组定位和功能伴侣招募。 本文内容转载自“ CNS推送BioMed”微信公众号。 原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/HXZql52S_Zgr8Y_Jly7-kg

    发布时间: 2023-10-08

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