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这些有望改写教科书的研究成果!值得一读!

来源:本站原创 2019-06-19 23:05

随着科学家们研究的不断深入,他们得到的一些最新研究成果常常会更新我们教科书中的知识点,本文中,小编就对近年来有望改写教科书的重要研究成果进行解读,与大家一起学习!

【1】Science子刊:打破教科书!母乳竟可以为孩子提供终身的免疫保护!

doi:10.1126/sciadv.aav3058

英国伯明翰大学(University of Birmingham)领导的一个国际科学家小组在老鼠身上进行的一项新研究发现,母乳可以预防感染,而且效果可以持续终生。以前,人们普遍认为,对疾病的免疫力只在母乳喂养期间从母亲传给婴儿,当母乳喂养停止时,这种保护就结束了。人们还认为,这种免疫是由母体的蛋白质传递的,比如免疫系统用来中和和病毒的抗体。

然而,近日一项发表在《Science Advances》杂志上的关于小鼠的最新研究发现,免疫保护的转移可能是长期的,超出了母乳喂养的时间。他们还发现,这种保护是由免疫细胞的转移驱动的,完全独立于抗体。研究发现,在怀孕前感染了蠕虫病毒的小鼠妈妈用母乳喂养的幼鼠获得了对抗这种病毒的终生的免疫保护。

【2】Nature:改写教科书的进化学新发现

doi:10.1038/s41586-019-1290-4

在最近一项研究中,昆士兰大学的科学家们已经颠覆了生物学家对动物进化史的百年认识。该研究发表在“自然”杂志上。利用新技术研究多细胞动物的发育情况,他们的发现揭示了一个令人惊讶的事实。 “我们发现第一批多细胞动物可能不是现代海绵细胞,但更像是一群多能性干细胞”Degnan教授说:“可以说,动物王国中所有细胞的祖先能与干细胞非常相似。这有点直观,因为与植物和真菌相比,动物有更多的细胞类型,从神经元到肌肉。细胞的灵活性从一开始就对动物的进化至关重要。”

这一发现反驳了一个长期存在的观点:即多细胞动物是从单细胞的祖先进化而来。Degnan教授说:“在整个进化史中,细胞分裂与分化的是重大转变,包括从微观单细胞世界到多细胞动物世界的飞跃。多细胞的复杂性令人难以置信,创造了我们今天看到的动物,植物,真菌和藻类王国。

【3】PNAS:改写教科书!中美科学家发现父亲线粒体DNA也能够传递给子女

doi:10.1073/pnas.1810946115

-在一项新的研究中,来自中国广西妇幼保健院、台大医院以及美国辛辛那提儿童医学中心、贝勒医学院和梅奥诊所的研究人员发现一些罕见的父亲将线粒体DNA(mtDNA)传递给子女的例子。相关研究结果于2018年11月26日在线发表在PNAS期刊上,论文标题为“Biparental Inheritance of Mitochondrial DNA in Humans”。

线粒体是存在于每个人细胞内的细胞器---它们的功能是产生能量。线粒体的独特之处在于它们具有自己的与细胞核中发现的DNA分隔开来的DNA,因此将之称为线粒体DNA(mtDNA)是非常恰当的。之前的研究已表明一旦卵子受精,精细胞内的mtDNA就会受到破坏。因此,后代仅遗传母亲的mtDNA。鉴于mtDNA的这种独特性质,它已被广泛用于研究人类和其他动物的史。

【4】Nature:改写教科书!中国科学家阐明保护卵母细胞独特表观基因组的新型机制!

doi:10.1038/s41586-018-0751-5

在哺乳动物中,雌性机体的卵母细胞数量往往有限,卵母细胞拥有一套独特的表观基因组,其甲基化程度相当于精子的一半,而且卵母细胞也是一种分化程度最高的体细胞;截至目前为止,研究人员并不清楚这种独特的DNA甲基化的调控模式以及其相关的功能。

