艾德思：Science20190621期最新研究导读译文

  1. Science 揭示--胰腺疾病标志物CA19-9可能会引起胰腺疾病 Sweet bystander becomes a villain Paula A.Kiberstis

小鼠胰腺疾病模型的胰腺免疫荧光图像

CA19-9 ,一种存在于许多蛋白质上的碳水化合物抗原,其水平经常在胰腺癌患者血液中升高.因此, CA19-9 通常被用作诊断和监测疾病进展的生物标志物.在对小鼠的研究中, Engle 等人发现 CA19-9 可能不仅仅标志着胰腺疾病存在的无辜旁观者;它还可能在疾病中发挥着因果作用 (见 Halbrook 和 Crawford 的前瞻性研究).转基因小鼠(表达将 CA19-9 添加到蛋白质的人体酶)发生了严重的胰腺炎,可以用 CA19-9 抗体治疗逆转.当转基因小鼠体内也含有 Krasonco 基因时,它们就会患上胰腺癌. 这些意想不到的发现为胰腺疾病的治疗提供了新的途径.

2. Science 最新--通过量子放大提高精度 Improving precision with quantumamplification Ian S. Osborne (PHYSICS) 在量子力学中,一个物体可以由一对不可交换的可观测物体以其位置和动量来描述.这些可观测物的测量精度受到不可避免的量子涨落的限制.然而, " 压缩 ' 方式使量子涨落变得可控,同时保持了 Heisenberg 不确定性关系.这使得一个可观测物体的测量精度得到提高,而另一个可观测物体的波动却增加了. Burd 等人表明,捕获原子的额外位移会导致压缩的放大,从而进一步提高位移测定的精度(参见 Schleier-Smith 的前瞻性研究).这项技术可应用于计量学的多个方面.

 3. Science 最新--正电子发射计算机断层扫描探针的无金属路线

A metal-free route to PET probes Jake Yeston (RADIOTRACERCHEMISTRY) 正电子发射计算机断层扫描( PET )是一种广泛应用于医学诊断和药物开发的成像技术.顾名思义,它需要发射正电子的示踪剂,通常是通过标记氟或碳的放射性同位素. Chen 等人设计了一种将放射性氟化物加入芳香环的通用技术.不含金属的光化学方式直接用 [ 18 F] 氟化物取代芳基碳氢键,因此特别适合于复杂分子向示踪剂的后期转化.

4. Science 揭示--小型鱼类对珊瑚礁生态系统具有重大贡献

Little fish make a bigcontribution Sacha Vignieri (CORAL REEFS) 珊瑚礁是最具生物多样性的生态系统之一.这种丰富性使人联想到珊瑚头和巨大的彩色礁鱼.然而, Brandl 等人指出,珊瑚礁生态系统中最引人注目和最重要的部分之一几乎从未被发现(参见 Riginos 和 Leis 的前瞻性研究). 小型底栖隐鱼类,如鲇鱼,占礁鱼生物多样性的近 40% .此外,大多数底栖隐鱼类的幼虫在本地栖息,而非大范围散布,并具有高流动率.如此高的多样性和密度可以为更大/更知名的礁鱼提供生物量基础.

5. Science 最新--光照使(辅)酶具有了新功能

Light teaches (co)enzymes newtricks Michael A. Funk (BIOCATALYSIS) 在有机合成过程中,光照广泛地用于激发底物或催化剂中的电子,从而开启反应途径,得到所需产物. 光在生物学中很少以这种方法发挥作用,但辅酶,如黄素,可以被光驱动到激发态. Biegasiewicz 等人研究了这种反应活性,并发现了一组黄酮酶,它们在光照下催化不对称自由基环化. 在被还原和光照时, " 烯 ' 还原酶将包含 α- 氯酰胺和烯烃的原始材料转换成 5 / 6 / 7 或 8 员内酰胺.可能由于活性位点口袋几何形状的变化,不同的酶在产物中提供了不同的立体化学性质.

  6. Science 最新—使用药物稳定离子通道的开放构象

Keeping the gate open Valda Vinson (STRUCTURAL BIOLOGY) 囊性纤维化是一种影响肺功能的进行性疾病,通常是致命的.它是由囊性纤维化跨膜电导调节因子( CFTR )突变引起的.一类突变体破坏离子电导,对此,药物伊伐卡托通过增加离子通量发挥作用. Liu 等人描述了与伊伐卡托结合的 CFTR 的高分辨率结构以及一种能增强离子流的研究药物 GLPG1837 . 这两种药物在跨膜区域的同一位置结合.该位点与通道门控中涉及的铰链重合,表明药物可能稳定通道的开放构象.

