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標(biāo)題十一月Science期刊精華

發(fā)布時(shí)間:2016/11/15  來(lái)源: 齊一生物科技(上海)有限公司   閱讀次數(shù):259        

 
2016年11月14日/生物谷BIOON/--/生物谷BIOON/--本周又有一期新的Science期刊(2016年11月11日)發(fā)布,它有哪些精彩研究呢?讓小編一一道來(lái)。

齊一生物www.qiyibio.com)為您掌握生物技術(shù)最新動(dòng)態(tài)。

1.Science:RNAi是細(xì)胞靜止所必需的
doi:10.1126/science.aah5651
如今,在一項(xiàng)新的研究中,在美國(guó)冷泉港實(shí)驗(yàn)室教授Robert A. Martienssen的領(lǐng)導(dǎo)下,研究人員提供證據(jù)支持一種理論:所有細(xì)胞內(nèi)促進(jìn)它們復(fù)制它們的DNA的機(jī)制和能夠讓它們將它們的DNA轉(zhuǎn)錄為RNA的機(jī)制之間存在競(jìng)爭(zhēng)。Martienssen說(shuō),“它是一種不得不管理的內(nèi)在性選擇,解釋了我們的細(xì)胞機(jī)器在任何給定的時(shí)間正在做的許多事情。”
Martienssen團(tuán)隊(duì)報(bào)道的證據(jù)是作了一下改變,將關(guān)注點(diǎn)放在大多數(shù)處于沉默狀態(tài)的細(xì)胞---處于靜止?fàn)顟B(tài)的細(xì)胞---后的結(jié)果。博士后研究員Benjamin Roche開(kāi)展實(shí)驗(yàn),首次證實(shí)除非一種被稱作RNA干擾(RNAi)的表觀遺傳機(jī)制啟動(dòng)并運(yùn)行,不然大多數(shù)細(xì)胞不能夠在靜止?fàn)顟B(tài)下存活。RNAi和其他表觀遺傳過(guò)程在不改變遺傳密碼的情形下,誘導(dǎo)特異性的基因在何處和何時(shí)表達(dá)發(fā)生變化。
利用簡(jiǎn)單的粟酒裂殖酵母細(xì)胞作為一種模式系統(tǒng),研究人員發(fā)現(xiàn)缺乏RNAi的酵母細(xì)胞突變體不能夠進(jìn)入、維持或退出靜止?fàn)顟B(tài)。缺乏RNAi的酵母僅在它們處于分裂的過(guò)程中才能夠存活。
當(dāng)一種細(xì)胞退出細(xì)胞周期因而離開(kāi)繁殖狀態(tài)時(shí),它需要經(jīng)過(guò)重編程以便進(jìn)入靜止?fàn)顟B(tài)。它們的重編程部分上是通過(guò)RNAi完成的,其中RNAi通過(guò)導(dǎo)致一種RNA聚合酶物理上從雙螺旋DNA上脫離下來(lái)而讓基因發(fā)生沉默,而這種RNA聚合酶是在早些時(shí)候附著到基因組DNA上的,以便將它翻譯為編碼蛋白的mRNA。
RNA集合酶存在多種形式。在進(jìn)入細(xì)胞周期的細(xì)胞中,RNA聚合酶II的釋放也具有促進(jìn)細(xì)胞產(chǎn)生被稱作異染色質(zhì)的高度濃縮區(qū)的作用。在高等有機(jī)體中,RNAi是一種更加復(fù)雜的一旦建立這種異染色質(zhì)就對(duì)它進(jìn)行沉默的表觀遺傳復(fù)合體中的一部分。在缺乏RNAi或RNAi失去功能的細(xì)胞中,正常情形下沉默的異染色質(zhì)會(huì)被激活。
這項(xiàng)新研究證實(shí)缺乏RNAi的細(xì)胞不能夠精確地進(jìn)入或維持靜止?fàn)顟B(tài),這是因?yàn)?/span>異染色質(zhì)區(qū)域失去控制,最終殺死細(xì)胞本身。
Martienssen說(shuō),“我們通過(guò)遺傳分析發(fā)現(xiàn)RNAi不僅與形成和調(diào)節(jié)異染色質(zhì)的RNA聚合酶II相互作用,而且也發(fā)現(xiàn)在靜止細(xì)胞中,正是這種RNAi誘導(dǎo)的RNA聚合酶I---另一種在轉(zhuǎn)錄期間有活性的酶---釋放能夠讓靜止細(xì)胞維持它們的靜止?fàn)顟B(tài)。”
特別地,釋放來(lái)自rDNA占據(jù)的遺傳物質(zhì)區(qū)域中的RNA聚合酶I才是關(guān)鍵之所在。rDNA是編碼協(xié)助組成核糖體的RNA的DN段。與編碼異染色質(zhì)的DNA非常相類似的是,rDNA是高度重復(fù)性的,而且在整個(gè)基因組中存在許多拷貝。RNAi釋放來(lái)自rDNA區(qū)域的RNA聚合酶I,并且通過(guò)這樣做,阻止在維持靜止期間異染色質(zhì)過(guò)度積累。

