2023年8月份即將結(jié)束，8月份Cell期刊又有哪些亮點(diǎn)研究值得學(xué)習(xí)呢？小編對(duì)此進(jìn)行了整理，與各位分享。
1.兩篇Cell和兩篇Cancer Cell揭示驅(qū)動(dòng)多種癌癥生長的關(guān)鍵蛋白及其調(diào)控方式
doi:10.1016/j.cell.2023.07.014; doi:10.1016/j.cell.2023.07.013; doi:10.1016/j.ccell.2023.07.013; doi:10.1016/j.ccell.2023.06.009
在四項(xiàng)新的研究中，來自美國華盛頓大學(xué)、布羅德研究所、楊百翰大學(xué)和世界各地其他機(jī)構(gòu)的研究人員的領(lǐng)導(dǎo)下，臨床蛋白質(zhì)組腫瘤分析聯(lián)盟（Clinical Proteomic Tumor Analysis Consortium）研究了驅(qū)動(dòng)癌癥的關(guān)鍵蛋白及其調(diào)控方式。他們完成了對(duì)多種腫瘤類型中驅(qū)動(dòng)癌癥的蛋白的深入分析，而這些信息僅靠基因組測序是無法評(píng)估的。了解了蛋白在癌細(xì)胞中的運(yùn)作方式，就有望開發(fā)出阻斷驅(qū)動(dòng)癌癥生長的關(guān)鍵蛋白的新療法，或觸發(fā)對(duì)癌細(xì)胞產(chǎn)生的異常蛋白的免疫反應(yīng)的療法。相關(guān)研究結(jié)果于2023年8月14日發(fā)表在Cell期刊和Cancer Cell期刊的四篇論文中，論文標(biāo)題分別為“Pan-cancer proteogenomics connects oncogenic drivers to functional states”、“Pan-cancer analysis of post-translational modifications reveals shared patterns of protein regulation”、“Integrative multi-omic cancer profiling reveals DNA methylation patterns associated with therapeutic vulnerability and cell-of-origin”和“Proteogenomic data and resources for pan-cancer analysis”。
圖片來自Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.07.014。
華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)教授Li Ding博士說，“在我們開發(fā)更好的癌癥療法的努力中，這種對(duì)驅(qū)動(dòng)腫瘤生長的蛋白的新分析是繼癌癥基因組測序之后的下一步。通過過去的癌細(xì)胞基因組測序工作，我們確定了近 300 個(gè)驅(qū)動(dòng)癌癥的基因。如今，我們正在研究這些癌基因啟動(dòng)的機(jī)制的細(xì)節(jié)---它們所產(chǎn)生的蛋白及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上進(jìn)行著導(dǎo)致細(xì)胞分裂失控的工作。我們希望這項(xiàng)分析能成為癌癥研究人員開發(fā)多種腫瘤類型新療法的重要資源?！?/p>
這些作者分析了涉及10種不同類型癌癥的約1萬種蛋白。Ding強(qiáng)調(diào)了大量數(shù)據(jù)在這類分析中的重要性；其中許多重要的癌癥驅(qū)動(dòng)蛋白在任何一種癌癥中都很罕見，如果對(duì)每種腫瘤類型進(jìn)行單獨(dú)研究，就不可能發(fā)現(xiàn)這些蛋白。這項(xiàng)分析包括兩種不同類型的肺癌以及結(jié)直腸癌、卵巢癌、腎癌、頭頸癌、子宮癌、胰腺癌、乳腺癌和腦癌。
Ding說，“許多導(dǎo)致癌癥的蛋白存在于多種腫瘤類型中，但出現(xiàn)頻率很低。當(dāng)我們對(duì)多種癌癥類型進(jìn)行綜合分析時(shí)，我們就能提高檢測導(dǎo)致癌癥生長和擴(kuò)散的重要蛋白的能力。這種綜合分析還能讓我們找出驅(qū)動(dòng)不同類型癌癥的主要共同機(jī)制?！?/p>
2.Cell：重大進(jìn)展！一種切割宿主細(xì)胞ATP的免疫策略可以保護(hù)細(xì)菌和更高級(jí)的生物免受病毒感染
doi:10.1016/j.cell.2023.07.020