近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自中国科学院生物物理研究所朱冰教授的研究团队通过研究就鉴别出了一种新型的DNA甲基化调节子—Stella,其在体细胞中的异位过量表达会通过干扰DNA甲基化调节子UHRF1的功能来诱发全面的DNA去甲基化作用。文章中,研究者揭示了Stella如何通过一种活性的核输出过程将调节子UHRF1从细胞核隔绝,而Stella缺失所引发的UHRF1功能失调会导致卵子发生期间异常DNA甲基化的积累,相关研究发现揭示了首个调节性因子能够保护卵母细胞基因组特殊的甲基化状态。

【5】Science子刊:改写教科书!重新确定抗体IgM的结构

doi:10.1126/sciadv.aau1199

在一项新的研究中,来自日本东京大学的研究人员通过利用计算机图像分析和现代的电子显微镜成像揭示了一种至关重要的称为免疫球蛋白M(IgM)的免疫蛋白的结构,从而为未来开发出针对从癌症到神经系统疾病的一系列疾病的更加有效的药物提供了可能性,相关研究结果发表在Science Advances期刊上。

IgM是免疫系统的一个重要的组成部分。这些研究人员利用IgM的人类版本和小鼠版本对天然的IgM的结构进行了验证。他们认为IgM如今应当被理解为形状像不完整的六边形,或者像是有楔形缺口的五边形。Miyazaki说,“我们将不得不改写教科书。”IgM是首个在人类胎儿中产生的免疫系统蛋白,并且在一生当中始终首先对病原体入侵作出反应的蛋白分子。 IgM的结构于1969年首次被确定为“五角星形状的桌子(five-pointed, star-shaped table)”,并于2009年更新为五面圆顶(five-sided dome)或“蘑菇形帽(mushroom cap)”。

【6】Nat Commun:打破教科书!星形胶质细胞帮助大脑调节呼吸节律!

doi:10.1038/s41467-017-02723-6

传统来讲,科学家们认为星形胶质细胞是安静稳定的,默默地支持着它们周围话多的线状神经元。但是现在一项NIH的研究表明星形胶质细胞也可能具有它们的话语权。该研究表明沉默大鼠大脑呼吸中心的星形胶质细胞会导致大鼠呼吸频率下降,在跑步机上比正常小鼠更快疲惫。这仅仅是操纵星形胶质细胞与周围细胞交流方式导致呼吸改变的两个案例。

“数十年来我们都认为呼吸由大脑神经元控制,但是我们的结果表明星形胶质细胞帮助控制着呼吸节律。”NIH神经紊乱和中风国立研究所资深研究人员Jeffrey C. Smith博士说道,他也是这篇发表在《Nature Communications》的研究的通讯作者。“这些结果表明我们应该改变对星形胶质细胞以及大脑工作模式的看法。”

【7】Nature:改写教科书!揭示SNARE蛋白协助细胞间和细胞内沟通新机制

doi:10.1038/nature25481

通过谷歌搜索“SNARE蛋白”,美国威斯康星大学麦迪逊分校神经科学教授、霍华德休斯医学研究所研究员Edward Chapman获得满屏的螺旋形分子的结构图。当这些蛋白抓住两个细胞的外膜时,它们缠绕在一起。他说,“如今,我们证实这种结构模型是错误的。需要对教科书进行调整。”SNARE蛋白产生“融合孔(fusion pore)”,从而允许化合物穿过分隔细胞或细胞内亚组分的膜。SNARE在所有含有细胞核的有机体(从很多单细胞生物到植物、动物和人类)中产生融合孔。Chapman说,这些融合孔和产生它们的SNARE蛋白很可能在十亿年前就已进化出来。这意味着这些融合孔的结构和功能在生物学中发挥着至关重要的作用。

他说,“有些人认为细胞是一袋原生质,但实际上它含有数百或数千个细胞器,每个细胞器都被膜包围着。所有的这些细胞器含有或处理各种物质,并对无数的信号作出反应。为了排出或摄入物质,这些细胞器需要在膜上形成融合孔。”根据传统观点,当融合孔形成时,SNARE蛋白通过一种类似拉链的作用锁定到位,从而产生一种基本上不会关闭的结构。也就是说,它们形成了一种管道,即穿过正常情形下不能够渗透的膜而形成一种的“哑(dumb)”连接结构。如今,Chapman研究团队证实这些融合孔的功能更少地类似于管道,而更多地类似于高度复杂的、灵敏的和快速触发的阀门(每秒能够打开和关闭数千次)。相关研究结果发表在Nature杂志上。

