2017年9月1日Science期刊精華

　　本周又有一期新的Science期刊（2017年9月1日）發布，它有哪些精彩研究呢？讓小編一一道來。

　　1.Science：發現神經膠質細胞在大腦發育中起著重要作用

　　doi:10.1126/science.aan3174； doi:10.1126/science.aao2991

　　在一項新的研究中，來自美國紐約大學的研究人員發現大腦發育的一個意料之外的來源。這一發現為構建神經系統提供新的認識。他們證實神經膠質細胞（glia），即一類長期以來被認為是 支持細胞的非神經元細胞，實際上在大腦的神經細胞發育中發揮著至關重要的作用。相關研究結果發表在2017年9月1日的Science期刊上，論文標題為“Glia relay differentiation cues to coordinate neuronal development in Drosophila”。

　　 大腦是由兩種廣泛的細胞類型---神經細胞（或者說神經元）和神經膠質細胞---組成。神經膠質細胞是非神經細胞，占大腦容量的一半以上。鑒于神經膠質細胞在大腦的細胞組成中占據多數 ，這些研究人員猜測它們可能在大腦發育中發揮著一種重要的作用。

　　 為了研究這一點，他們探究了果蠅的視覺系統。果蠅是這類研究的一種強大的模式生物，這是因為它的視覺系統類似于人類的視覺系統，具有重復的微型回路來檢測和加工整個視野范圍內的 光線。這種動態變化對科學家們而言是特別令人關注的，這是因為當大腦發育時，它必須協調視網膜中的神經元增加和大腦較遠區域中的其他神經元。

　　 在這項研究中，這些研究人員發現神經元發育協調是通過神經膠質細胞群體實現的，這些神經膠質細胞將來自視網膜的信號接力傳遞到大腦中，從而將大腦中的細胞變成神經元。

　　2.Science：舊藥新用途！治療肺部疾病的藥物有望抵抗帕金森病

　　doi:10.1126/science.aaf3934； doi:10.1126/science.aao2992

　　在一項新的研究中，來自美國、加拿大、德國和挪威的研究人員發現某些抗哮喘藥物中的化合物似乎能夠抑制參與帕金森病的一個基因（即SNCA，編碼α-突觸核蛋白）的活性，因而可能能夠 被用來抵抗帕金森病。這些化合物被稱作β2腎上腺素能受體激動劑（beta-2 adrenergic agonists），主要是在通過擴張氣道治療哮喘和某些其他的肺部疾病的藥物中發現的。它們包括沙丁 胺醇（albuterol）和奧西那林（metaproterenol）等藥物。不過，他們提醒道，他們的發現僅是第一步，在能夠開發任何新的帕金森病療法之前，人們還需開展更多的研究。相關研究結果發 表在2017年9月1日的Science期刊上，論文標題為“β2-Adrenoreceptor is a regulator of the α-synuclein gene driving risk of Parkinson’s disease”。

　　 很多帕金森病患者的大腦具有被稱作路易氏體（Lewy bodies）的蛋白團塊堆積物。它們主要是由α-突觸核蛋白組成的。人們已正在嘗試著開發靶向α-突觸核蛋白的藥物。不過，Scherzer團 隊采取了一種不同的方法。他們對1100多種化合物（從處方藥到維生素和草藥）進行篩選以便發現抑制SNCA基因活性的化合物。結果表明β2腎上腺素能受體激動劑是贏家。

　　 接著，這些研究人員尋求一種挪威數據庫的幫助，這種數據庫可追蹤挪威的所有處方藥。在400多萬人當中，Scherzer團隊鑒定出60多萬人服用了抗哮喘藥沙丁胺醇。

　　 總體而言，相比于未服用沙丁胺醇的人，這些人在11年的時間里患上帕金森病的幾率降低了三分之一。相反之下，曾經服用過降血壓藥物普萘洛爾（propranolol）的人患上帕金森病的風險增 加一倍。

　　 普萘洛爾是一種β受體阻滯劑，即一類通常被用來治療高血壓和心臟病的藥物。Scherzer說，這些研究人員發現β受體阻滯劑可能實際上增加SNCA基因的活性。不過，他強調到，這些發現并 未證實抗哮喘藥物會阻止帕金森病，也未證實β受體阻滯劑會導致帕金森病。他說，“還需開展臨床試驗來證實存在因果關系。”

　　3.Science：發現一種海藻光致酶直接利用藍光將脂肪酸轉化為烴類化合物

　　doi:10.1126/science.aan6349； doi:10.1126/science.aao4399

　　在一項新的研究中，法國研究人員發現一種海藻光致酶（algal photoenzyme）利用藍光將脂肪酸轉化為烴類化合物。這一發現有可能為人們提供一種新的方法來制造烴類化合物能源。相關研 究結果發表在2017年9月1日的Science期刊上，論文標題為“An algal photoenzyme converts fatty acids to hydrocarbons”。

　　 在基于生物學的制造過程中使用光催化作用是比較罕見的。這主要是因為缺乏對光線作出反應的生物材料。顯著的是，很多有機體確實會對光線作出反應，但是這些有機體很少使用將光線作 為直接能源的酶。在這項新的研究中，這些研究人員發現一種例外：一種利用藍光和核黃素輔因子將脂肪酸轉化為烴類化合物的海藻光致酶。可想象得到的是，如果能夠擴大這種過程的規模 ，那么所產生的烴類化合物有可能作為能源加以使用。

