2021年6月Science期刊不得不看的亮点研讨

雷特综合征卵白MeCP2是一种调控染色质构造的微卫星CA反复序列联合卵白。图片来自Science, 2021, doi:10.1126/science.abd5581。

这些作者发现，在MBD家族中，MeCP2是独一能特同性辨认和联合CA反复序列的卵白质，其亲和力比mCG和mCA强得多。MeCP2以链特同性的方式选择性地辨认CA反复序列，而且必要至多五个间断的CA二核苷酸能力最佳地与DNA联合。尽管MeCP2能在体外与修饰的和未修饰的CA反复序列联合，但它对羟甲基化的CA反复序列表示出令人印象粗浅的选择性，这些羟甲基化的CA反复序列是DNA（胞嘧啶-5）-甲基转移酶3A修饰CA反复序列而发生的。这种修饰的胞嘧啶只有在位于CA反复序列内时，才会成为MeCP2在这种反复序列四周凑集和扩散的成核点，而这又与核小体排挤无关。此外，MeCP2的缺失招致核纤层相关构造域（lamina-associated domain, LAD）内的核小体密度普遍添加以及位于LAD里面的富含CA反复序列的基因的转录失调。

这些作者还通过解析出MeCP2与hmCAn联合在一路时的晶体构造，剖析了MeCP2辨认羟甲基化CA反复序列的分子根底。这种羟甲基化CA反复序列造成了一种明白确定的DNA形态，其几何形态有很年夜的改动，包含一个加宽的主槽和负卷参数，准确位置于修饰位点。他们发现，羟甲基化CA反复序列的分子辨认是通过Arg133产生的，Arg133是MeCP2的一个症结氨基酸残基，该位点的渐变可招致雷特综合征。

7.

doi:10.1126/science.aba2609

新的疗法曾经被设计为刺激宿主的免疫体系来对立癌症。虽然近期取得了令人振奋的胜利，但仍有很年夜一部门患者对立PD-1疗法或抗PD-L1疗法没有反馈，是以，选择患者的生物标记物来预测预后长短常抱负的。美国食物药品治理局（FDA）同意的独一的抗PD-1或抗PD-L1疗法的组织病理学生物标记物测试是通过免疫组织化学的方式评价PD-L1卵白的表白。这种办法是单维的，有其局限性。肿瘤微情况（TME）的新特征聚焦于单细胞程度上的多维、空间分辩率的互相作用，这将为医治反馈提供症结的机理见解，并有能够辨认出改良的生物标记物用于患者挑选。在一项新的研讨中，来自美国约翰霍普金斯年夜学和耶鲁年夜学医学院的研讨职员使用多光谱办法对肿瘤微情况进行成像，用细胞取代恒星和星系，将为天文学开辟的办法和根底举措措施利用于对来自彩色素瘤患者的样本进行病理学阐发。相关研讨成果颁发在2021年6月11日的Science期刊上，论文题目为“Analysis of multispectral imaging with the AstroPath platform informs efficacy of PD-1 blockade”。

下一代的病理阐发将必要可能原位表征特定细胞亚群上的症结分子的独特表白以及肿瘤细胞和多种免疫身分之间的空间关系的平台。为此，这些作者将用于高质量成像和树立关系数据库的天文算法利用于病理样本的多重免疫荧光（multiplex immunofluorescence, mIF）标志，从而匆匆进了对宿主-肿瘤界面的空间阐发和免疫构造表征。总的来说，他们在来自98名承受抗PD-1医治的彩色素瘤患者的肿瘤组织中独自或组合地摸索并协调绘制了6种标记物。这个数据集包括年夜约127400幅由1亿多个单细胞构成的图像马赛克（image mosaics）。这些数据输入与患者的临床终局相分割，以一种与临床相关的方式见告癌症若何回避免疫体系，并为开辟用于精准免疫疗法的生物标记物测试办法提供能源。