7. Science 揭示--小鼠眼前房胰岛移植的血管重建 Revascularizing eye-lets Caitlin Czajka (ISLETTRANSPLANTATION) 胰岛移植是治疗 1 型糖尿病的一种潜在治疗方式,但较差的血管重建阻碍胰岛的长期生存. Figueiredo 等研究了蛋白酪氨酸磷酸酶 1B ( PTP1B )在调节胰岛血管化中的作用. PTP1B–/– 小鼠胰岛在体外培养过程中保留了更多的内皮细胞,并在移植到糖尿病小鼠眼前房时恢复了正常血糖.未来的研究工作需要确定靶向 PTP1B 是否可以改善人类患者的胰岛移植.

8. Science 揭示—在膳食中添加L-丝氨酸粉可改善Rett样综合征 Rescued by a dietary supplement Leslie K. Ferrarelli(NEURODEVELOPMENT) Rett 样综合征患者表现为运动和认知发育受损. Soto 等人研究了一名 5 岁的患者,该患者的 N- 甲基 -D- 天冬氨酸( NMDA )受体亚基发生了突变. NMDA 受体激动剂 D- 丝氨酸能改善表达该突变体的神经元的电生理和形态学缺陷. D- 丝氨酸本身是有毒的,但它可以转化为立体异构体 L- 丝氨酸 —— 各种食物的天然成分. 在患者的饮食中添加 L- 丝氨酸粉可以提高其 D- 丝氨酸水平,并在大约一年的治疗后改善其运动和认知能力.

9. Science 揭示—机器人研究进展 Hand it to you Marc S. Lavine (ROBOTICS) 人类抓取/握持和操纵物体的能力需使用灵巧的双手/触觉/以及来自眼睛和肌肉的反馈,这些反馈使我们能够保持对抓取的控制. Billard 和 Kragic 回顾了仿效这些功能的机器人研究进展. 这些系统已经从在完全确定的环境中操作简单机械爪发展到能够从随机集合中识别/选择和操作对象的机器人.进一步的发展来自于计算机视觉/计算机处理能力和触觉材料的进步,这些都可以给机器人提供反馈.

  10. Science 揭示--反刍动物的系统发育和特征

Phylogeny and characteristics ofruminants Laura M. Zahn (RUMINANT GENOMICS) 反刍动物包含多种哺乳动物,包括诸如鹿/牛/山羊等著名类群.然而,它们的进化关系一直存在争议,就如其独特的消化系统和角的起源一样(见 Ker 和 Yang 的前瞻性研究).为了了解反刍动物之间的关系, Chen 等对 6 科 44 种反刍动物进行了系统发育分析.根据分析,他们解释了许多属的系统发育,并记录了主要支系的不完整谱系分类.有趣的是,他们发现, 大约 10 万年前,随着人类从非洲迁徙而来,许多类群的数量出现了大幅减少. 通过检查头部的骨附属物 —— 即所谓的角, Wang 等人描述了反刍动物的特定进化变化,并确定了可能在鹿角发育中起作用的癌症相关基因的选择.最后, Lin 等人仔细研究了驯鹿的基因组,并确定了使驯鹿能够在北极恶劣环境中适应及生存的遗传学基础.

  11. Science 最新—高效生物发动机中的灵活域

Flexible domains in a well-oiledmachine Michael A. Funk (MOLECULARMACHINES) 马达将能量从一种形式转换成另一种形式.对于生物发动机,三磷酸腺苷( ATP )可作为化学能,其水解作用与施加机械力的构象变化相耦合. ATP 合成酶通过一个多步骤的过程逆转了这一过程:首先将电化学梯度转化为旋转动能,然后耦合旋转形成高能磷酸二酯键. Murphy 等人研究了来自单细胞藻类 Polytomella sp. 中二聚体线粒体 F 1 -F o ATP 合成酶的这些能量变化.他们给出了 ATP 合酶复合物的高分辨率低温电子显微镜结构,提取了 13 个旋转亚态. 这组结构揭示了 F o 环和中心茎的旋转与 F 1 头的部分旋转是耦合的.这种灵活性使头部可以将连续旋转与离散 ATP 合成事件更好地结合起来.

12. Science 最新--相互联系的小世界

A small, interconnected world Sacha Vignieri (FISHERIES) 各国一般将渔业作为本地资源进行管理.在某种程度上,这也许反映了现实情况,但是也许比其他任何脊椎动物都要多的海洋鱼类是通过洋流在很远的距离内连接在一起的. Ramesh 等人模拟了洋流对 700 多种鱼类仔鱼的分布方法.他们利用网络分析评估了世界某一地区发现的鱼群可能来自另一地区的程度. 全球鱼类种群似乎代表了一个小世界网络,其中不同种群之间联系紧密,特定的生产力中心具有广泛重要性.这种互联互通对全球的保护/管理和粮食供应具有广泛的影响.