盡管用 ATP 分子給細(xì)胞儲(chǔ)存能量至關(guān)重要，但是如今人們發(fā)現(xiàn)，讓它們釋放能量也同樣重要，甚至可以挽救生命。在一項(xiàng)新的研究中，來自以色列魏茨曼科學(xué)研究所的研究人員描述了一種新的蛋白家族，該蛋白家族的成員能夠消耗細(xì)胞的能量，從而保護(hù)細(xì)胞免受入侵者的傷害。他們發(fā)現(xiàn)這種以前未知的免疫機(jī)制并不僅僅存在于單細(xì)胞生物中。這種機(jī)制在10多億年的進(jìn)化過程中是保守性的，從珊瑚到蜜蜂在內(nèi)的許多生物都利用它。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2023年8月17日的Cell期刊上，論文標(biāo)題為“A conserved family of immune effectors cleaves cellular ATP upon viral infection”。
圖片來自Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.07.020。
在這項(xiàng)新的研究中，這些作者重點(diǎn)研究了一個(gè)引起他們注意的基因---它神秘地使噬菌體自我復(fù)制和感染菌落其他部分的能力失效。他們發(fā)現(xiàn)，這個(gè)神秘的基因編碼一種蛋白，該蛋白能切割并永久性地破壞 ATP 分子，從而使入侵的噬菌體無法獲得自我復(fù)制所需的能量。這就是一種有效的免疫策略。他們推斷，該基因在細(xì)菌免疫系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用：如果沒有該基因，感染細(xì)菌的噬菌體的復(fù)制速度會(huì)快100倍。
Sorek實(shí)驗(yàn)室研究員Fran?ois Rousset博士說，“降低細(xì)胞中的 ATP 水平是一種簡單而高明的策略。噬菌體在沒有能量的情況下無法復(fù)制，而細(xì)菌在任何情況下都會(huì)受到感染并即將死亡，因此最好是耗盡自己的能量，防止噬菌體復(fù)制并擴(kuò)散到菌落的其他部分?！?/p>
這些作者還發(fā)現(xiàn)，在某些情況下，耗盡 ATP 會(huì)影響噬菌體的控制系統(tǒng)，使這種控制系統(tǒng)在有機(jī)會(huì)復(fù)制之前過早地破壞細(xì)菌細(xì)胞膜。這就避免了對(duì)菌落造成更大范圍的破壞。令人吃驚的是，這種策略比人們想象的要普遍得多。他們掃描了數(shù)萬種細(xì)菌的基因組數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)了 1000 多個(gè)以類似方式起作用的免疫基因。
doi:10.1016/j.cell.2023.07.027
大多數(shù)人到了中年都會(huì)出現(xiàn)記憶力和認(rèn)知能力減退，但科學(xué)家們并不清楚大腦中發(fā)生的導(dǎo)致這種情況的分子變化。如今，在一項(xiàng)以小鼠為對(duì)象的新研究中，來自美國斯坦福大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)的研究人員確定最明顯的變化發(fā)生在白質(zhì)（white matter）中，其中白質(zhì)是一種神經(jīng)系統(tǒng)組織，是在大腦中傳遞信號(hào)不可或缺的部分。他們還研究了兩種影響大腦某些區(qū)域的治療方法---限制熱量攝入和輸注年輕小鼠的血漿，而來自年輕小鼠的血漿似乎能減緩與年齡有關(guān)的衰退。相關(guān)研究結(jié)果于2023年8月16日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Atlas of the aging mouse brain reveals white matter as vulnerable foci”。
圖片來自Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.07.027。
這些作者對(duì)59只3至27個(gè)月大的雌性和雄性小鼠大腦兩個(gè)半球的15個(gè)區(qū)域進(jìn)行了取樣。他們對(duì)小鼠大腦每個(gè)區(qū)域中發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞表達(dá)的重要基因進(jìn)行了鑒定和排序。他們確定了 82 個(gè)基因，這些基因在 10 個(gè)或更多區(qū)域中經(jīng)常出現(xiàn)且濃度各不相同。他們利用這些基因制定了一個(gè)共同的衰老評(píng)分，評(píng)估大腦不同區(qū)域的基因活動(dòng)如何隨著年齡的增長而變化。
這些作者發(fā)現(xiàn)，在 12 個(gè)月和 18 個(gè)月大的小鼠中，白質(zhì)的基因表達(dá)變化最早也最明顯，其中白質(zhì)位于大腦深部，含有受白色髓鞘保護(hù)的神經(jīng)纖維。根據(jù)Wyss-Coray的說法，這些小鼠的年齡（以鼠年計(jì)算）與 50 多歲的人差不多。
4.Cell：中國科大朱書課題組揭示蛋白Gasdermin D在小腸對(duì)食物的免疫耐受中的作用
doi:10.1016/j.cell.2023.05.027