　　 這種酶是在小球藻（Chlorella variabilis）中發現到的，被稱作這些研究人員稱為脂肪酸光脫羧酶（fatty acid photodecarboxylase, FAP），而且它是與輔因子黃素腺嘌呤二核苷酸 （flavin adenine dinucleotide, FAD）一起發揮作用的。他們發現FAP酶的作用機制是將黃素的生物催化性質和光受體性質結合在一起，通過自由基化學催化脂肪酸，移除脂肪酸中的羧基， 從而形成烴類化合物。

　　4. Science：腸道菌群通過NFIL3和生物鐘調節人體脂肪代謝

　　doi:10.1126/science.aan0677

　　在一項新的研究中，來自美國德克薩斯大學西南醫學中心、日本理化學研究所、東京理科大學的研究人員發現腸道菌群可以通過NFIL3和晝夜節律生物鐘調節人體脂肪代謝。相關研究結果發表 在2017年9月1日的Science期刊上。

　　 受到白細胞介素3（IL3）控制的上皮細胞晝夜節律核轉錄因子（NF）NFIL3是由Nfil3基因編碼的蛋白質，為腸道關鍵代謝活動中樞。本研究發現，某些腸道菌群產生的鞭毛蛋白和脂多糖，通 過固有淋巴細胞3（ILC3）、信號轉導及轉錄激活蛋白3（STAT3）、上皮細胞時鐘，調控NFIL3晝夜循環，繼而控制脂肪代謝通路的晝夜波動，該通路能調控脂肪的吸收并將其輸送到腸道上皮 細胞。

　　5.Science：全球氣候決定葉片大小

　　doi:10.1126/science.aal4760

　　不同種植物的葉片大小相差可達10萬倍。Ian J. Wright等人通過對多地點、大量物種的葉片及氣候條件進行系統定量分析，就葉片能量輸入與輸出建立模型，發現晝夜葉片與空氣間溫差對葉片大小的地理分布起決定作用。

　　6. Science：解析出完整的轉錄延伸復合物結構

　　doi:10.1126/science.aan8552； doi:10.1126/science.aao4754

　　真核生物的mRNA轉錄是一種由RNA聚合酶II（Pol II）介導的多步驟過程。Pol II與幾種其他的因子結合在一起，形成一種促進轉錄延伸的延伸復合物。Haruhiko Ehara等人利用X射線晶體分 析技術和冷凍電鏡技術解析出這種延伸復合物的高分辨率結構。多種延伸因子分布在Pol II的表面上，并且建立RNA進入通路和DNA進入或退出通道，從而促進新生的轉錄本轉移和DNA解旋或重 旋。因此，這種延伸復合物采取一種穩定的適合于漸進性轉錄的結構。

　　7.Science：微管組裝中心在小鼠早期胚胎中指導胞內蛋白轉運

　　doi:10.1126/science.aam9335

　　諸如細胞分裂和形態發生之類的細胞功能依賴于微管，當微管生長時，微管組裝中心（microtubule-organizing center）作為錨定位點。盡管在大多數動物細胞中，中心體組裝這種微管細胞 骨架，但是這種細胞器在早期發育中并不存在。利用活細胞成像技術，J. Zenker等人發現早期胚胎中的細胞是由穩定的微管橋（microtubule bridges）連接在一起，這些微管橋指導它們內 部的微管生長。來自這些微管橋的微管有助引導關鍵蛋白（包括E-鈣黏蛋白）轉運到細胞膜中，從而控制早期發育期間的細胞極化。

　　8.Science：解析出可溶性的NAD+還原性[NiFe]-氫化酶的結構

　　doi:10.1126/science.aan4497

　　氫氣代謝有機體利用[NiFe]-氫化酶催化氫氣氧化。作為一類[NiFe]-氫化酶，可溶性的NAD+還原性[NiFe]-氫化酶（NAD+-reducing soluble [NiFe]-hydrogenase, SH）將NAD+還原與氫氣氧化 偶聯在一起。Y. Shomura等人解析出來自氫氣氧化菌的SH在空氣氧化狀態下和在活性的還原狀態下的結構。在這種還原狀態下，SH中的NiFe催化中心具有與其他的[NiFe]-氫化酶相同的配體配 位。然而，這種空氣氧化的活性位點具有一種異常的配位構型，從而阻止氧氣接觸這種位點，因而可能阻止不可逆的氧化。

　　9. Science：新技術可解決遺傳性不育問題

　　doi:10.1126/science.aam9046

　　眾所周知，我們的性別是由X染色體與Y染色體決定的，通常情況下，女性具有兩條X染色體，而男性具有一條X與一條Y染色體，但在罕見情形下也會出現男孩子存在多余一條X或一條Y染色體的 情況。含有三條性染色體的人由于難以形成成熟的精子，因此無法生育。

　　 在最近一項發表在《Science》雜志上的一篇文章中，來自Francis Crick研究所的研究者們發現能夠移除多余染色體，從而幫助生育的方法。如果這一發現能夠適用于人體水平，那么將會對 患有Klinefelter綜合征（XXY）以及雙Y征（XYY）的患者提供生育子女的希望。

　　 研究者們首先分離了XXY小鼠以及XYY小鼠耳部的一部分組織，進而收集得到了其中的成纖維細胞。通過體外誘導使其回到干細胞狀態。在這一過程中，作者們發現一部分細胞失去了其中的一 條性染色體。利用已有的方法，他們利用特殊的化學信號指導這些干細胞分化形成生殖細胞，當注入患病雄鼠的睪丸組織中后，它們能夠形成成熟的精子，并且能夠成功地得到健康的、可育 的后代。

　　 此外，在初步的試驗中，作者同樣發現Klinefelter征患者體內分離到的成纖維細胞在誘導回到干細胞狀態時也會丟失一條性染色體。