2019年1月4日Science期刊精华

　　本周又有一期新的Science期刊（2019年1月4日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。

图片来自Science期刊。

　　1.Science：挑战常规！发现第二种初级视觉皮层

　　doi:10.1126/science.aau7052

　　视觉系统很可能是大脑中最容易理解的部分。在过去的75年里，神经科学家们已详细地介绍了进入你眼睛的光波如何让你识别你祖母的脸部、跟踪飞行中的鹰，或者阅读这句话。但是，在一项新的研究中，来自美国加州大学旧金山分校的研究人员对视觉科学的一个基本方面提出了质疑，指出即便是得到最好研究的大脑部分仍然会有很多惊喜。相关研究结果发表在2019年1月4日的Science期刊上，论文标题为“A collicular visual cortex: Neocortical space for an ancient midbrain visual structure”。

　　根据视觉处理的标准理论模型，来自视网膜的所有视觉信息必须首先通过大脑后部的初级视觉皮层（V1）来提取简单的特征，如线条和边缘，随后将它们传送到许多“高阶“视觉区域以便提取越来越复杂的特征，如形状、阴影和运动等。

　　这项新研究首次表明在这些所谓的参与感知移动物体的高阶视觉区域中，有一个视觉区域完全并不依赖于来自V1的视觉信息。相反地，这个称为后鼻腔皮层（post-rhinal cortex, POR）的视觉区域似乎直接从位于大脑底部的一个在进化上较为古老的称为上丘（superior colliculus）的感觉处理中心获得视觉数据。

　　2.Science：新研究将转基因烟草的生物量增加大约40%

　　doi:10.1126/science.aat9077； doi:10.1126/science.aav8979

　　在一项新的研究中，来自美国农业部和伊利诺伊大学香槟分校的研究人员将遗传构造体导入到烟草植物中，从而调整它们中的一种称为光呼吸（photorespiration）的过程。当一种称为Rubisco的酶意外地捕获氧分子而不是植物生长所需的二氧化碳时，光呼吸就会发生。这种过程在大约20%的时间里发生，可导致植物产生一种称为乙醇酸（glycolate）的有毒化学物质。相关研究结果发表在2019年1月4日的Science期刊上，论文标题为“Synthetic glycolate metabolism pathways stimulate crop growth and productivity in the field”。

　　为了去除乙醇酸，植物通过在细胞的多个区室中发生的一系列化学反应将它转化为有用的化合物，并将光合效率（photosynthetic efficiency）降低多达50％。为了恢复光合效率，这些研究人员通过导入这些遗传构造体对他们的烟草植物进行基因改造，从而让乙醇酸保持在一个细胞区室并在那里完成转化。

　　这些研究人员测试了在典型的农业条件下，这些经过基因改造的烟草植物（即转基因烟草植物）在田间的表现。与未经过基因改造的烟草植物相比，这些经过基因改造的烟草植物的生物量增加了大约40％。

　　3.Science：便携式DNA测序仪在检测病毒疫情中大显身手

　　doi:10.1126/science.aau9343； doi:10.1126/science.aav8958

　　在一项新的研究中，来自美国、尼日利亚、英国、德国、比利时、瑞士和新加坡的研究人员发现，随着病毒疫情的爆发，利用便携式DNA测序仪了解关于这种病毒疫情的更多信息是可能的。在他们发表在2019年1月4日那期Science期刊上的一篇标题为“Metagenomic sequencing at the epicenter of the Nigeria 2018 Lassa fever outbreak”的论文中，他们描述了他们对在尼日利亚最近发生的一次病毒疫情期间受影响的患者中的拉沙病毒（Lassa virus）DNA的分析，以及他们取得的发现。美国波士顿大学医学院的Nahid Bhadelia针对这项新的研究在同期Science期刊上发表了一篇标题为“Understanding Lassa fever”的观点（Perspective）类型论文。

　　鉴于得知由拉沙病毒导致的拉沙热（Lassa fever）病例在尼日利亚飙升，这些研究人员测试了这样的一种称为Oxford Nanopore MinION的DNA测序设备。当吃了已被受感染大鼠污染的食物时，或者在某些情况下吸入来自大鼠粪便中的悬浮颗粒时，人们就会感染上这种病毒。

　　这些研究人员前往拉沙热疫情现场，开始收集患者的血液和组织样本。他们总共收集了120例样本，但是鉴于存在互联网连接问题，他们仅能测试其中的36例样本。不过这足以解答两个最为紧迫的问题：患者人数突然增加是由于病毒变异导致的吗？如果是这样的话，它如今能够在人际间传播吗？幸运的是，这两个问题的答案都是否定的，这一发现允许卫生官员着重关注于大鼠控制，而不是设置隔离区。它还表明，便携式DNA测序仪能够在下一次大流行病失控之前，为阻止它提供急需的帮助。

