2017年5月19日Science期刊精華

　　本周又有一期新的Science期刊（2017年5月19日）發布，它有哪些精彩研究呢？讓小編一一道來。

　　1.Science：鑒定出哺乳動物胎兒生長的關鍵調節蛋白ZFP568

　　doi:10.1126/science.aah6895

　　在一項新的研究中，來自美國國家衛生研究院（NIH）、埃默里大學醫學院、中國同濟大學、中國國立陽明大學和中國臺灣中央研究院的研究人員以小鼠為研究對象，發現蛋白ZFP568調節著一種重要的胎兒生長激素，即胰島素樣生長因子2（insulin-like growth factor 2, Igf2）。這項研究也是首次證實之前已知沉默在古老的感染中殘留下來的病毒基因的KRAB-鋅指蛋白也能夠在胎兒和胎盤發育中發揮著至關重要的作用。相關研究結果發表在2017年5月19日的Science期刊上，論文標題為“A placental growth factor is silenced in mouse embryos by the zinc finger protein ZFP568”。

　　利用缺乏ZFP568（一種KRAB-鋅指蛋白）的小鼠模型，這些研究人員發現ZFP568抑制基因Igf2表達，該基因是平衡胎兒和胎盤生長所需要的。他們發現在胚胎在子宮中著床不久之后的一個時間窗口期間，ZFP568阻止Igf2的一種胎盤版本過早地表達。準確地表達Igf2是比較重要的，這是因為Igf2表達水平發生較小的變化能夠導致生長不足癥狀，如拉塞爾-西爾弗綜合癥（Russell Silver syndrome），或者過度生長癥狀，如貝克威-斯韋德曼綜合征（Beckwith-Wiedemann syndrome）。

　　在這項研究中，缺乏ZFP568的胎兒小鼠不能夠正常地發育，這提示著太多的Igf2在早期發育中是有毒性的。這些研究人員也發現包括人類在內的哺乳動物具有類似ZPF568的蛋白，這表明它對Igf2的抑制可能在哺乳動物的早期進化中發揮著重要的作用。他們正在研究ZFP568是否在人體中發揮著類似的功能，而且其他的KRAB-鋅指蛋白是否在進化過程中輔助其他的至關重要的發育過程。

　　2.Science：ATP可增加細胞內的蛋白可溶性

　　doi:10.1126/science.aaf6846； doi:10.1126/science.aan4223

　　細胞內的蛋白質濃度會高達100mg/ml。Avinash Patel等人發現高濃度的ATP在細胞內會發揮助水溶物的作用，使得具有疏水性的蛋白變得穩定。這一發現證實ATP濃度可能會影響疾病過程中發生的蛋白聚集以及細胞中發生的液相分離。

　　3.Science：三維 Ca2+成像加深對星形膠質細胞生物學特征的理解

　　doi:10.1126/science.aai8185

　　科學家們通常利用二維鈣離子（Ca2+）成像對星形膠質細胞的通信進行研究，但該方法尚不能獲得關于星形膠質細胞在突觸和血管功能中作用的確定性數據。Erika Bindocci等人開發了三維雙光子成像方法，并且利用這種方法研究了星形膠質細胞的整個胞體內的Ca2+動態變化。