2.Science:利用定制的淀粉樣蛋白捕獲腫瘤
doi:10.1126/science.aah4949
在研究十年之后,比利時(shí)開(kāi)光實(shí)驗(yàn)室(Belgian Switch Laboratory, VIB/KU Leuven)揭示出一種新的定制分子通過(guò)淀粉樣蛋白形成機(jī)制,抑制一種經(jīng)良好驗(yàn)證過(guò)的癌癥促進(jìn)物。這項(xiàng)研究證實(shí)淀粉樣蛋白結(jié)構(gòu)能夠被用來(lái)合理地開(kāi)發(fā)一種新類型的能夠抵抗一系列疾病的生物技術(shù)分子。下一步就是將這種突破性技術(shù)(被稱作Pept-in)轉(zhuǎn)化為給病人帶來(lái)的直接益處。
這種新技術(shù)的首個(gè)驗(yàn)證結(jié)果是vascin,即靶向一種眾所周知的癌癥靶標(biāo)的定制淀粉樣蛋白。簡(jiǎn)言之,vascin侵入細(xì)胞,誘導(dǎo)它的靶蛋白VEGFR2形成蛋白聚集物。這些聚集物是VEGFR2蛋白開(kāi)始粘附在一起的結(jié)果,從而使得該蛋白沒(méi)有功能性。鑒于VEGFR2在某些癌癥的存活中起著至關(guān)重要的作用,它的失活會(huì)殺死癌細(xì)胞和阻止腫瘤生長(zhǎng)。
Frederic Rousseau教授說(shuō),“人們能夠?qū)⑺茸鳛槔弥┲刖W(wǎng)捕獲腫瘤。通過(guò)人工模擬蛋白團(tuán)塊的形成,我們能夠抑制在幾種疾病中發(fā)揮關(guān)鍵性作用的分子。鑒于這種設(shè)計(jì)原則適合于幾乎任何一種蛋白,我們的方法可能不僅用于開(kāi)發(fā)未來(lái)的癌癥療法,而且也用于治療耐藥性感染。”

3.Science:多藥耐藥性感染在囊性纖維化患者中擴(kuò)散
doi:10.1126/science.aaf8156
在一項(xiàng)新的研究中,來(lái)自英國(guó)劍橋大學(xué)和韋爾科姆基金會(huì)桑格研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)一種在囊性纖維化(cystic fibrosis, CF)病人體內(nèi)能夠?qū)е律{性疾病的而且能夠在病人之間進(jìn)行傳播的多藥耐藥性病原菌感染正變得越來(lái)越致命。
作為一種多藥耐藥性的分枝桿菌物種,膿腫分枝桿菌(Mycobacterium abscessus)最近日漸成為CF病人和其他肺病病人的一種重要的全球威脅。它能夠?qū)е乱环N嚴(yán)重的肺炎,而這種肺炎導(dǎo)致肺部發(fā)生加快的炎性損傷,而且可能阻止安全的肺部移植。它也是非常難以治療的。 
如今,通過(guò)對(duì)來(lái)自歐洲、美國(guó)和澳大利亞的517名CF病人的1000多種分枝桿菌分離株進(jìn)行全基因組測(cè)序,研究人員證實(shí)絕大多數(shù)CF病人感染上已在全球擴(kuò)散的膿腫分枝桿菌的可傳播性菌株。進(jìn)一步分析提示著在醫(yī)院內(nèi),這種感染可能是通過(guò)污染的表面和通過(guò)空氣進(jìn)行傳播的。這對(duì)醫(yī)院的感染控制措施造成潛在嚴(yán)重性的挑戰(zhàn)。
利用基于細(xì)胞的模型和小鼠模型,研究人員證實(shí)這種最近出現(xiàn)的分枝桿菌具有更強(qiáng)的毒性,可能導(dǎo)致病人患上更加嚴(yán)重的疾病。