  13. Science 揭示--情境塑造了反共生免疫

Context shapes anticommensalimmunity Seth Thomas Scanlon (MUCOSALIMMUNITY) 肠道细菌阿克曼氏粘细菌与预防肥胖/促进伤口愈合和增强抗肿瘤反应有关. Ansaldo 等人发现这种微生物在 CD4 + T 细胞的帮助下可诱导 B 细胞产生的抗原特异性免疫球蛋白 G1 ( IgG1 )抗体.这与大多数反共生反应形成了鲜明对比,其中包括 IgA 抗体 T 细胞无关的产生. 在所有微生物组成分都已确定的无菌环境中,只有存在阿克曼氏粘细菌时,阿克曼氏粘细菌特异性 T 细胞才会膨胀. T 细胞主要表现出与 B 细胞帮助相关的表型.然而,在具有传统肠道微生物群的小鼠中,其他促炎阿克曼氏粘细菌特异性 T 细胞群也增加了.因此, 抗阿克曼氏粘细菌免疫依赖于环境,这可能解释了患者对这种微生物的不同免疫反应.

  14. Science 最新--野生动物健康相关的知识系统整合

Integrating knowledge systems forwildlife health Julia Fahrenkamp-Uppenbrink(CONSERVATION) 当地或土著居民所掌握的知识往往对维持野生动物健康和保护工作至关重要.从某种角度来看, Kutz 和 Tomaselli 强调了以相互尊重的方法整合这些不同形式的知识的努力.例如,采用将科学知识和土著知识结合起来的参与式流行病学方式是消灭东非最后牛瘟疫源地的关键. 类似的方式可使人们对造成加拿大北极麝牛种群下降的机制有更深入的了解.因此,在未来,基于不断迭代和反馈的严格研究设计可以使定性的本地知识包含在模型和决策中.

  15. Science 揭示--胶体晶体中的流动粒子

Mobile particles in colloidalcrystals Phil Szuromi (COLLOIDALMATERIALS) 对纳米粒子结晶的控制可以通过 DNA 链使其功能化来实现, DNA 链通过杂交直接组装.粒子对之间相互作用的设计规则类似于离子化合物的设计规则. 受分子动力学模拟的启发, Girard 等人发现,只有存在更小的共轭粒子(直径约为 纳米)时,具有相互排斥作用的大粒子(直径约为 ∼ 10 纳米)才能形成稳定的晶格.这些更小的粒子是流动的,并在晶格中扩散,所以成键作用类似于金属中电子的经典图像.

  16. Science 揭示—与结直肠癌相关的微生物群

The microbiota in colorectalcancer Gemma Alderton (CANCER) 有几种细菌与结直肠癌有关,但这些细菌在肿瘤发生中是否起作用尚未可知.数据尚不清楚,但 有证据表明,某些类型的细菌可以影响肿瘤的进展和治疗反应. 从一篇前瞻性研究中, Garrett 讨论了怎样推进微生物研究,以提高对结直肠癌的预防/诊断和治疗.

  17. Science 最新--结肠炎通路

A colitis circuit Christiana N. Fogg (INFLAMMATION) 细胞因子在维持肠道内环境稳定方面发挥着重要作用,但对其具体的细胞来源却知之甚少. Bernshtein 等人使用炎症性肠病的小鼠模型,其中巨噬细胞特异性地缺乏白细胞介素 -10 受体( IL-10R )的表达.小鼠出现自发性结肠炎的症状,与 IL-10R 突变儿童的症状相似. 巨噬细胞来源的细胞因子 IL-23 是诱导肿瘤发生的关键因子. IL-23 触发了对产生 IL-22 的 Th17 细胞的积累,进而促进结肠上皮细胞产生趋化因子,破坏中性粒细胞的募集.

  18. Science 揭示--地下水枯竭建模

Modeling groundwater depletion Kip Hodges (HYDROLOGY) 了解人类活动对地下水资源的全面影响一直是水文模型面临的一项挑战.此类模型通常希望能为资源管理提供最佳实践.在我们的理解中,这一模型中一个重要的空白是地下水枯竭怎样影响地表水行为. Condon 和 Maxwell 模拟了 100 年来美国大陆地下水下降的影响. 他们的综合模型阐明了地下水抽水与自然流域变化之间的联系,包括抽水对蒸发蒸腾速率和径流的广泛影响.

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