2020年終巨獻(xiàn)：那些打破教科書挑戰(zhàn)常規(guī)的突破性研究成果！
我們都知道，目前很多教科書中的理論知識或日常生活中的傳統(tǒng)觀點僅限于科學(xué)家們當(dāng)前所獲得的研究成果，然而隨著時間推進(jìn)，科學(xué)研究在不斷在發(fā)展的同時，一些新的研究成果也會層出不窮，很多教科書中的觀點也會被覆蓋更新，很多傳統(tǒng)認(rèn)知也會被替換。那么2020年都有哪些打破教科書或挑戰(zhàn)傳統(tǒng)認(rèn)知的突破性研究成果呢，本文中，小編就對2020年的相關(guān)研究進(jìn)行了篩選整理，分享給大家！
圖片來源：The Conversation
【1】Nutrients：推翻常規(guī)認(rèn)知！并非所有加工肉類都會致癌！科學(xué)家探究亞硝酸鹽與機(jī)體患癌風(fēng)險！
doi：10.3390/nu11112673
近日，一項刊登在國際雜志Nutrients上的研究報告中，來自貝爾法斯特女王大學(xué)通過研究在發(fā)現(xiàn)用亞硝酸鹽處理的加工肉類和未用亞硝酸鹽處理的加工肉之間存在明顯差異后，對WHO將加工肉類分為致癌物質(zhì)的建議提出了一定質(zhì)疑。研究者Brian Green等人分析了現(xiàn)有的文章，這些文章闡明了加工肉類和腸癌、結(jié)腸癌之間的關(guān)聯(lián)，研究者發(fā)現(xiàn)，并不是所有的加工肉類都存在相同的致癌風(fēng)險，他們首先對分析加工肉類攝入與癌癥風(fēng)險的研究進(jìn)行了分析，大約一半的研究都證明加工肉類與結(jié)直腸癌患病風(fēng)險有關(guān)，這就解釋了近年來媒體上出現(xiàn)的相互矛盾的說法。
當(dāng)研究人員分析僅測試攝入含有亞硝酸鈉的加工肉與結(jié)直腸癌發(fā)病的風(fēng)險時，他們發(fā)現(xiàn)，與結(jié)直腸癌發(fā)病相關(guān)的證據(jù)從50%增加到了65%。研究者William Crowe解釋道，當(dāng)我們單獨分析含有亞硝酸鹽的加工肉類時（首次在全面研究中進(jìn)行的），所觀察到的結(jié)果就會更加明顯和清晰；而且?guī)缀跞种难芯慷及l(fā)現(xiàn)此類加工肉類的攝入都與患癌風(fēng)險有關(guān)。
【2】PNAS：打破傳統(tǒng)認(rèn)知！脂質(zhì)或在帕金森疾病疾病發(fā)生過程中扮演關(guān)鍵角色！
doi：10.1073/pnas.2003021117
近日，一項刊登在國際雜志Proceedings of the National Academy of Sciences上的研究報告中，來自麥克林醫(yī)院等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究發(fā)現(xiàn)，一類關(guān)鍵腦細(xì)胞的脂質(zhì)改變或在炎癥和帕金森疾病發(fā)生過程中扮演著關(guān)鍵角色，相關(guān)研究結(jié)果有望幫助開發(fā)治療帕金森疾病的新型療法。
研究者Oeystein R. Brekk指出，這項研究中我們揭示了帕金森疾病中不同類型腦細(xì)胞之間脂質(zhì)的協(xié)同使用、儲存和運輸?shù)闹匾?，同時我們還闡明了平衡細(xì)胞脂質(zhì)，尤其是中性脂質(zhì)的分子機(jī)制，目前科學(xué)家們在理解神經(jīng)變性疾病中脂質(zhì)所扮演的關(guān)鍵角色方面還存在很多不足。然而目前研究人員非常清楚，諸如細(xì)胞中脂質(zhì)的使用以及其變化對其它器官所產(chǎn)生的影響，比如很多人都知道，脂質(zhì)在心血管疾病發(fā)病風(fēng)險增加上扮演的關(guān)鍵作用，與心血管疾病模型一樣，研究者基于對帕金森疾病和脂質(zhì)誘導(dǎo)的帕金森疾病動物模型進(jìn)行研究也揭示了大腦中脂質(zhì)依賴性的病理性過程，這就意味著研究者能清楚觀察到脂質(zhì)功能的異常及機(jī)體神經(jīng)性炎癥水平的增加。