　　4.Science：抗體免疫應答與生發中心調控新機制

　　doi:10.1126/science.aai9264； doi:10.1126/science.aan5222

　　濾泡輔助性T細胞（Tfh）是CD4 陽性的一類細胞亞群，它的主要功能是促進淋巴結生發中心反應以及體液免疫的發生。Tfh細胞的主要特質之一是大量表達趨化因子受體CXCR5、ICOS以及PD-1。在向生發中心聚集之前，輔助性T細胞依賴CXCR5的向導以及ICOS介導的信號傳遞以進入B細胞濾泡區域。在濾泡中，G蛋白偶聯受體GPR183以及S1PR1分別能夠促進B細胞向外周以及中心區域聚集。為了形成正常的生發中心，Tfh細胞需要下調GPR183以及上調S1PR1來介導其定向的移動；另一方面，Tfh細胞還需要分泌SAP蛋白使其停留在生發中心中。缺失了SAP的Tfh細胞能夠正常表達CXCR5，但是一旦到達濾泡中，它們向生發中心聚集以及停留的能力要大大降低，甚至低于缺失趨化因子受體的Tfh細胞。這些結果表明Tfh細胞向生發中心的聚集需要受到精確的調控。為了探究其中的分子機制。清華大學醫學院祁海教授課題組進行了深入研究，相關結果以研究長文（research article）的形式發表在最近的《Science》雜志上。

　　首先，作者通過RT-PCR的手段發現，在經過免疫接種之后，小鼠X染色體上的Efnb1基因的表達水平在淋巴結中發生了明顯的上升。染色結果表明，天然的B細胞表面EFNB1的表達量十分低；但在生發中心B細胞亞群中這一蛋白的表達量則有明顯的上升。

　　進一步，作者發現FENB1的表達對于生發中心的形成或者Tfh細胞的發育并沒有明顯的關系。然而，這一蛋白能夠抑制Tfh細胞在生發中心中的動態停留；另外一方面，EFNB1還能夠抑制生發中心中B細胞與Tfh細胞之間的相互接觸。之后，作者找到了與EFNB1結合的受體EPHB6，該受體同樣能夠抑制Tfh細胞在生發中心中的停留。這些結果表明EFNB1有可能是通過其受體EPHB6產生抑制性的作用。

　　另外，作者還發現在正常的淋巴結中Tfh細胞在生發中心的停留能夠引發較高水平的免疫激活與細胞的擴增，而EFNB1的缺失則導致Tfh無法促進生發中心的免疫反應的發生。

　　5.Science：科學家揭秘人類“第二大腦”的結構

　　doi:10.1126/science.aam7511

　　來自斯坦福大學生物科技研究所的最新研究發表于《科學》雜志中，文章記錄了對腸道中神經細胞的組織的理解，這個研究為腸道疾病的起源是一個全新的發現，其中包括腸易激綜合癥和慢性便秘。

　　由于腸道中存在于大量的神經元和復雜的連通性，它通常被人們成為人類的第二大腦，而且，其中存在的整個神經系統對于保持身體健康是至關重要的，因此了解這個組織的神經系統對于解決胃腸道疾病問題是至關重要的。

　　通過試驗，研究人員發現，控制著我們第二大腦的組織功能的并不僅僅是單一的腸道層，而是腸道壁的三維結構。

　　研究人員表示：“一系列的電刺激腸道試驗表明，同一母細胞產生的神經細胞同步反應，這一研究結果表明，所有哺乳動物的整個神經系統細胞之間的發展作用是調節腸道功能的基礎。”

　　6.Science：阻斷隱藏啟動子的不加區別激活可指導細胞類型特異性的基因表達

　　doi:10.1126/science.aal3096

　　在發育時期，細胞特異性的基因表達對維持其他基因在沉默狀態是至關重要的。Jongmin Kim等人證實雄果蠅的生殖干細胞系中精母細胞特異的鋅指蛋白kumgang（Kmg）,能夠與染色質重構蛋白dMi-2共同作用，從而抑制在體細胞中能夠正常轉錄的基因在精母細胞中表達。為了雄性生殖細胞順利分化，Kmg限制Aly（Always early）蛋白（一種睪丸減數分裂阻滯復合物）的激活，能夠阻斷其與隱藏的啟動子的相互作用進而抑制其轉錄。

