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重磅学术期刊封面论文一周盘点(11.6)

2017-11-08 15:45:57 来源:学术经纬

《科学》:凝集蛋白帮助DNA浓缩成染色体的作用机制

科学

生物细胞能够将长达两米的DNA压缩包装成染色体,并且对染色体的结构在DNA复制,细胞分裂等过程中进行严密的调控。凝集蛋白(condensin)复合体在维护染色体的结构和压缩DNA方面起到重要的作用,但是它行使其功能的具体机制并没有得到澄清。哥伦比亚大学(Columbia University)和欧洲分子生物学实验室(European Molecular Biology Laboratory)的研究人员利用单分子成像(single-molecule imaging)技术对酵母菌中的凝集蛋白进行了研究。他们发现凝集蛋白是一个依靠ATP水解,能够沿着DNA链迅速移动的分子马达(molecular motor)。它能够以每秒种约60个碱基对的速度沿着DNA双链移动超过1万个碱基对的距离。这项研究表明,凝集蛋白依靠ATP水解的马达功能为通过环挤压(loop extrusion)方式压缩DNA和维持三维染色体结构提供了驱动力。

《Science Translational Medicine》:组织工程制造出完全由生物材料制成的动静脉血管移植物

Science Translational Medicine

肾衰竭的患者通常需要血液透析(hemodialysis)来维持生命,进行血液透析需要在患者的动脉和静脉之间建立一个人工的通路。通常,这可以通过动静脉造瘘术(arteriovenous fistula)或者植入合成材料制成的动静脉血管移植物(arteriovenous graft)来完成。但是合成材料制成的动静脉血管移植物不但功能性不强,而且容易引发免疫排斥反应,炎症的多种副作用。明尼苏达大学(University of Minnesota)的研究人员利用组织工程制造出一种完全由生物材料制成的动静脉血管移植物。他们将人类的成纤维细胞(fibroblast)生长在由纤维蛋白构成的管状骨架上,成纤维细胞分泌的细胞外基质会覆盖在骨架上。经过脱细胞(decellularization)工艺,这种由细胞外基质和纤维蛋白骨架构成的人造血管中没有任何活细胞,可以在冷藏室中保存相当长的时间。当研究人员把它们作为动静脉血管移植物植入一个狒狒(baboon)的血液透析模型中时,他们发现宿主的细胞会在植入的人造血管上生长,并且能够帮助维持植入血管的功能。同时植入的人造血管没有引发任何免疫排斥反应。这项研究为血液透析提供了一种新的搭建动静脉之间通路的方式。

《Science Signaling》:单分子成像技术发现影响TLR4受体二聚化的特定机制

Science Signaling

人体的Toll样受体(Toll-like receptors, TLRs)起到识别外来病原体的功能。当识别革兰氏阴性菌细胞壁中的脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)后,TLR4会二聚化(dimerization)并且可以激活两种不同的信号通路。一条为依靠MyD88的促炎症通路,另一条为不依靠MyD88的抗病毒通路。TLR4配体的不同会影响到哪条信号通路被激活。德国歌德大学(Goethe University)的研究人员利用定量单分子定位显微技术(quantitative single-molecule localization microscopy)对在活细胞表面的TLR4受体的二聚化过程进行了研究。他们发现,当TLR4与它的辅助受体MD2和CD14共同表达在细胞表面时,大约有一半TLR4为二聚体,另一半为单体。激动型LPS会促使TLR4二聚化,而拮抗型LPS会促使TLR4以单体模式在细胞表面存在。这项研究将帮助进一步澄清激活TLR4信号通路的分子机制。

《Cell》:追踪蛋白聚集和控制朊病毒遗传的遗传工具

Cell

蛋白质聚集体(protein aggregates)与神经退行性疾病、糖尿病等很多疾病相关,同时,它也在很多生理过程中起到有益的作用。很久以来,因为缺乏量化并且高通量的细胞工具,蛋白质聚集的过程很难被研究 。波士顿多所大学的研究人员联合开发出一种称为yTRAP的遗传工具,它可以对任何蛋白的聚集过程进行量化的追踪。这一平台将需要被研究的蛋白与一个转录激活子(transcription activator)联接在一起形成一个融合蛋白。当被研究的蛋白处于单体状态,可溶性很高时,融合蛋白可以与转录激活子的识别序列结合,激发信号基因的表达。而当被研究的蛋白形成聚集体时,由于它们的可溶性下降,融合蛋白无法激发信号基因的表达。这样,信号基因的表达能够在一定范围内与被研究蛋白的可溶性形成线性关系。这一系统可以被用来进行高通量筛选,发现影响蛋白质聚集的因素。研究人员利用yTRAP系统发现了影响朊病毒(prion)聚集的基因突变,并且对不同RNA结合蛋白的聚集特性进行了分析。

《PNAS》:控制拟南芥侧根生长的转录因子

PNAS

在植物根系发育的过程中,侧根(lateral root, LR)的产生需要新的LR分生组织(meristems)出现在主根的特定位置并且指定LR沿着不同的生长轴(axis)进行生长。调节这一过程的重要转录因子在功能上的重复性阻碍了对LR生成过程的研究。荷兰瓦赫宁根大学和研究院(Wageningen University Research)的研究人员通过建立三重基因敲除的拟南芥品种,发现PLETHORA转录因子家族中的PLT3、PLT5和PLT7都能够调控最初LR分生组织的形成,并且正确引导后续基因表达,导致新的生长轴的产生。

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