腸上皮細(xì)胞（intestinal epithelial cell）是宿主細(xì)胞與大量外來抗原之間的主要屏障；目前還不清楚腸上皮細(xì)胞如何誘導(dǎo)針對(duì)病原體的保護(hù)性免疫，同時(shí)保持對(duì)食物的免疫耐受。在一項(xiàng)新的研究中，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授朱書（Zhu Shu）課題組闡明了蛋白Gasdermin D（GSDMD）在小腸對(duì)食物的免疫耐受中的作用。相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Gasdermin D licenses MHCII induction to maintain food tolerance in small intestine”。
GSDMD是引發(fā)細(xì)胞焦亡（pyroptosis）的蛋白，引起了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。當(dāng)細(xì)胞受到病原體相關(guān)分子模式（pathogen-associated molecular pattern, PAMP）或損傷相關(guān)分子模式（damage-associated molecular pattern, DAMP）的刺激時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)受體會(huì)激活caspase-1/4/5/8/11，導(dǎo)致GSDMD的N端裂解并生成p30片段，從而引發(fā)細(xì)胞裂解，并通過炎性體（inflammasome）的形成引發(fā)細(xì)胞焦亡和炎癥因子的釋放。
圖片來自Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.05.027。
這些功能主要是在探索髓系細(xì)胞（myeloid cell）時(shí)發(fā)現(xiàn)的，而 GSDMD 在生理?xiàng)l件下廣泛表達(dá)于多種組織和器官，包括這種蛋白作為 gasdermin 家族成員高度表達(dá)的小腸。GSDMD的非細(xì)胞焦亡功能及其在腸道中的特殊生理作用需要進(jìn)一步探索。
在這項(xiàng)新的研究中，朱書課題組對(duì)生理?xiàng)l件下不同組織細(xì)胞中的 GSDMD 進(jìn)行了蛋白印跡分析。他們發(fā)現(xiàn)，只有小腸中的腸上皮細(xì)胞顯示出一種獨(dú)特的約 13kD 片段。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)該片段源自 GSDMD 的 N 端，在 GSDMD 的 D88 處被 Caspase-3/7 切割。他們發(fā)現(xiàn)，這種13-kD N 端片段會(huì)轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核，并誘導(dǎo)小腸上段中的腸上皮細(xì)胞進(jìn)行MHCII 分子轉(zhuǎn)錄。
5.Cell：成功在小鼠體內(nèi)構(gòu)建出人源化肝臟，有望揭示慢性肝病的根源
doi:10.1016/j.cell.2023.07.017
在一項(xiàng)新的研究中，來自美國耶魯大學(xué)的研究人員在活體小鼠體內(nèi)構(gòu)建出功能性“人源化（humanized）”肝臟，這將有助于科學(xué)家們找到調(diào)節(jié)膽固醇水平的人體特異性機(jī)制，并有可能治療困擾美國數(shù)千萬人的慢性肝病。相關(guān)研究結(jié)果于2023年8月9日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Humanized mouse liver reveals endothelial control of essential hepatic metabolic functions”。
圖片來自Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.07.017。
在這項(xiàng)新的研究中，F(xiàn)lavell實(shí)驗(yàn)室副研究員Eleanna Kaffe領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，利用來自人類肝臟的非實(shí)質(zhì)細(xì)胞（non-parenchymal cell, NPC）---包括人體免疫細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和星形細(xì)胞---和稱為肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞（hepatocyte）的成熟細(xì)胞，在小鼠模型中構(gòu)建出完整的人類肝臟。這些作者說，這種人源化肝臟發(fā)育成與健康人肝臟相似的大小調(diào)整形狀，并具有相似的細(xì)胞功能。他們報(bào)告說，這種人源化肝臟中的細(xì)胞功能也可以通過操作來模擬人類肝纖維化和非酒精性肝病。