这项研讨中使用的成像方案被用来解决无关高功率场采样战略对生物标记物性能影响的悬而未决的成绩。这种信息随后被用于开辟一种自力于操作者的场选择办法。这些图像处置战略也匆匆进了对分歧类型细胞的PD-1和PD-L1原位表白强度（阴性、低、中和高程度）的无力评价。是以，通过仅使用六种标记物（PD-1、PD-L1、CD8、FoxP3、CD163和Sox10/S100），他们就可能开辟出这些分子的41种表白形式组合，并将绝对常见的细胞（如CD8+FoxP3+细胞）定位到肿瘤基质界限。

8.

doi:10.1126/science.abd8377; doi:10.1126/science.abj3062

抗生素耐受性（antibiotic tolerance）是细菌在正常致活水平的抗生素下存活的后天才能。在一项新的研讨中，来自美国和俄罗斯的研讨职员发现旌旗灯号分子硫化氢（H2S）在抗生素耐受性中起着症结作用。相关研讨成果颁发在2021年6月11日的Science期刊上，论文题目为“Inhibitors of bacterial H2S biogenesis targeting antibiotic resistance and tolerance”。

这项研讨环抱着抗生素耐受性开展。抗生素耐受性与抗生素抗药性（antibiotic resistance）分歧。抗生素抗药性指的是细菌物种可巧得到了一种帮忙它们抵制抗生素医治的基因变动。在一种进攻机制中，具备抗生素耐受性的细菌，也被称为 “存留菌（persister）”，结束繁衍（增殖），削减它们的能量使用（代谢）以在抗生素医治中生活，但在医治停止时复原成长。存留菌在生物膜（生存在坚韧的聚合物基质中的细菌菌落）中年夜量存在，这进一步阻止了它们的根除。

挑选出的细菌CSE克制剂化学构造及其试验成果，图片来自Science, 2021, doi:10.1126/science.abd8377。

在之前的任务中，Nudler及其团队已发现，硫化氢发生是被一系列细菌物种用来对立生素，包含在病院感化中广泛存在的两种越来越多的抗生素抗药性病原菌：金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌。金黄色葡萄球菌是革兰氏阳性菌，而铜绿假单胞菌是革兰氏阴性菌。这两种病原菌外层的分歧构造均标明，硫化氢发生可以维护整个细菌王国中的病原菌。

值得注意的是，Nudler团队还已发现这两种病原菌都依赖雷同的酶---胱硫醚γ-分化酶（cystathionine γ-lyase, CSE）---来临盆年夜部门的硫化氢。Nudler说，阻断它的作用将是一种毁坏抗生素抵挡作用的紧张办法，但现有的CSE克制剂对细菌CSE的效劳很低，并且很能够在人体组织中惹起反作用。

为了找到更好的克制剂，Nudler团队在这项新的研讨中得到了金黄色葡萄球菌CSE的X射线构造，并应用它对数百万品种似药物的化合物进行“虚构挑选（virtually screen）”，寻觅那些具备正确形态和个性的化合物，以阻止该酶的作用而不发生反作用。他们挑选出先导化合物NL1、NL2和NL3：它们能克制这种细菌CSE，阻止金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌发生硫化氢，并加强分歧种别的杀菌性抗生素的后果。此外，在金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌感化的小鼠模子中，NL1添加了抗生素杀灭细菌的效劳。

9.

doi:10.1126/science.abg3029; doi:10.1126/science.abi9892

简直一切的无机体都是通过20种分歧的氨基酸组合在一路来构建它们的卵白质。为了在这种组合进程中增加新的氨基酸，迷信家们从新设计了基因和其他的卵白质构建对象，从而发生了具备共同化学个性的对制作药物很有帮忙的卵白质。然则，这类研讨任务很费时辛苦，并且通常一次只能增加一种新的氨基酸。

如今，研讨职员翻开了做更多事情的闸门。他们近期申报说，对一种细菌的基因组进行普遍的重写，使他们可能在一种卵白质中增加许多新的氨基酸。这项研讨任务能够为合成抗生素和抗肿瘤药物开发新路径。相关研讨成果颁发在Science期刊上，论文题目为“Sense codon reassignment enables viral resistance and encoded polymer synthesis”。