【3】Mol Cell Biol：推翻此前認(rèn)知！維生素D或會以一種新方式調(diào)節(jié)腸道中鈣的吸收！
doi：10.1128/MCB.00372-20
近日，一項刊登在國際雜志Molecular and Cellular Biology上的研究報告中，來自美國羅格斯大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究發(fā)現(xiàn)，維生素D可以調(diào)節(jié)腸道中一部分的鈣含量，而這一部分此前研究人員認(rèn)為其或許并不會發(fā)揮關(guān)鍵角色。相關(guān)研究結(jié)果有望幫助解釋腸道疾病干擾鈣質(zhì)調(diào)節(jié)的分子機(jī)制，比如潰瘍性結(jié)腸炎和克羅恩病等。
在健康人群中，機(jī)體能夠吸收鈣質(zhì)來幫助維持骨骼健康并發(fā)揮多種重要的功能，比如幫助肌肉收縮以及神經(jīng)細(xì)胞在大腦和機(jī)體其它部位之間傳輸信息等。維生素D對于腸道鈣吸收和腸道功能的維持至關(guān)重要。這項研究中，研究人員強(qiáng)調(diào)了腸道（包括結(jié)腸）遠(yuǎn)端（distal segments）在維生素D對鈣調(diào)節(jié)和骨骼鈣化中的重要性，此前研究人員認(rèn)為，這種調(diào)節(jié)作用僅會發(fā)生在近側(cè)小腸區(qū)域，即小腸緊靠胃部上方的第一部分。
【4】Cell：顛覆傳統(tǒng)認(rèn)知！細(xì)胞應(yīng)激顆粒中的mRNA確實可以表達(dá)蛋白
doi：10.1016/j.cell.2020.11.010
就像人一樣，細(xì)胞也會遭受應(yīng)激。突然的氧氣下降、過熱或毒素都會引發(fā)一連串的分子變化，導(dǎo)致細(xì)胞停止生長，產(chǎn)生應(yīng)激保護(hù)因子，并形成應(yīng)激顆粒（stress granule）---蛋白和RNA分子擠在一起而形成的無膜細(xì)胞器。雖然應(yīng)激顆粒的功能在很大程度上仍然是未知的，但人們認(rèn)為它們只含有不被翻譯成蛋白的RNA。如今，一項新的研究顛覆了這一長期以來的觀點，表明應(yīng)激顆粒內(nèi)的信使RNA（mRNA）確實可以制造蛋白。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Cell期刊上。
mRNA是單鏈RNA分子，在真核生物的細(xì)胞核中由DNA轉(zhuǎn)錄而來，然后被運送到細(xì)胞質(zhì)中，在那里它們被翻譯成蛋白。在細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)過程中，許多mRNA簇集在應(yīng)激顆粒內(nèi)---這一觀察使科學(xué)家們認(rèn)為，當(dāng)細(xì)胞受到威脅時，這些mRNA就停止了翻譯。為了弄清楚這些由應(yīng)激引起的細(xì)胞器內(nèi)的mRNA會發(fā)生什么，論文通訊作者Jeffrey Chao博士、論文第一作者博士后研究員Daniel Mateju及其同事們開始觀察單個RNA分子與經(jīng)歷應(yīng)激的活細(xì)胞內(nèi)的應(yīng)激顆粒之間的相互作用。為此，他們用熒光標(biāo)簽標(biāo)記了應(yīng)激顆粒和單個mRNA分子。多虧了一種名為SunTag的創(chuàng)新抗體標(biāo)記工具，他們還可以在蛋白產(chǎn)生時以單分子的精度進(jìn)行可視化觀察。
【5】Nature：挑戰(zhàn)傳統(tǒng)認(rèn)知！神經(jīng)元的特征選擇性來自于激活的突觸總數(shù)