4.Science:你的出生年份可預(yù)測(cè)獲得流感傳染病的幾率
doi:10.1126/science.aag1322

在一項(xiàng)新的研究中,來(lái)自美國(guó)圖森市亞利桑那大學(xué)和加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員發(fā)現(xiàn),你的出生年份可在一定程度上預(yù)測(cè)你在一種動(dòng)物起源的流感病毒爆發(fā)中如何可能患上嚴(yán)重性疾病或死亡。
研究人員研究了兩種禽流感病毒:H5N1和H7N9,其中每種病毒已導(dǎo)致上百人患上嚴(yán)重性疾病或死亡。這兩種病毒引發(fā)全球擔(dān)憂,這是因?yàn)樗鼈兛赡茉谀硞(gè)時(shí)間點(diǎn)上獲得突變,從而允許它們不僅輕松地從禽類跳躍到人體中,而且在人宿主之間快速地?cái)U(kuò)散。
通過(guò)分析因這兩種病毒毒株感染導(dǎo)致的流感而患上嚴(yán)重性疾病或死亡的每個(gè)已知的病例,研究人員發(fā)現(xiàn)一個(gè)人當(dāng)在小孩時(shí)在他或她首次感染上流感病毒期間碰巧接觸到哪種人流感病毒毒株會(huì)決定著他或她在未來(lái)的感染中,將抵抗哪種新的禽流感病毒毒株。這種“免疫印跡(immunological imprinting)”效應(yīng)似乎僅僅依賴于在生命中第一次接觸到的流感病毒,而且也是難以逆轉(zhuǎn)的。
當(dāng)一個(gè)人首次接觸到流感病毒時(shí),免疫系統(tǒng)制造靶向血凝素(hemagglutinin)的抗體,其中血凝素是一種形似棒棒糖的受體蛋白,從流感病毒表面上延伸出來(lái)。正如棒棒糖具有不同的顏色和不同的味道,不同的流感病毒彼此之間在它們血凝素上存在差異。但是18種已知的甲型流感病毒血凝素亞型可分為僅僅兩種主要的類型。
所有的18種甲型流感病毒血凝素亞型在非人的宿主(主要是鳥(niǎo)類)中傳播。但是在過(guò)去的一個(gè)世紀(jì)里,僅有三種亞型---H1、H2和H3---在人類中傳播。在此之前,還沒(méi)有方法預(yù)測(cè)這18種亞型中哪種可能通過(guò)成功地從動(dòng)物跳到人類中而導(dǎo)致下次流感流行病,以及哪些年齡組的人將在這種流行病中最為危險(xiǎn)。這項(xiàng)新研究通過(guò)揭示出免疫交叉保護(hù)似乎存在于甲型流感病毒進(jìn)化樹(shù)的每個(gè)主要的分支中。一種分支包括人H1病毒、人H2病毒和禽H5病毒,而另一種分支包括人H3病毒和禽H7病毒。
在棒棒糖的比喻中,在二十世紀(jì)六十年代晚期之前出生的人在小孩時(shí)接觸到“藍(lán)色棒棒糖”流感病毒:H1或H2。研究人員發(fā)現(xiàn)這些年齡大的人群很少感染上禽流感病毒H5N1(具有相同的“藍(lán)色”血凝素),但是經(jīng)常死于“橙色”禽流感病毒H7N9感染。在二十世紀(jì)六十年代晚期之后出生的在小孩時(shí)接觸到“橙色棒棒糖”流感病毒H3的人表現(xiàn)出類似的情形:他們不會(huì)感染上H7N9,但是當(dāng)接觸到與他們童年時(shí)的接觸不相匹配的H5流感病毒時(shí),會(huì)遭受嚴(yán)重性疾病或死亡。
在這項(xiàng)新的研究中,Worobey和共同作者們不僅證實(shí)如果病人接觸到的流感病毒與他們?cè)谛『r(shí)接觸到的相匹配的話,那么就存在75%的嚴(yán)重性疾病抵抗率和80%的死亡抵抗率,而且人們能夠利用這種信息對(duì)H5N1、H7N9和未來(lái)流行病的其他潛在病因進(jìn)行預(yù)測(cè)。 
基于這些發(fā)現(xiàn),Worobey說(shuō),未來(lái)的研究應(yīng)當(dāng)試圖闡明這種免疫印跡背后的確切機(jī)制,并且發(fā)現(xiàn)利用疫苗對(duì)它加以修飾的可能方法。