　　7.Science：靈長類動物大腦中關于社交處理的神經環路

　　doi:10.1126/science.aam6383

　　J. Sliwa等人利用功能性核磁共振成像對獼猴進行分析發現，內側和腹外側前額葉皮層主要參與了獼猴的社交活動分析，而頂枕與顳葉區的神經環路呈現了對社交活動和對死物交流的偏好性，其中顳葉對于物體，身體以及面部的整體構造具有選擇性。

　　8.Science：假毛蟲揭示全球尺度捕食格局

　　doi:10.1126/science.aaj1631

　　物種數量從極地向熱帶地區逐漸增多，但種間作用會不會也在赤道附近增強呢？一項發表在Science雜志上的研究通過揭示植食性昆蟲被捕食率的全球格局給予了這個問題肯定的回答。

　　從北極圈到澳大利亞，研究團隊在11635千米的尺度上觀測了毛蟲的被捕食風險，結果顯示毛蟲在靠近極地的被捕食率只有赤道地區的八分之一。同時毛蟲的被捕食風險同樣隨著海拔的升高而降低，這顯示出一個普遍的因素在驅動著全球尺度的物種間相互作用。版納植物園森林生態系統結構、功能與動態研究組副研究員Akihiro Nakamura和碩士研究生黃述銀通過在補蚌20ha熱帶森林監測樣地開展相關工作參與了此項研究，并作為此項研究的共同作者。

　　這項研究中所用到的實驗材料極其簡單，科研人員利用孩子經常玩的橡皮泥制作了成千上萬“假毛毛蟲”，并把這些毛毛蟲粘在了全球31個地點的植物上，然后連續多次觀測毛蟲被捕食后留下的痕跡。捕食者在咬過這些毛蟲之后才發現它們被騙了，但是咬痕已經留在了這些橡皮泥毛蟲上。科研人員通過這些痕跡進一步辨別出是哪類捕食者捕食了毛蟲。人們通常認為脊椎動物是熱帶地區最重要的捕食者，但在這項研究中螞蟻等節肢動物卻是使毛蟲的被捕食風險朝著赤道增加的主要因素，而非鳥類和哺乳動物。這項研究更提示著我們，節肢動物捕食者通過調控毛蟲使植物免于被全部吃光，從而使地球保持了綠色，而這些節肢動物的作用越是朝著赤道方向就越發凸顯出來。

　　此項研究通過“分配實驗（Distributed Experiments）”的方法，集合21個國家的40位科研人員，通過給每個參與人員分發統一的假毛蟲，并遵循標準化的實驗流程，使得在較短的時間內獲得了分布全球的31個試驗點的數據。越來越多的生態學家開始研究大尺度上的生態格局和過程，然而單個研究人員或是團隊卻沒有精力去開展相關實驗來回答這些問題，通過設計能被分成許多個小實驗的研究，我們能讓全世界的科研人員參與進來，一起合作闡釋更大格局的問題。

　　9.Science刊登地科系參與臺大團隊研究成果證實人類排放氮會影響遠洋生態

　　doi:10.1126/science.aal3869； doi:10.1126/science.aan3242

　　中國國立臺灣師范大學地球科學系米泓生教授參與臺大地質科學系的跨國、跨校研究，首度證實人類排放的氮對遠洋環境有影響，跨國研究團隊主持人為臺灣大學地質科學系助理教授任昊佳（第一作者），師大地科系米泓生教授名列第八作者，成果登上「Science」雜志上。 因為人為排放的氮通常比自然環境中的氮含有更多的N14同位素成分，研究團隊透過分析1968-2012年東沙環礁珊瑚骨骼中的有機氮同位素紀錄，觀察到1990年之后的氮同位素紀錄趨勢和亞洲化石燃料燃燒的增加情形相符，由此可見人類排放氮對遠洋環境的影響。 米泓生教授管理的穩定同位素實驗室在本研究中負責分析珊瑚骨骼的穩定氧同位素成分，因為氧同位素成分可以反映海水的溫度，故可標定珊瑚標本的季節紀錄，使得研究團隊得以確定氮同位素數值具有隨著季節變化的特征。研究團隊指出，現代科技滿足人類生活的同時，所排放的氮確實會影響遠洋的環境，本研究成果同時也可提供大氣模擬校正所需的數據。