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艾科试剂:2016年4月15日Science期刊精华


 
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By : 艾科试剂   |  2016-04-21

在一项新的研究中,来自美国加州理工学院的生物化学助理教授André Hoelz及其研究团队成功地构建出有史以来最为详细的核孔复合体(nuclear pore complex, NPC)对称性核心的三维结构图,其中NPC控制着哪些分子能够进出细胞中含DNA的细胞核。相关研究结果作为封面文章发表在2016年4月15日那期Science期刊上,论文标题为“Architecture of the symmetric core of the nuclear pore”。

核孔是由三层环组成的:面向细胞核的核质环(nuclear ring, 也被称作内环),面向细胞质的胞质环(cytoplasmic ring, 也被称作外环),以及位于这两个环之间的中央孔(central pore)。核质环、胞质环和中央孔组成核孔的对称性核心(symmetric core)。核孔还含有非对称性的结构,如从胞质环向细胞质外延伸的胞质丝(cytoplasmic filament)和从核质环向细胞核内延伸的核篮(nuclear basket)。

通过能够将这些通过低温电子断层扫描技术(electron cryotomography)---在这种技术中,立即冻存分离出的完整细胞核,这样它们的结构和分子被封锁在原位,然后利用透射电子显微镜产生二维结构图,而这些二维结构图能够被重组装为三维结构图---获得的晶体结构拼装在一起从而重建完整的人NPC,Hoelz说,“我们首次填补用于提供整体形状的低分辨率电子显微重建图和用于提供所有原子精确定位的高分辨率晶体结构图之间的分辨率差距。”(Science, 15 April 2015, doi:10.1126/science.aaf1015)

2. Science:揭示出核孔内环分子结构
在一项新的研究中,来自欧洲分子生物学实验室(EMBL)的研究人员着重关注核孔复合体(nuclear pore complex, NPC)。相关研究结果发表在2016年4月15日那期Science期刊上,论文标题为“Molecular architecture of the inner ring scaffold of the human nuclear pore complex”。论文第一作者为Jan Kosinski、Shyamal Mosalaganti和Alexander von Appen。

核孔是进入细胞核的通道。一个典型的细胞含有上百个这样的核孔,这些核孔在控制每分钟成百上千个分子进出细胞核中发挥着至关重要的作用。核孔也被很多病毒用来将它们的遗传物质注射进宿主细胞核中,而且已知当细胞发生癌变时,它们发生改变,因此了解它们如何工作是很重要的。

论文通信作者、EMBL科学家Martin Beck说,“核孔是人细胞中最大的最为复杂的蛋白复合体。我们如今理解它是如何组装的。这是理解核孔在癌症中、衰老期间和其他情形下实际上到底发生什么方面迈出非常重要的第一步。”

核孔是由三层环组成的:面向细胞核的核质环(nuclear ring, 也被称作内环),面向细胞质的胞质环(cytoplasmic ring, 也被称作外环),以及位于这两个环之间的中央孔(central pore)。在此之前,科学家们已经知道如何将形成核质环和胞质环中的不同构造块组装在一起。如今,Martin研究团队成功地将形成内环中的构造块(或者说组件,组分)组装在一起。

在EMBL利用低温电子显微技术研究内环的Shyamal Mosalaganti说,“令人吃惊的是,我们发现尽管内环是由不同的构造块组成的,但是它具有与其他的两个环一样的基础结构。这是利用简单的原则构建出来的非常复杂的结构。我们能够做到这一点,是因为我们将许多种不同的技术---分子建模、交联质谱(cross-linking mass spectrometry)和冷冻电子断层(cryo-electron tomography)---结合在一起,从而获得内环的复合结构。”(Science, 15 April 2015, doi:10.1126/science.aaf0643)

3.Science:神奇!与过敏症相关联的T细胞也能促进组织再生!

在一项新的研究中,来自美国约翰霍普金斯大学和肯尼迪-克里格研究所(Kennedy Krieger Institute)的研究人员报道,与过敏症相关联的免疫细胞当与生物材料支架(biomaterial scaffold)配合使用时会直接让小鼠肌肉损伤愈合。这一发现进一步证明免疫系统不仅在抵抗传染性疾病和其他疾病中发挥着关键作用,而且也在损伤后启动愈合过程中发挥着关键作用。研究人员也指出这些设计出的生物材料支架与免疫细胞“形成搭档”时能够更加有效地促进愈合。相关研究结果发表在2016年4月15日那期Science期刊上,论文标题为“Developing a pro-regenerative biomaterial scaffold microenvironment requires T helper 2 cells”。

为了更多地了解所涉及的免疫细胞及其它们的免疫反应,研究人员通过外科手术切除小鼠大腿肌肉中的一部分,然后植入已知促进动物伤口愈合的支架。一个星期后,含有支架的伤口位点要比没有支架的伤口位点拥有更多的白细胞,而且许多白细胞大量产生一种化学信号分子:白细胞介素-4(IL-4),这种信号分子通常是由所谓的2型辅助性T细胞(type 2 helper T cell, Th2细胞)所产生的。

为了观察这些细胞可能发挥什么作用,研究人员利用经过基因改造缺乏T细胞的小鼠开展同样的实验,结果发现它们的伤口不能产生白细胞介素,也不能像正常小鼠那样愈合。进一步的研究揭示出在伤口位点,Th2细胞激活和教导另一种类型的被称作巨噬细胞的免疫细胞。

之前的研究提示着巨噬细胞的几种关键的愈合作用:清除死亡或受损的细胞和其他碎片,招募和支持成体干细胞再生组织,以及促进新的血管形成以便促进新组织再生。但是,研究人员发现在支架中的Th2细胞所起到的关键作用令人吃惊:这些T细胞有助抵御肠道蠕虫,但在发达国家,肠道蠕虫经常与触发“不好”免疫反应(如过敏症)相关联。

 
 
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