Cell导读(Nov 27,2019 Volume 179 Issue 6)
发布人:wuph 发布时间:1/9/2020 5:11:01 PM  浏览次数:168次
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Cell

Nov 27,2019 Volume 179 Issue 6

 

 

讣告

1、Walter Fiers(1931-2019)

Wim Declercq   1241-1243

 

预览

2、大肠杆菌自养模式

Tobias J. Erb   1244-1245

3、细胞外基质的救赎:内质网应激下不依赖UPR机制存活

Mandy Koopman  1246-1248

4、RNA结合蛋白伴侣核糖核蛋白复合物组装解决RNA折叠问题

Katherine E. Bohnsack  1248-1250

5、用有机物模拟人脑发育的进化

Sydney Keaton Muchnik  1250-1253

 

论著

6、改造大肠杆菌使其可以利用CO2生产全生物量碳

Shmuel Gleizer  1255-1263

自养生物是能将无机碳固定在有机化合物中而产生生物质的生物,如植物能吸收大气中的二氧化碳而固定成有机物。它们为我们提供了所有的食物和大部分能量。因此,更好地理解自养生长的原理和增强自养生长的方法,对于可持续发展道路至关重要。尽管之前设计了能生产乙醇和其他所需的化学物质的异养大肠杆菌,但是这些工程大肠杆菌菌株必须以稳定单糖为食,从而增加了成本。而将异养大肠杆菌构建合成为自养生物,可以了解对自然自养生物的主要限制因素以及如何改善它们的核心代谢途径。因此,合成生物学的一个巨大挑战是如何在异养生物模型内进行自养。为了在实验室中将大肠杆菌转化为自养菌,本研究重新设计了大肠杆菌的两个基本部分:能量来源和代谢途径改造。

首先,本研究选择了甲酸盐作为CO2固定的电子供体。它的还原电位足够低,可以还原细胞中的主要电子载体NAD +。之后,为了从甲酸盐中收集电子并将其导入主要的细胞还原动力库NADH,研究将来自Pseudomonas sp. 101细菌的NAD+偶联的甲酸盐脱氢酶转入工程大肠杆菌中。由于大肠杆菌的中心代谢适应异养生长,需要重新构建核心代谢途径,以建立对Rubisco羧化酶的依赖而抑制异养途径。该研究首先敲除了编码核心碳代谢中两种酶的三个基因:糖酵解中的磷酸果糖激酶和氧化戊糖-磷酸途径中的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶。其次,异源表达了Rubisco,Prk,碳酸酐酶和FDH,以通过Calvin-Benson-Bassham循环固定和还原CO2。第三,使细菌生长在木糖有限的恒化器中,使细菌始终缺乏有机糖碳。而该生长培养基可使细胞增殖,这对于发生进化至关重要,但会抑制异养分解代谢途径。此外,化学恒化器还包含过量的甲酸盐,并不断地注入富含CO2(10%)的空气,保持持续强大的选择性压力。通过不断筛选进化,最终得到能自养的工程化的大肠杆菌。最后,作者为了测试进化后的细胞是否确实是自养,进行了全面的同位素标记实验。研究表明细胞的生物碳仅来自二氧化碳和甲酸盐。此外还证明,进化的细菌基本上不吸收甲酸盐。故更加有力地证明了进化出的大肠杆菌细胞确实是自养的。

本证明有可能通过表达异源基因,结合重新构建代谢途径和实验室进化,可以在实验室时间尺度上将专性异养菌的营养模式转化为完全自养。该研究以甲酸盐作为能源来培养的自养大肠杆菌菌株会导致总的净CO2产生。然而,在将来与可再生能源的耦合中,甲酸将以二氧化碳的电化学方式产生,温室气体排放为负。因此,这项研究是未来努力的基石,以期了解进化的转变并利用合成生物学走上更可持续的生物生产之路。

