2021年11月细胞杂志亮点研究

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doi :10 . 1016/j . cell . 2021 . 10 . 025

图片来自单元格，2021，doi :10.1016/j . cell . 2021 . 10 . 025

有时候，理解一个生物过程的最好方法是在它正常的时候打扰它，分析它的结果。这就是为什么美国斯隆纪念凯特琳癌症中心的研究人员使用一种突变小鼠品系作为一种手段来发现关于卵子和精子(也称为生殖细胞)减数分裂过程的新线索。他们了解了脱氧核糖核酸断裂如何导致意想不到的有害突变。了解生殖细胞中的突变是如何产生的很重要，因为它们可能导致流产和遗传疾病。相关研究成果于2021年11月17日在线发表在Cell Journal上，题目为“小鼠德语系重建热点的denovo缺失和重复”。本文作者是斯隆凯特琳癌症中心发育生物学项目成员玛丽亚贾辛博士。

在这项新的研究中，贾辛和他的团队专注于缺乏一种叫做自动取款机的基因的雄性老鼠。ATM突变与癌症有关，因为它们使细胞无法识别受损的DNA，从而积累更多的突变。在这种情况下，ATM缺陷小鼠生殖细胞中的DNA双链断裂比正常减数分裂期间发生的断裂多10倍以上。然后，他们观察这些骨折是如何修复的，或者更有可能是如何被错误修复的。

减数分裂过程中DNA的双链断裂通常通过同源重组来修复，当受损的DNA找到匹配的基因序列并将两者结合在一起时，就会发生同源重组。这有助于染色体数目的划分。然而，在缺乏自动取款机的小鼠中，双链断裂是通过一种替代的和不准确的方法修复的。在这个被称为非同源末端连接的过程中，断裂的脱氧核糖核酸末端被简单地缝合在一起。因为当ATM缺失时，会开始形成更多的断裂，这两个断裂的DNA末端可能会缝合在一起。这导致了错误，如遗传物质的缺失和复制。

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doi :10 . 1016/j . cell . 2021 . 10 . 022

在哺乳动物发育的一个谜团中，早期女性胚胎的每个细胞都会关闭其两条X染色体中的一条，只留下一条功能性X染色体。多年来，这种X染色体失活背后的机制一直模糊不清，但来自洛杉矶加州大学的研究人员在一项新的研究中朝着理解这一过程迈出了重要的一步。相关研究成果于2021年11月4日在线发表在《细胞》(Cell)杂志上，标题为“Xist细胞核局部蛋白梯度传播沉默穿越x染色体”。

在过去的三十年里，科学家们已经知道，在胚胎发育的早期阶段，X染色体失活需要一种叫做Xist的RNA分子。他们还知道数百种其他蛋白质与Xist相互作用。然而，在没有明确证据的情况下，这一领域的大多数人错误地认为，Xist的许多拷贝包裹在目标X染色体周围，或者在X染色体的不同位置不断移动，直接与染色体上1000多个基因中的每一个相互作用，诱导它们沉默。

在这项新的研究中，普拉斯和她的同事用荧光标记蛋白质分子，并使用超分辨率显微镜观察它们在X染色体上的精确位置。然后，当雌性小鼠胚胎干细胞中的X染色体失活时，研究小组能够观察到Xist和几十种相互作用蛋白质的运动。他们发现成对的Xist仅位于X染色体上的50个点，总共有100个Xist分子。

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doi :10 . 1016/j . cell . 2021 . 10 . 015

研究表明，自闭症谱系障碍(ASD)可能至少部分是由肠道菌群组成的差异引起的，这是基于某些类型的微生物在自闭症患者中更常见的观察。然而，在一项新的研究中，来自澳大利亚昆士兰大学等研究机构的研究人员实际上可能产生了相反的效果：在自闭症儿童肠道中发现的微生物物种的多样性可能是由于他们与自闭症相关的限制性饮食偏好，而不是他们的症状。相关研究成果于2021年11月11日在线发表在Cell Journal上，题目为“自闭症相关的饮食偏好中度自闭症-肠道微粒体关联”。

图片来自cell，2021，doi :10.1016/j . cell . 2021 . 10 . 015。

在这项新研究中，作者分析了247名2至17岁儿童的粪便样本。这些样本收集自99名诊断为自闭症的儿童、51名匹配的未诊断兄弟姐妹和97名不相关的未诊断儿童。分析中包括的受试者来自澳大利亚自闭症生物库和昆士兰双胞胎青少年大脑项目。

这些作者通过宏基因组测序分析了这些样本，其中宏基因组测序研究的是微生物物种的全基因组，而不是短基因条形码(如16S分析)。它还提供了基因水平的信息，而不仅仅是物种水平的信息，并提供了比16S分析更准确的微生物组成特征，其中16S分析是许多早期研究中用于将肠道微生物群与自闭症联系起来的技术。

根据他们的分析，这些作者发现有限的证据表明自闭症与微生物群直接相关。然而，他们确实发现自闭症和饮食之间有着高度显著的相关性，被诊断出的自闭症与饮食多样性少和饮食质量差有关。此外，自闭症特征(包括兴趣狭窄、社交困难和敏感性)的心理测量以及自闭症障碍和冲动/strong迫/重复行为的多基因评分也与多样性较少的饮食有关。