doi：10.1038/s41586-020-03044-3
來自馬克斯-普朗克佛羅里達(dá)神經(jīng)科學(xué)研究所的研究人員首次報告了一種能夠讓他們實現(xiàn)這些測量的新方法的結(jié)果。他們的研究挑戰(zhàn)了Hebbian模型的預(yù)測結(jié)果，證實突觸大小與反應(yīng)相似性無關(guān)，并表明神經(jīng)反應(yīng)特性反映了活躍突觸（弱的突觸和強(qiáng)的突觸）的總數(shù)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Nature期刊上。
文章中，研究人員受到啟發(fā)，在視覺皮層中探索了這個問題。在視覺皮層中，單個神經(jīng)元對視覺場景中不同特征的反應(yīng)表現(xiàn)出高度的選擇性，比如邊緣的方向或移動物體的方向。這種稱為特征選擇性（feature selectivity）的現(xiàn)象是通過成千上萬個傳遞不同信號的突觸的整合而產(chǎn)生的，但具體是如何發(fā)生的尚不清楚。Scholl解釋說，“我們的目的是測試這樣一個假設(shè)，即強(qiáng)突觸的反應(yīng)與神經(jīng)元的特征選擇性密切匹配，而弱突觸則沒有?！睘榱藴y試這一假設(shè)，這些研究人員利用光學(xué)顯微鏡技術(shù)實時可視化觀察單個神經(jīng)元上突觸群體的活動。但是，這種技術(shù)本身有一個嚴(yán)重的局限性---只能觀察到突觸的活動，而不能觀察到它們的強(qiáng)度。
圖片來源：Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.08.016
【6】Cell：挑戰(zhàn)常規(guī)！新研究揭示細(xì)菌鞭毛旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的定子單元其實也是一個小型的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)
doi：10.1016/j.cell.2020.08.016
在我們的周圍和身體里有數(shù)十億個細(xì)菌，其中大多數(shù)是無害的，甚至是有益的。但是，諸如大腸桿菌和沙門氏菌之類的有些細(xì)菌會引起感染。遷移的能力可以幫助細(xì)菌尋找營養(yǎng)物，或者在身體的某些部位定植，并造成感染。在一項新的研究中，來自丹麥哥本哈根大學(xué)的研究人員如今從根本上深入了解這種細(xì)菌運動的動力，解決了這個領(lǐng)域長達(dá)一年的謎團(tuán)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Cell期刊上。
研究者表示，很多細(xì)菌可以移動，或者說遷移，這是因為它們有長長的稱為鞭毛的絲線，它們可以用這些鞭毛來推動自己前進(jìn)。它們是通過旋轉(zhuǎn)這些鞭毛來實現(xiàn)的。旋轉(zhuǎn)的動力來自于細(xì)菌鞭毛的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)（rotary motor），而旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的動力又來自于一種稱為定子單元（stator unit）的蛋白復(fù)合物。這在我們的領(lǐng)域內(nèi)都是眾所周知的。我們?nèi)缃裾故镜氖沁@種定子單元如何為旋轉(zhuǎn)馬達(dá)提供動力，這到目前為止還是一個謎?！?/p>
【7】Nature：挑戰(zhàn)常規(guī)！腸道免疫系統(tǒng)存在贏家克隆，所產(chǎn)生的抗體可靶向作用于特定腸道細(xì)菌
doi：10.1038/s41586-020-2865-9