7、TLR8是RNase T2降解产物的传感器

Wilhelm Greulich  1264-1275

8、GPR146缺乏产生对高胆固醇血症和动脉粥样硬化的保护作用

Haojie Yu  1276-1288

9、ω-3脂肪酸激活睫状体FFAR4以控制脂肪生成

Keren I. Hilgendorf  1289-1305

10、透明质酸酶TMEM2不依赖UPR机制促进内质网稳态和寿命

Robert Thomas Schinzel  1306-1318 

作者进行了基于全基因组CRISPR的敲除(KO)筛选,以鉴定对细胞生存的重要基因,这些基因能够抵抗来自内质网的蛋白质错误折叠压力。研究人员发现细胞表面透明质酸酶TMEM2是作为内质网应激抗性的有效调节剂。TMEM2在细胞外基质中对糖胺聚糖透明质酸的破坏改变了ER的抗逆性,这与经典的UPRER途径无关,而是取决于细胞表面受体-CD44和MAPK信号通路的组分ERK和p38。最令人意外的是,秀丽隐杆线虫中人TMEM2的异位表达使动物免受内质网应激并增加了寿命和病原体抗性,这种作用不受经典UPRER激活的调控,而是依赖于ERK直系同源蛋白mpk-1和p38直系同源蛋白pmk-1。细胞已经进化出维持蛋白质稳态的复杂机制,例如UPRER,该途径与多种疾病和衰老过程密切相关。

 

11、人FLCN-FNIP2-Rag-raggulator复合物的冷冻电镜结构

Kuang Shen  1319-1329

12、功能增强剂形成染色体外癌基因扩增

Andrew R. Morton  1330-1341

本文作者利用新的计算方法发现横跨五种癌症的扩增癌基因附近非编码DNA共扩增的显著特征。 在胶质母细胞瘤中,EGFR优先与其在来源细胞中的具有活性的两个内源性增强子共同扩增。这些调节元件、它们之间的相互作用及其对细胞适应性的贡献在高水平环状染色体外DNA扩增中也存在。使用CRISPR干扰筛选方法对基因座进行探究,揭示了影响细胞适应性的多种其他因素。适应性依存关系模式反映了调控元件的重排,以及伴随着染色体外增强子上染色质拓扑结构的重塑。该研究表明,致癌基因扩增受非编码基因组调控依赖性的影响。

13、反复SMARCB1突变揭示了一个核小体酸性斑片相互作用位点可以增强mSWI/SNF复合染色质重塑

Alfredo M. Valencia   1342-1356

14、瞬时蛋白质-核糖核酸相互作用指导新生核糖体RNA折叠

Olivier Duss  1357-1369

15、转录增加核糖核蛋白组装的协同性

Margaret L. Rodgers  1370-1381

16、电鱼多层网络中的连续学习

Salomon Z. Muller   1382-1392

作者提供了一个关于mormyrid鱼的电感应叶(ELL)中多个处理层的学习信息,并报告了它如何解决机器学习中众所周知的问题。由于ELL不断进行操作和学习,因此它必须协调学习和信令功能,而无需切换其操作模式。作者发现,这是通过在中间层神经元内进行功能区分开来实现的,其中驱动学习的输入差异地影响树突状和轴突突峰。研究人员还发现,基于学习而非感官反应选择性的连通性可确保突触到中间层神经元上的可塑性与输出神经元的需求相匹配。这些发现的机制与在小脑、海马和大脑皮层以及人工系统中的学习有关。在人工神经网络中,跨多层分布式学习已被证明非常强大。但是,关于如何在大脑中实现多层学习知之甚少。

 

17、神经回路的周期性重塑控制女性性行为的时间

Sayaka Inoue  1393-1408

行为与内部状态密不可分。研究人员确定了一种将雌性性行为与发情(发情周期的排卵期)联系起来的神经机制。研究人员发现在腹内侧下丘脑(VMH)中表达孕激素受体(PR)的神经元是活跃的,并且在此行为过程中是必需的。然而,激活这些神经元并不会引起非发情期雌性的性行为。本文作者发现,PR阳性VMH神经元对前腹侧室旁核(AVPV)的核改变在整个5天的小鼠发情周期中发生变化,并且发情期间的末端和功能连接增加了约3倍。这种连通性的周期性增加是在成年雌性中发现的,而在雄性中没有,并且由PR阳性VMH神经元中的雌激素信号传导调节。实验进一步表明,这些联系对于雌性的性行为至关重要。因此,成年雌性大脑中行为显著连接的雌激素调节结构可塑性将性行为与发情周期的发情阶段联系起来。

 

18、飞行羽毛的制作:生物结构学原理与习服

Wei-Ling Chang  1409-1423

 

理论

19、对人类胚胎进行多基因性状筛选的效用有限

Ehud Karavani   1424-1435


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