這些作者還發(fā)現(xiàn)，肝臟的基本代謝受肝臟內(nèi)皮細(xì)胞活動(dòng)的控制，而肝臟內(nèi)皮細(xì)胞排列在為肝臟供血的血管上。他們說，這些肝臟內(nèi)皮細(xì)胞會(huì)分泌一種叫做Wnt的信號(hào)分子，它能調(diào)節(jié)膽固醇向肝細(xì)胞的運(yùn)輸，以合成膽汁酸。膽固醇向肝細(xì)胞的運(yùn)輸是降低人體血液中過量膽固醇水平的一個(gè)重要機(jī)制。
doi:10.1016/j.cell.2023.07.001
在一項(xiàng)新的研究中，來自新加坡國立大學(xué)和英國帝國理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌傳播它們的基因的一種新方式，這種方式使細(xì)菌的進(jìn)化速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人們以前的理解。這一新見解可能有助于科學(xué)家們更好地理解致病細(xì)菌如何進(jìn)化并變得毒性越來越強(qiáng)、對(duì)抗生素越來越耐藥。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2023年8月3日的Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Dual pathogenicity island transfer by piggybacking lateral transduction”。論文通訊作者為新加坡國立大學(xué)醫(yī)學(xué)院微生物學(xué)與免疫學(xué)系助理教授John Chen博士和帝國理工學(xué)院傳染病系教授José R. Penadés博士。
圖片來自Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.07.001。
目前，已知的轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制有三種：普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalized transduction）、局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（specialized transduction）和側(cè)向轉(zhuǎn)導(dǎo)（lateral transduction）。側(cè)向轉(zhuǎn)導(dǎo)也是由同一組研究人員在 2018 年發(fā)現(xiàn)的（Science, 2018, doi:10.1126/science.aat5867，詳細(xì)報(bào)道參見生物谷新聞：Science：重磅！發(fā)現(xiàn)第三種迄今為止最為有效的細(xì)菌抗生素耐藥性獲得途徑---側(cè)向轉(zhuǎn)導(dǎo)），其效率至少是下一個(gè)最強(qiáng)大的轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制---普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)---的1000倍。
這種新的轉(zhuǎn)導(dǎo)過程被稱為側(cè)向共轉(zhuǎn)導(dǎo)（lateral cotransduction），這種細(xì)菌進(jìn)化新頻率和速度背后的設(shè)計(jì)師是金黃色葡萄球菌致病性島（Staphylococcus aureus pathogenicity island, SaPI）。SaPI是一種利用和寄生噬菌體的自私DNA元件，通常被發(fā)現(xiàn)整合在金黃色葡萄球菌分離株的染色體中。
這種新發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)導(dǎo)過程---側(cè)向共轉(zhuǎn)導(dǎo)---在效率上可與側(cè)向轉(zhuǎn)導(dǎo)相媲美，但在多功能性和復(fù)雜性上卻超過了后者。據(jù)了解，側(cè)向轉(zhuǎn)導(dǎo)只發(fā)生在細(xì)菌基因組中的休眠噬菌體被重新激活并在溶菌周期（lytic cycle）中開始增殖的時(shí)候，而側(cè)向共轉(zhuǎn)導(dǎo)則可能發(fā)生在休眠噬菌體重新激活過程和感染新細(xì)菌細(xì)胞的過程中。
此外，與犧牲自身基因來傳遞細(xì)菌宿主 DNA 的噬菌體不同，SaPI可以通過側(cè)向共轉(zhuǎn)導(dǎo)將自身與細(xì)菌 DNA 完全完整地傳遞。這種非凡的能力使它們能夠永久地重復(fù)這一過程，從而大大提高了傳播細(xì)菌基因的效力和效率。
7.Cell：我國科學(xué)家揭雌配子控制開花植物受精恢復(fù)的新機(jī)制