　　4.Science：重大进展！揭示功能多样化的V型CRISPR-Cas系统

　　doi:10.1126/science.aav7271

　　在一项新的研究中，来自美国Arbor生物技术公司（Arbor Biotechnologies）的研究人员鉴定出Cas12蛋白的其他成员：Cas12c、Cas12g、Cas12h和Cas12i展现出RNA引导的双链DNA（dsDNA）干扰活性。Cas12i对crRNA间隔序列的互补链和非互补链表现出显著不同的切割效率，从而主要导致dsDNA切口。作为一种核糖核酸酶（RNase），Cas12g表现出RNA指导的靶向切割RNA活性，此外还附带具有非特异性地反式切割单链DNA（ssDNA）的活性。

　　这项研究揭示出V型CRISPR-Cas的不同进化途径中出现多能多样性，这会扩展CRISPR工具箱。

　　5.Science：Syt3促进AMPA受体内吞，抑制触强度和遗忘

　　doi:10.1126/science.aav1483； doi:10.1126/science.aaw1675

　　AMPA受体进出突触后膜表面调节突触强度，是学习和记忆的基础。Awasthi等人发现膜内在蛋白突触结合蛋白-3（synaptotagmin-3, Syt3）主要存在于神经元的突触后内吞区，在那里它促进AMPA受体内化。在Syt3过度表达或敲降（指的是表达下降）的神经元中，突触传递和短期可塑性没有变化。 然而，在来自Syt3敲除小鼠的神经元中，突触性长期抑郁被废除并且衰退的长期增强持续存在。在Syt3敲除小鼠中，空间学习没有变化；然而，这些动物在水迷宫空间记忆任务期间显示出遗忘和再学习受损的迹象。

　　6.Science：共生微生物特异性的T细胞是灵活多变的

　　doi:10.1126/science.aat6280

　　诸如皮肤之类的屏障组织是非侵入性共生微生物与常驻T细胞持续发生相互作用的部位。 这些相互作用可导致共生微生物特异性的T细胞反应，从而促进宿主防御和组织修复等功能。Harrison等人发现皮肤驻留的产生共生微生物特异性的IL-17A的CD4+和CD8+ T细胞亚群具有双重性质：它们共表达指导拮抗性抗微生物剂（17型）、抗寄生虫剂产生和促组织修复（2型）程序的转录因子。当皮肤受损时，上皮细胞警报素（alarmin）允许17型T细胞激活2型细胞因子。因此，共生微生物特异性的17型T细胞能够在稳态条件下指导抗微生物活性，但在损伤的情况下迅速地启动组织修复。

　　7.Science：DNA断裂竟有助于促进适应新环境

　　doi:10.1126/science.aan1425

　　在不同的定植事件中，对新环境的适应通常以类似的方式发生。棘鱼（stickleback fish）代表了这方面的一个典型例子：在淡水中的反复定殖导致它们的骨盆后鳍丧失。之前的研究已表明一个骨盆增强基因参与其中。Xie等人如今发现这个基因位于一个因具有较高的胸腺嘧啶-鸟嘌呤含量而易于发生双链DNA断裂的基因组区域。这个易于发生断裂的区域可能导致较高的突变率，从而促进棘鱼不断地适应新环境。

　　8.Science：解析出酵母Sec复合物的三维结构

　　doi:10.1126/science.aav6740

　　大约三分之一的蛋白通过普遍保守的Sec61蛋白输出通道转运到内质网中。Itskanov和Park解析出来自酵母的Sec复合物的低温电镜结构，其中Sec复合物介导许多分泌蛋白跨过内质网膜时的翻译后转位。这项研究揭示了Sec63如何激活Sec61通道以便插入底物多肽。这种结构还解释了Sec63和核糖体对这种通道的相互排斥性的结合。

　　9.Science：一种原始的巨型哺乳动物

　　doi:10.1126/science.aal4853

　　早期的陆生羊膜动物进化成两组：导致鸟类和恐龙谱系的蜥形类（sauropsids），以及导致哺乳动物的单孔类动物（synapsids）。二叠纪期间的单孔类动物多种多样，但在二叠纪末期灭绝后（大约2.52亿年前）大大减少。幸存到三叠纪时期的少数群体大多数都很小并且保持着笨拙地爬的步态。然而，Sulej和Niedźwiedzki描述了来自波兰三叠纪晚期的一种二齿兽（dicynodont），它与一些共同存在的恐龙一样大，而且似乎有直立行走的步态，类似于现代的哺乳动物。因此，三叠纪时期的巨型动物并不仅仅是恐龙。