【8】Dev Cell:改写科教书!类固醇激素也需借助转运蛋白进入细胞中

doi:10.1016/j.devcel.2018.09.012

由内分泌系统中的腺体产生的类固醇激素必须进入细胞中才能发挥它们的生物学作用。数十年来,科学家们一致认为,这些化学物质自由地跨过细胞膜,无需细胞转运蛋白的帮助。在一项新的研究中,来自美国加州大学河滨分校的研究人员对这一观点提出了挑战。他们发现了将类固醇激素运送到细胞中的一种确定的通道。相关研究结果发表在Developmental Cell杂志上。

这项研究中研究的类固醇激素是一种称为蜕皮激素(ecdysone)的昆虫激素。当昆虫从它的生命周期的一个阶段移动到下一个阶段时,它激活昆虫变形和蜕皮所需的基因。鉴于动物发育是一种精确的过程,Yamanaka猜测对所需激素的摄入可能受到调节。通过两次独立的筛选,这些研究人员鉴定出一种潜在的管家蛋白---一种他们称之为蜕皮激素转运蛋白(Ecdysone Importer, EcI)的转运蛋白。他们随后利用CRISPR-Cas9基因编辑工具培育出缺乏这种转运蛋白的果蝇,这完全阻止了它们的发育。

【9】Cell:挑战教科书!揭示大脑中的多巴胺释放机制

doi:10.1016/j.cell.2018.01.008

经过数十年来对神经递质多巴胺在运动控制和寻赏行为中发挥的关键作用的研究,它已成为理解它的活性的无数努力的焦点,特别是当它在帕金森病和成瘾等疾病中发生偏差时。尽管科学家们已取得了长足的进展,但对健康的多巴胺细胞释放这种神经递质的机制知之甚少,这一差距限制了科学家们开发治疗一系列多巴胺相关疾病的方法的能力。

如今,在一项新的研究中,来自美国哈佛医学院的研究人员首次鉴定出大脑中负责精确分泌多巴胺的分子机制。相关研究结果发表在Cell杂志上。这项研究鉴定出产生多巴胺的神经元中的特定位点,这些神经元以一种快速的空间精确的方式释放多巴胺---这一发现与关于这种神经递质如何在大脑中传递信号的当前模型相冲突。研究者Pascal Kaeser表示,这种多巴胺系统在许多疾病中发挥着至关重要的作用,但很少有研究提出健康的多巴胺神经元如何释放这种神经递质的基本问题,更好地在实验室中理解多巴胺可能对治疗多巴胺信号发生偏差的疾病的能力产生巨大的影响。

【10】PNAS:打破教科书!科学家找到p63突变导致AEC综合征的原因!

doi:10.1073/pnas.1713773115

p63蛋白突变会导致一系列疾病,但是任何一种都不如AEC综合征严重。来自法兰克福大学的科学家们与那不勒斯“费德里科二世“大学的研究人员合作发现与其他p63相关综合征相比,这种综合征更像阿尔兹海默症、帕金森或ALS等疾病。他们的结果于近日发表在《PNAS》上,为开发新疗法奠定了基石。

许多疾病的起因都由基因异常产生的异常蛋白导致。一个著名的基因就是p53,一种抑制蛋白。P53失活是癌症发展最初的现象。但是其同源蛋白p63的突变却会导致一系列综合征,这些综合征都伴随着胚胎发育缺陷。

转录因子p63在皮下干细胞中发挥作用,可以调节它们的发育和增殖。该基因某些部分的突变会导致AEC综合征,特征就是睑缘黏连、外胚层发育不全及面裂。通过手术可以修复或者缓解某些症状,但是由于对突变分子p63的功能不甚了解,因此迄今为止还没有一种方法可以从根本上治疗该疾病。(生物谷Bioon.com)

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