腸道是一個異常嘈雜的地方，在那里，數(shù)百種細(xì)菌與碰巧搭上你午餐便車的任何微生物一起生活。長期以來，科學(xué)家們一直猜測，腸道的免疫系統(tǒng)在面對如此多的外來刺激時，會采取一種不同尋常的粗暴方式來控制腸道微生物群體數(shù)量，保護(hù)自己不受外來入侵者的侵害：它大量產(chǎn)生非特異性抗體，從而毫無偏見地整理腸道的整個微生物群體。但是，如今，在一項新的研究中，來自美國洛克菲勒大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)腸道的局部免疫系統(tǒng)可以相當(dāng)精確地產(chǎn)生抗體，而且所產(chǎn)生的抗體似乎靶向特定的微生物群。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Nature期刊上。
人們認(rèn)為腸道免疫系統(tǒng)的作用有點像一種通用的抗生素，控制著每一種細(xì)菌和病原體。但我們的新發(fā)現(xiàn)告訴我們，這種靶向性可能有更多的特異性。這項新的研究表明，我們的免疫系統(tǒng)可能在塑造我們的腸道微生物組的組成方面發(fā)揮著積極作用，這種微生物組與健康和疾病密切相關(guān)；更好地理解這一過程，有朝一日可能會對腸道微生物組失去平衡的疾病產(chǎn)生重大影響。
【8】Science：顛覆常規(guī)！細(xì)胞利用脂滴抵御病毒和細(xì)菌感染機(jī)制
doi：10.1126/science.aay8085
在一項新的研究中，來自西班牙多家研究機(jī)構(gòu)的研究人員描述了一種新的免疫防御機(jī)制。這種機(jī)制是由能夠吸引和清除入侵病原體的細(xì)胞器---脂滴（lipid droplet）---協(xié)調(diào)的。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Science期刊上。脂滴是我們的細(xì)胞積累營養(yǎng)物的細(xì)胞器，這些營養(yǎng)物以脂肪的形式為細(xì)胞的功能發(fā)揮提供必要的能量。比如，脂滴為心臟的跳動、肝臟的代謝功能或肌肉的運動提供能量。論文共同通訊作者Albert Pol教授說，“脂滴就像我們細(xì)胞的儲藏室，我們把以后要用的食物積累 在這里。這發(fā)生在所有真核細(xì)胞中，從酵母或昆蟲到植物或哺乳動物?！?/p>
當(dāng)病毒或細(xì)菌感染宿主細(xì)胞時，它們需要大量的營養(yǎng)物來增殖，并讓它們達(dá)到脂滴。在這項新的研究中，這些研究人員發(fā)現(xiàn)，為了應(yīng)對感染，脂滴將抗生素和抗病毒蛋白組裝在一起而形成復(fù)合物，在這些復(fù)合物中，抗生素和抗病毒蛋白協(xié)同作用，對抗病原體并消滅它。 這是一種會在身體所有細(xì)胞中發(fā)揮作用的機(jī)制，而不僅僅是巨噬細(xì)胞等免疫系統(tǒng)細(xì)胞所特有的。在昆蟲身上也觀察到了這種防御策略，這說明了它在我們先天免疫進(jìn)化過程中的重要性。
【9】Sci Rep：挑戰(zhàn)常規(guī)認(rèn)知！棕色脂肪組織或會在出生后在機(jī)體中繼續(xù)生長繁殖！
doi：10.1038/s41598-020-77362-x
棕色脂肪（brown fat）是一種特殊類型的脂肪組織，當(dāng)機(jī)體處于寒冷狀態(tài)時其能被激活幫助維持體溫。重要的是，棕色脂肪還是特殊的生物燃料，其能被機(jī)體能用來增加代謝率、降低脂肪儲存，從而降低個體患肥胖癥的風(fēng)險，有趣的是，此前研究人員認(rèn)為每個人生來機(jī)體中僅有有限數(shù)量的棕色脂肪細(xì)胞。
近日，一篇刊登在國際雜志Scientific Reports上的研究報告中，來自共生醫(yī)學(xué)研究所等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)體的棕色脂肪或許能繼續(xù)生長和分裂，即使在出生后也是如此。這一研究發(fā)現(xiàn)或許具有重大的意義，這樣科學(xué)家們就能嘗試增加機(jī)體中棕色脂肪細(xì)胞的總體數(shù)量來預(yù)防或降低肥胖的發(fā)生。