doi:10.1016/j.cell.2023.06.024
在一項(xiàng)新的研究中，由中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所的李紅菊（Li Hongju）博士領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)揭示了開花植物的雌配子通過分泌花粉管吸引分子來控制受精恢復(fù)。他們探討了為什么胚珠（ovule）在雙受精失敗后仍能繼續(xù)吸引花粉管，也為一些植物物種在進(jìn)化過程中失去助細(xì)胞（synergid cell）后的生存提供了分子線索。相關(guān)研究結(jié)果于2023年7月28日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Central-cell-produced attractants control fertilization recovery”。
受精產(chǎn)生種子對(duì)植物繁殖和種子作物產(chǎn)量至關(guān)重要。早在1904年，植物學(xué)家們就觀察到一個(gè)有趣的現(xiàn)象，即一個(gè)胚珠內(nèi)會(huì)有多個(gè)花粉管。這個(gè)被稱為“受精恢復(fù)（fertilization recovery）”的過程被認(rèn)為是受精失敗造成的。據(jù)推測，這種受精失敗會(huì)引發(fā)額外花粉管的吸引，從而通過引入更多雄配子來挽救受精過程。然而，它的內(nèi)在機(jī)制并未得到解釋。
圖片來自Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.06.024。
一般來說，開花植物（也稱被子植物）的胚囊包含兩個(gè)助細(xì)胞、兩個(gè)雌配子（即一個(gè)卵細(xì)胞和一個(gè)中央細(xì)胞）和三個(gè)反足細(xì)胞（antipodal cell）。在過去的二十年中，越來越多的證據(jù)表明助細(xì)胞在分泌花粉管吸引分子從而促進(jìn)成功受精方面起著至關(guān)重要的作用。科學(xué)家們已經(jīng)提出，如果第一個(gè)助細(xì)胞未能吸引到含有兩個(gè)可育雄配子的花粉管，這兩個(gè)助細(xì)胞會(huì)給植物第二次恢復(fù)受精的機(jī)會(huì)。
然而，李紅菊研究團(tuán)隊(duì)最近的研究已表明，擬南芥胚珠在實(shí)驗(yàn)中去掉了兩個(gè)助細(xì)胞后，仍能吸引花粉管并結(jié)出種子。這一觀察結(jié)果表明，存在另一種受精恢復(fù)機(jī)制。
李紅菊和楊維才（Yang Weicai）研究團(tuán)隊(duì)之前的一項(xiàng)研究已表明中央細(xì)胞作為胚乳的前體，對(duì)花粉管的吸引也至關(guān)重要。為了研究中央細(xì)胞能否分泌花粉管吸引分子，這些作者測量了中央細(xì)胞中表達(dá)的百余種分泌肽的花粉管吸引活性。他們最終發(fā)現(xiàn)，其中的兩種肽---SALVAGER1（SAL1）和SAL2---具有花粉管吸引活性，并能與花粉管質(zhì)膜結(jié)合。
8.Cell：新研究在小鼠體內(nèi)確定了5種結(jié)腸神經(jīng)元亞型
doi:10.1016/j.cell.2023.07.007
腸道與大腦之間的聯(lián)系是一個(gè)復(fù)雜的雙向信號(hào)級(jí)聯(lián)，負(fù)責(zé)維持消化系統(tǒng)的正常工作，一旦它出現(xiàn)崩潰就會(huì)造成問題。這個(gè)腸道-大腦軸的一個(gè)關(guān)鍵部分是結(jié)腸，它從食物中提取水分和營養(yǎng)，并將廢物排出體外。這一關(guān)鍵器官與一系列腸胃疾病有關(guān)，包括便秘、腹瀉、疼痛和炎癥。
如今，在一項(xiàng)新的研究中，來自美國哈佛醫(yī)學(xué)院的研究人員首次確定了小鼠結(jié)腸中五種不同亞型的感覺神經(jīng)元，它們向大腦傳遞信號(hào)。他們發(fā)現(xiàn)，一些感覺神經(jīng)元專門感知溫和的力量，如物質(zhì)在結(jié)腸中移動(dòng)，而另一些感覺神經(jīng)元?jiǎng)t感知更強(qiáng)烈的力量，如疼痛。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2023年8月3日的Cell期刊上，論文標(biāo)題為“DRG afferents that mediate physiologic and pathologic mechanosensation from the distal colon”。
這些作者說，如果他們的發(fā)現(xiàn)在人類身上得到證實(shí)，將有助于科學(xué)家們開發(fā)出更有效的療法，來治療這種結(jié)腸-大腦感應(yīng)系統(tǒng)出錯(cuò)時(shí)產(chǎn)生的病癥。