通过重写年夜肠杆菌基因组，研讨职员将几种非人造氨基酸整合到细菌卵白质中。图片来自Steve Gschmeissner/Science Source。

为了愿望增加更多的氨基酸，Chin和他的共事们试图从新应用通常编码丝氨酸的六个暗码子中的两个。在2019年的一项研讨中，他们使用CRISPR-Cas9基因编纂对象构建了一种称为Syn61的年夜肠杆菌菌株（Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1192-5）。为了制作它，他们在该细菌400万个碱基的基因组中替换了18000多个丝氨酸暗码子。他们用它们的同义暗码子AGC、AGU和UAA别离代替了UCG、UCA和终止暗码子UAG。这象征着丝氨酸仍将被拔出到年夜肠杆菌菌株Syn61的延伸中的卵白质的正确地位。但UCG、UCA和UAG暗码子如今理论上是“空缺”，不再编码卵白质中的任何器械，是以可以从新应用。

这种从新应用恰是Chin和他的共事们如今所实现的。通过研讨年夜肠杆菌菌株Syn61，他们剔除了编码辨认UGC和UCA的转移RNA（tRNA）的基因，并将丝氨酸拔出延伸中的卵白质中。他们还移除了对UAG终止暗码子发生反馈而敞开卵白质合成的化学化合物。然后，他们将编码新型tRNA的基因增加回来，它们只需遇到UGC、UCA或UAG就会拔出非自然氨基酸。末了，他们将这些暗码子增加到基因组中他们愿望呈现非自然氨基酸的处所。他们申报说，这使他们可能在一种卵白质中一次性增加三种非自然氨基酸。他们还可以在每种卵白中增加每种非自然氨基酸的多个拷贝。

10.

doi:10.1126/science.abg1774

咱们感知和驾御天下的才能必要年夜脑中神经回路的准确组装和功效。在发育进程中，称为轴突的神经元投射在分子线索的领导下，从年夜脑的非目的区域向它的目的区域延伸，在那边轴突与神经元搭档树立突触连贯。在过来的几十年里，迷信家们曾经鉴定出几种候选的分子线索；然而，关于分歧的细胞外表分子聚拢是否介导了对目的区域的吸引和对非目的区域的逃避，仍旧存在疑难。在一项新的研讨中，来自美国斯坦福年夜学和哈佛医学院的研讨职员在小鼠中发现，轴突吸引和排挤在海马体的神经回路组装进程中由统一个细胞外表分子领导。相关研讨成果近期颁发在Science期刊上，论文题目为“Reciprocal repulsions instruct the precise assembly of parallel hippocampal networks”。论文第一作者为斯坦福年夜学的Daniel T. Pederick博士。

海马体含有CA1、CA2和CA3亚区，CA1亚区中的神经元投射到下托中的目的区域。CA1到下托（subiculum）的神经元投射是沿着内侧到外侧的剖解轴组装的。如许，在这种神经回路网络的内侧部门，CA1近端（位于与CA2区域的界限邻近）的神经元投射到远端下托（离CA1界限最远的部门），而在这种神经回路网络的外侧部门，CA1远端神经元投射到近端下托。

在这项新的研讨中，Pederick等人使用一种叫做单细胞RNA测序的技术来阐发发育中的小鼠海马体中单个细胞的基因表白，发现细胞外表卵白latrophilin 2（Lphn2）在远端CA1神经元投射和外侧海马体神经回路网络的近端下托目的神经元中都有表白。他们最初研讨了Lphn2-Lphn2的粘赞同吸引是否会以相似于Ten3-Ten3粘赞同吸引的方式，指导海马体神经回路的造成。然而，环境并非如斯：当这些作者在非粘附性的细胞系中适度表白Lphn2时，这些细胞并没有互相粘附在一路。相反，表白Lphn2的细胞很容易与表白Ten3的细胞造成凑集物，这与曩昔对于Lphn2与Ten3联合的报道相一致。（100医药网 100yiyao.com）

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