【10】打破教科書！PNAS報道地球上第一個不需要氧氣的多細(xì)胞生物
doi：10.1073/pnas.1909907117
每個人都知道，地球上所有的生命形式都呼吸氧氣，并將其轉(zhuǎn)化為能量，以維持身體機(jī)能，使我們免于死亡。然而，近一項發(fā)表在PNAS上的研究發(fā)現(xiàn)了一種不需要呼吸氧氣的動物，這和地球上的其他生物完全不一樣。這種新的寄生蟲是由特拉維夫大學(xué)(Tel Aviv University)發(fā)現(xiàn)，組成它的細(xì)胞還不到10個，是由研究人員在鮭魚的肌肉中發(fā)現(xiàn)。這種動物被稱為Henneguya Salminicola，是水母和珊瑚的近親。據(jù)悉，這種寄生蟲已經(jīng)進(jìn)化成為一種不再呼吸氧氣但可以產(chǎn)生能量的生物。
研究人員表示，此前有氧呼吸被認(rèn)為存在于所有的動物中。然而，現(xiàn)在我們的研究已經(jīng)證實，并不是所有的動物都是這樣。她提到，這一發(fā)現(xiàn)證明了進(jìn)化可以朝著奇怪的方向發(fā)展。Dorothee Huchon說有氧呼吸是能量的主要來源，然而他們發(fā)現(xiàn)這種動物竟然放棄了這個過程。
圖片來源：https://cn.bing.com
【11】JEM：打破教科書！科學(xué)家發(fā)現(xiàn)同時表達(dá)αβ和γδ TCR的T細(xì)胞
doi：10.1084/jem.20190834
都柏林圣三一學(xué)院的科學(xué)家們在免疫系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了一種罕見的新細(xì)胞，它具有"雙重人格"。這些細(xì)胞在感染免疫中起著關(guān)鍵的保護(hù)作用，但如果不加以調(diào)節(jié)，它們也會介導(dǎo)自身免疫性疾病中的組織損傷。這些發(fā)現(xiàn)將有助于我們設(shè)計更有效的疫苗來預(yù)防MRSA等感染，也可能有助于我們開發(fā)治療自身免疫性疾病的新療法，如多發(fā)性硬化癥或類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Journal of Experimental Medicine雜志上。
免疫系統(tǒng)的功能是控制感染，利用各種免疫細(xì)胞，如T細(xì)胞，來應(yīng)對和控制入侵的微生物。但是，如果這些免疫細(xì)胞不被高度調(diào)控，就會攻擊和損傷機(jī)體組織，導(dǎo)致自身免疫性疾病的發(fā)生。被稱為T細(xì)胞受體(TCRs)的分子使T細(xì)胞能夠以高度特異性識別感染性因子的組成部分。TCRs使T細(xì)胞能夠?qū)Ω腥疽蜃幼鞒龇磻?yīng)并終消除感染因子。
【12】打破教科書！Nature子刊發(fā)現(xiàn)全新的T細(xì)胞反應(yīng)譜，有望揭秘免疫疾??！
doi：10.1038/s41467-020-15543-y
免疫T細(xì)胞具有一系列的反應(yīng)性，這一發(fā)現(xiàn)可能有助于我們了解免疫系統(tǒng)對感染和癌癥的反應(yīng)，以及免疫疾病中出現(xiàn)的問題。英國威康信托桑格研究所、Open Targets、Biogen、葛蘭素史克公司(GSK)及其合作者的研究人員發(fā)現(xiàn)，T細(xì)胞受到的"訓(xùn)練"越多，對免疫信號的反應(yīng)就會越不同，而不是簡單地從幼稚轉(zhuǎn)向成熟。這將有助于指導(dǎo)尋找治療免疫疾病(如哮喘和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎)的藥物靶點的研究。