5.Science:蛋白AIM2控制輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡和組織損傷
doi:10.1126/science.aaf7532
電離輻射主動(dòng)地殺死分裂細(xì)胞,如在腸道和骨髓中的那些細(xì)胞。在一項(xiàng)新的研究中,Hu等人發(fā)現(xiàn)蛋白AIM2在輻射誘導(dǎo)的組織損傷中發(fā)揮著一種病理學(xué)作用。AIM2因在檢測(cè)細(xì)胞質(zhì)中的雙鏈DNA和提醒機(jī)體發(fā)生感染中發(fā)揮的作用而為人所知。它似乎表明AIM2也檢測(cè)輻射導(dǎo)致的DNA損傷,隨后觸發(fā)腸道上皮細(xì)胞和骨髓細(xì)胞死亡。AIM2缺乏讓小鼠免受輻射誘導(dǎo)的胃腸道綜合征和造血功能障礙。

6.Science:揭示大鼠軀體感覺(jué)皮質(zhì)中的發(fā)癢神經(jīng)關(guān)聯(lián)性
doi:10.1126/science.aah5114

發(fā)癢的神經(jīng)關(guān)聯(lián)性是什么?當(dāng)Ishiyama和Brecht讓大鼠發(fā)癢時(shí),這些動(dòng)物產(chǎn)生噪聲和其他歡快的反應(yīng)。在發(fā)癢期間,這些作者們觀察到在對(duì)應(yīng)于大鼠軀干的深層軀體感覺(jué)皮質(zhì)中觀察到神經(jīng)細(xì)胞活性。再者,對(duì)這個(gè)腦區(qū)域進(jìn)行微刺激會(huì)觸發(fā)相同的行為。正如在人體中的那樣,情緒能夠調(diào)節(jié)這種神經(jīng)元活性。焦慮誘導(dǎo)的情緒抑制這些神經(jīng)元放電,因而大鼠不再發(fā)癢。

7.Science:英國(guó)島嶼上的紅松鼠被麻風(fēng)桿菌感染
doi:10.1126/science.aah3783; doi:10.1126/science.aal0145
除了美洲的犰狳之外,麻風(fēng)感染被認(rèn)為幾乎僅局限于人類。Avanzi等人研究了不列顛群島紅松鼠面部和四肢上的疣生長(zhǎng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種導(dǎo)致麻風(fēng)的有機(jī)體物種應(yīng)該受責(zé)備。在英國(guó)南方白浪島上的松鼠群體中的麻風(fēng)分枝桿菌(Mycobacterium leprae)起源自一種中世紀(jì)人類菌株。彌漫性麻風(fēng)分枝桿菌(M. lepromatosis)是在來(lái)自英國(guó)其他地方和愛(ài)爾蘭的紅松鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的。經(jīng)證實(shí)盡管存在可獲得的藥物,但是人類麻風(fēng)很難根除?赡芷渌囊吧鷦(dòng)物物種也是這種頑固疾病的儲(chǔ)藏所。 

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