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重磅学术期刊封面论文一周盘点(1.22)

2018-01-22 19:36:07 来源:阳泉生活资讯网

《科学》:DNA自组装纳米结构搭建受电场控制的纳米机械手臂

DNA纳米技术能够让DNA纳米结构通过自组装来搭建研究人员预先设计好的微型结构。不久前,加州理工学院的钱璐璐课题组用DNA 纳米结构自组装搭建的世界上最小的蒙娜丽莎图像就登上了《自然》杂志的封面。而本期《科学》的封面故事则是 DNA纳米技术的另一项突破。在这项研究中,慕尼黑工业大学 (Technical University Munich) 的研究人员利用DNA纳米技术制造出一个55纳米见方的分子平台,并且在平台上连接了一条25纳米长,由一股六螺旋 (six-helix) DNA构建的机械手臂。研究人员可以通过调节电场来移动这条机械手臂。通过计算机控制的电场可以在几毫秒内将机械手臂移动到研究人员指定的位置,误差在2.5纳米以内。 这种机械手臂可以用来运送荧光团 (fluorophores) 或者无机纳米颗粒。


《Science Translational Medicine》:治疗心力衰竭的吸入式纳米颗粒

纳米颗粒在医学成像和药物运输方面都有很重要的作用,但是通常它们需要通过静脉注射注入体内来到达它们的靶点。意大利米兰仁爱临床与研究中心 (Humanitas Clinical and Research Center) 的研究人员设计出一种具备生物相容性和生物降解性的磷酸钙纳米颗粒。这些纳米颗粒的直径小于50纳米,可以像喷雾剂一样被吸入肺中。然后它们可以从肺中迅速转移到血液循环中去,到达心肌并且在那里释放携带的药物。研究人员在这种纳米颗粒里装载了治疗心力衰竭的多肽药物,在糖尿病性心肌病 (diabetic cardiomyopathy) 的小鼠模型中这种携带多肽药物的纳米颗粒成功恢复了动物的心脏功能。而且研究人员在猪的模型中也证明了这种磷酸钙纳米颗粒是一种有效靶向心脏的施药方式。这些研究结果表明,吸入式的携带多肽药物的纳米颗粒可能成为一种治疗心力衰竭的微创疗法。


《Science Signaling》:学习过程和自闭症对染色质影响的相似之处

自闭症谱系障碍 (autism spectrum disorder, ASD) 是一种神经发育疾病,有很多遗传风险因子与之相关。人类与ASD相关的单核苷酸多态性 (single nucleotide polymorphisms, SNPs) 大多并不出现在基因中,而是出现在调控基因表达的调控区域。这些调控区域的功能受到表观遗传学机制的影响。已有研究表明,形成长期记忆的过程与发育在细胞水平上有很多相似之处,特别是表观遗传学机制在两个过程中都出现类似的变化。华盛顿州立大学 (Washington State University) 的研究人员使用一种称为DEScan的高通量测序生物信息学手段对小鼠海马回 (hippocampus) 在学习过程中细胞染色质状态的改变进行了研究。他们发现学习过程导致染色质上2365个基因调控区域的表观遗传学状态发生变化。这些调控区域大部分为启动子,而且这些启动子中很多位于与ASD风险相关的基因中。这项研究表明,学习过程可能在表观遗传水平上重演发育过程中的染色质变化。而且,在小鼠中行为导致的表观遗传改变可能帮助找出与人类大脑发育失常相关的基因调控区域。


《Science Immunology》:1型干扰素对胚胎发育的意外影响

孕期寨卡病毒 (Zika virus) 感染可能给胚胎带来的很多不良后果,其中包括小头畸形 (microcephaly) ,生长受限和胚胎死亡。以往研究表明1型干扰素 (type 1 interferons, IFNs) 对宿主产生对寨卡病毒的抗性非常重要,干扰素α/β受体缺失 (Ifnar1-/-) 的小鼠非常容易感染寨卡病毒。当Ifnar1-/- 的母鼠与野生型公鼠交配时,如果在孕期受到寨卡病毒感染会导致胚胎出现严重生长受限,胎盘损伤和胚胎重吸收 (fetal resorption) 。以前的研究认为这是1型干扰素缺失的结果,但是耶鲁大学医学院 (Yale University School of Medicine) 的研究人员的最新研究却让人重新审视1型干扰素的作用。在这项研究中,他们让Ifnar1-/- 的母鼠与被寨卡病毒感染的Ifnar1+/- 的公鼠交配,这样在母鼠子宫中同时存在着Ifnar1-/- 和Ifnar1+/- 的小鼠胚胎。他们意外地发现,虽然与Ifnar1+/- 胚胎相比,Ifnar1-/- 胚胎中的寨卡病毒更多,但是Ifnar1-/-胚胎的存活时间更长,在孕期中只有Ifnar1+/- 胚胎被重吸收了。对胚胎和胎盘的进一步研究发现,在出现寨卡病毒感染之后,恰恰是胚胎中的1型干扰素受体信号通路的激活会导致胚胎缺氧、死亡和重吸收。这项研究表明在先天性病毒感染的情况下,1型干扰素可能是媒介孕期综合症的因子。


《自然》:RNA聚合酶III启动转录过程的初始结构获得解析

RNA聚合酶III (RNA polymerase III, Pol III) 是细胞中负责转录所有的tRNA和5S核糖体RNA的聚合酶。它对细胞的蛋白合成过程至关重要,而且Pol III活性的失常与包括癌症在内的多种疾病相关。对Pol III活性的调控大多发生在转录启动阶段,这时,Pol III需要与转录因子TFIIIB结合形成Pol III 预起始复合体 (preinitiation complex, PIC) 。本期《自然》杂志中伦敦癌症研究所 (The Institute of Cancer Research) 和欧洲分子生物学实验室 (European Molecular Biology Laboratory) 的两支团队分别独立使用冷冻电镜技术成功解析出Pol III PIC的结构。对Pol III PIC 结构的解析揭示了Pol III 被募集到靶点启动子的详细机制。这些研究结果同时让科学家们可以比较Pol I, Pol II 和Pol III PICs 的结构特征。

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