近日，發(fā)表在Nature Communications雜志上的研究還顯示，即使是訓(xùn)練有素的記憶T細(xì)胞也沒有之前認(rèn)為的那么嚴(yán)格，它們能夠?qū)π碌拿庖咝盘栕龀龇磻?yīng)。這對免疫研究有一定的啟示，比如可以幫助理解身體是如何對感染做出反應(yīng)的。T細(xì)胞是對抗感染和疾病的關(guān)鍵白細(xì)胞，它就像警察一樣指揮著免疫系統(tǒng)的反應(yīng)。嬰兒出生時，缺乏經(jīng)驗的T細(xì)胞會隨著與細(xì)菌或病毒的接觸而改變，從而產(chǎn)生特定的記憶T細(xì)胞，這些T細(xì)胞能夠"記住"對抗這些感染。這些記憶T細(xì)胞可以在下一次遇到同樣的威脅時更快地做出反應(yīng)，告訴免疫系統(tǒng)迅速清除感染。這就是疫苗通過傳遞一種安全形式的入侵病毒或細(xì)菌來預(yù)防疾病的原理--過建立特定的記憶T細(xì)胞來訓(xùn)練我們的免疫系統(tǒng)。
【13】改寫教科書！Science：T細(xì)胞的蛋白質(zhì)“炸彈”引爆感染和癌癥——T細(xì)胞殺傷細(xì)菌和癌細(xì)胞的新機(jī)制
doi：10.1126/science.aay9207
我們免疫系統(tǒng)的殺手T細(xì)胞得名于此。它們會破壞被感染的細(xì)胞和癌細(xì)胞，現(xiàn)在，研究揭示了它們殺傷癌細(xì)胞和細(xì)菌的機(jī)制和細(xì)節(jié)。細(xì)胞用充滿致命化學(xué)物質(zhì)的蛋白質(zhì)"炸彈"轟擊目標(biāo)。明尼蘇達(dá)大學(xué)醫(yī)學(xué)院的免疫學(xué)家David Masopust說，這項研究"很明顯是在完善我們的知識方面的重要一步"，揭示了這些免疫哨兵如何清除危險的細(xì)胞。
殺手T細(xì)胞重要的武器之一是穿孔素，它是一種刺穿靶細(xì)胞外膜的蛋白質(zhì)。T細(xì)胞釋放的一種叫做顆粒酶的酶也會大量涌入，導(dǎo)致細(xì)胞自殺。殺傷T細(xì)胞是僅僅噴射出顆粒酶和穿孔蛋白，還是依靠特殊的結(jié)構(gòu)將致命分子運送到目標(biāo)細(xì)胞，目前還不清楚。為了找到答案，牛津大學(xué)的研究人員追蹤了正在攻擊的殺傷T細(xì)胞釋放分子。他們的研究結(jié)果近日發(fā)表在Science雜志上，表明這些細(xì)胞將分子打包成容器，這個小組稱之為超分子攻擊粒子，或稱SMAPs。通過分析這些炸彈的有效載荷，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)SMAPs不僅含有穿孔蛋白和顆粒酶，而且還含有280多種其他的蛋白質(zhì)。
為了更深入地研究SMAPs的結(jié)構(gòu)，研究人員轉(zhuǎn)向了一種稱為直接隨機(jī)光學(xué)重建顯微鏡的超分辨率成像技術(shù)，這種技術(shù)可以精確定位單個分子。細(xì)胞釋放出一些包裹在脂質(zhì)中的小顆粒，但SMAPs有一層蛋白質(zhì)外殼，并在其核心中含有顆粒酶和穿孔素。研究人員得出結(jié)論，殺傷T細(xì)胞不是僅僅釋放穿孔蛋白和顆粒酶，而是形成一個復(fù)雜的容器來傳遞它們。
【14】Nature打破教科書：大量血源性蛋白進(jìn)入年輕健康的大腦！
doi：10.1038/s41586-020-2453-z