論文第一作者、哈佛醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)研究員Rachel Wolfson說，“患者經(jīng)常抱怨胃腸道系統(tǒng)的感覺和疼痛，但我們對(duì)支配腸道并使我們對(duì)不同刺激作出反應(yīng)的感覺神經(jīng)元知之甚少?！?/p>
9.Cell：新研究有望預(yù)測高級(jí)別漿液性卵巢癌是否對(duì)標(biāo)準(zhǔn)療法產(chǎn)生抵抗性
doi:10.1016/j.cell.2023.07.004
盡管手術(shù)和化療取得了進(jìn)步，但某些類型卵巢癌患者的存活率幾十年來并沒有顯著變化。這意味著一些卵巢癌患者接受的治療不起作用，因?yàn)樵谥委熐安⒉磺宄男┠[瘤會(huì)有反應(yīng)。
圖片來自Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.07.004。
在一項(xiàng)新的研究中，來自美國弗雷德-哈欽森癌癥中心和溫思羅普-洛克菲勒癌癥研究所的研究人員為一種潛在的診斷方法指明了方向，這種診斷方法一旦應(yīng)用于臨床，就能確定哪些類型的卵巢癌患者會(huì)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)療法產(chǎn)生抵抗性，或者說無反應(yīng)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2023年8月3日的Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Proteogenomic analysis of chemo-refractory high-grade serous ovarian cancer”。
論文共同通訊作者、弗雷德-哈欽森癌癥中心的Amanda Paulovich博士說，“我們?nèi)缃裼辛艘环N潛在的64蛋白預(yù)測因子（64-protein predictor），它能在患者接受治療前，以極高的特異性識(shí)別出約35%的難治性疾病患者。如果我們能識(shí)別出對(duì)標(biāo)準(zhǔn)治療不太可能有反應(yīng)的患者，臨床醫(yī)生就可能幫助他們接受臨床試驗(yàn)?！?/p>
10.Cell：弱結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子在協(xié)同作用時(shí)效果更好
doi:10.1016/j.cell.2023.07.012
生物工程學(xué)家可以定制細(xì)胞基因組，從而構(gòu)建出抗擊疾病的“細(xì)胞療法”，但他們發(fā)現(xiàn)很難設(shè)計(jì)出能夠激活經(jīng)過生物工程改造的基因而不會(huì)偶爾激活細(xì)胞中的某些天然基因的專門激活蛋白：轉(zhuǎn)錄因子（transcription factor）。
在一項(xiàng)新的研究中，來自美國萊斯大學(xué)、波士頓大學(xué)、哈佛醫(yī)學(xué)院、達(dá)特茅斯學(xué)院和哈佛大學(xué)威斯研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)他們可以使用一種從自然中獲得提示的方法來消除這種“脫靶”基因激活。相關(guān)研究結(jié)果于2023年8月7日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Cooperative assembly confers regulatory specificity and long-term genetic circuit stability”。
圖片來自Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.07.012。
為了確保弱結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子在被調(diào)用時(shí)能激活靶基因，Bashor、Khalil及其同事們采用了一種叫做協(xié)同組裝（cooperative assembly）的現(xiàn)象。在他們的細(xì)胞中，一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子只有首先與一個(gè)或多個(gè)其他轉(zhuǎn)錄因子合并形成一個(gè)大型蛋白復(fù)合物，才能激活它的靶基因。這種組裝好的蛋白復(fù)合物作為一個(gè)整體，激活靶基因。
Bashor說，“我們的設(shè)計(jì)使它們作為一個(gè)群體變得強(qiáng)大，但單獨(dú)存在時(shí)結(jié)合能力卻很弱。這確保了在它們聚集在一起時(shí)才能激活的基因是基因回路中的基因。這樣做的結(jié)果是，基因回路既能正常工作，又能'穩(wěn)定’并長期存在于細(xì)胞中?！保ㄉ锕?Bioon.com
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