血液攜帶的蛋白質(zhì)進(jìn)入年輕、健康老鼠的大腦比進(jìn)入老齡老鼠的大腦的數(shù)量要多，這一發(fā)現(xiàn)將改變我們對血腦屏障的理解，以及血腦屏障是如何隨著年齡變化的。大腦血管的特性限制了它們對血源離子、分子和細(xì)胞的滲透性。血腦屏障(blood-brain barrier，BBB)對正常的神經(jīng)功能和保護(hù)大腦免受傷害至關(guān)重要，但它也是藥物傳遞的主要障礙。有人提出，隨著年齡的增長，BBB變得更容易滲透，但是，Yang等人在《自然》雜志上發(fā)現(xiàn)了一些完全不同的東西。他們表明，血腦屏障使血源性蛋白質(zhì)進(jìn)入健康大腦的速度比之前認(rèn)為的要快得多，而且進(jìn)入大腦的血漿蛋白總量實際上隨著年齡的增長而減少。這項工作可以幫助研究人員了解大腦是如何對系統(tǒng)蛋白質(zhì)信號作出反應(yīng)的，以及血腦屏障在與年齡相關(guān)的認(rèn)知能力下降中的作用。這也可能會改進(jìn)藥物進(jìn)入大腦的方法。
血腦屏障有時被認(rèn)為是一個靜態(tài)的、不可逾越的屏障。實際上，它具有許多動態(tài)特性--物理、運輸、免疫等特征--這些特性緊密地控制著血液和大腦之間分子的運動，從而控制著大腦的分子環(huán)境。一個關(guān)鍵的問題是，到底什么物質(zhì)可以通過BBB？Yang等人通過研究血漿中發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)如何進(jìn)入大腦來解決這一問題。先前的研究追蹤了注射的外源性蛋白質(zhì)(那些不是有機(jī)體固有的)的運動，而Yang和同事標(biāo)記了內(nèi)源性小鼠血漿蛋白并將它們注射回小鼠體內(nèi)。通過這種方式，他們可以追蹤正常情況下與小鼠血腦屏障相互作用的蛋白質(zhì)的運動。他們發(fā)現(xiàn)，在健康的年輕成年小鼠中，進(jìn)入大腦的血漿蛋白比之前認(rèn)為的要多得多，因此有可能與神經(jīng)回路相互作用。這一發(fā)現(xiàn)表明，包括情緒和行為在內(nèi)的多種神經(jīng)功能可以被系統(tǒng)蛋白信號調(diào)節(jié)。
【15】Science：改寫教科書！揭示Rho讓RNA聚合酶失活終止轉(zhuǎn)錄新機(jī)制
doi：10.1126/science.abd1673
基因表達(dá)分為轉(zhuǎn)錄階段和翻譯階段。科學(xué)家們之前一直并不知道在細(xì)胞中，DNA轉(zhuǎn)錄一旦開始，是如何被正確關(guān)閉的。在轉(zhuǎn)錄過程中，一種稱為RNA聚合酶的酶將自身包裹在DNA的雙螺旋周圍，使用一條DNA鏈與核苷酸匹配以形成遺傳物質(zhì)的副本---一條新合成的RNA鏈，該RNA鏈的合成在轉(zhuǎn)錄完成后會釋放出來。所產(chǎn)生的RNA可以產(chǎn)生蛋白，而蛋白對于所有生命都是必不可少的，并可以在細(xì)胞內(nèi)完成大部分工作。就像任何連貫的信息一樣，RNA轉(zhuǎn)錄需要在正確的位置啟動和停止才有意義。50年前發(fā)現(xiàn)了一種叫做Rho的細(xì)菌蛋白，它具有停止或終止轉(zhuǎn)錄的能力。在每本教科書中，Rho都用作模型終止子，利用它的強(qiáng)大動力，與RNA結(jié)合并將它從RNA聚合酶中拉出。但是，在一項新的研究中，來自德國柏林自由大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)的研究人員仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)，Rho無法使用教科書中描述的機(jī)制找到需要釋放的RNA，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Science期刊上。
研究者表示，我們開始研究Rho，并意識到它不可能以人們告訴我們的方式起作用。這項研究確定Rho不是在轉(zhuǎn)錄即將結(jié)束時附著在特定的RNA片段上并幫助它從DNA上解脫出來，而是在轉(zhuǎn)錄持續(xù)期間在RNA聚合酶上“搭便車”。Rho與其他蛋白協(xié)同作用，誘導(dǎo)RNA聚合酶發(fā)生一系列結(jié)構(gòu)改變而終進(jìn)入無活性狀態(tài)，從而讓RNA得以釋放。
