本周又有一期新的Science期刊(2017年2月24日)發布,它有哪些精彩研究呢?讓小編一一道來。
1.Science:重大突破!利用人工智能鼻子預測分子的氣味
在你看到一種顏色之前,你能夠僅根據光的波長預測它。音樂無需親耳聽見而能夠僅根據樂譜上的音符加以理解。但是氣味不是這樣的。辨別一種東西聞起來像是玫瑰味、松脂味、汽油味還 是海風般清新的**方法是聞它。
一項新的研究讓我們的*為神秘的嗅覺變得更加可預測一些。由美國洛克菲勒大學的研究人員啟動的一個項目利用眾包策略設計出一種數學模型,這種模型能夠預測一種分子產生的氣味。
在這項新的研究中,Vosshall研究了人類和昆蟲的氣味感知(odor perception)。作為這項研究的一部分,她和來自她的實驗室的研究員Andreas Keller著手探究分子和它們產生的氣味之間 存在的關聯。
為了獲得他們需要的數據,他們要求49名志愿者聞一聞一組精心挑選的分子,每種分子裝在一個小瓶子里??赡艽嬖诘臍馕稊盗繋缀跏菬o止境的---盡管人類感知光線和聲音的限制是大家熟知 的,但是還沒有為氣味建立這樣的邊界。因此,在探究我們的嗅覺的全部范圍的努力中,Keller收集了476種不同的分子,它們中的很多分子之前從沒有在嗅覺研究中接受過測試。
總之,這項研究產生100萬多個數據點。這些研究人員隨后尋求將這些氣味感知信息與200萬多個描述這些氣味分子化學特征(如它們含有的硫原子數量)的額外數據點相關聯在一起。它利用 眾人的智慧解決這個問題。
來自全世界的研究機構和公司的22個精通計算的志愿者團隊參加DREAM嗅覺預測挑戰(DREAM Olfaction Prediction Challenge)。這種DREAM挑戰是由美國IBM公司托馬斯-沃森研究中心主任 Pablo Meyer組織的。利用Vosshall和Keller的氣味評分,即迄今為止收集到的*大的數據集之一,這些團隊設計出能夠“學著”依據一種分子的化學特征預測它的氣味屬性的算法。
*好的解決方法并沒有出現在任何單個模型中。為了利用眾人的智慧,DREAM挑戰通常將每個人提交的模型合并到一個綜合模型(aggregate model)中。這個綜合模型經常要比任何單個模型 更加強大。
在DREAM挑戰結束時,這些研究人員利用他們擁有的對69種分子的評分測試了這種綜合模型的性能。將氣味屬性與分子匹配在一起的**分數是1.0;這種綜合模型得分為0.83,顯著好于之前 為解決這個問題作出的任何嘗試。
盡管這種氣味預測模型迄今為止并不**,但是它為尋找高效地配制玫瑰香味等氣味的方法的香水化學家開辟了新的可能性。它也為氣味感知的非常復雜的生物學特征提供新的認識。沒有人 充分地理解當氣味分子飄進鼻子,轉化為傳送到大腦中的電信號時,到底發生了什么。
2.Science:重磅!**先休眠再快速進化產生***耐藥性
科學家們之前已證實**能夠在***存在下存活下來的一種方式是進化出一種“定時器(timer)”,從而確保它們在整個*****期間保持休眠。但是當它們蘇醒時,***仍然會殺死 它們,因此一種簡單的解決方法是更長時間地持續開展*****。
如今,在一項新的研究中,來自以色列耶路撒冷希伯來大學的研究人員報道了**進化出耐藥性的一種令人吃驚的替代性途徑。在進化出這種休眠機制后,這些**群體隨后能夠比正常時快 20倍地進化出耐藥性。因此,繼續服用***并不會殺死這些**。
為了研究這個進化過程,由來自耶路撒冷希伯來大學拉卡物理學研究所的Nathalie Balaban教授和博士生Irit Levin-Reisman領導的一個研究團隊在實驗室可控條件下,讓**群體接觸日劑 量的***直到耐藥性產生。通過在這個進化過程中追蹤這些**,他們發現致死性的***劑量產生暫時休眠的**,因此讓它們免受幾種靶向活躍生長的**的***攻擊。一旦**獲 得休眠的能力(也被稱作“耐受性”),它們快速地獲得耐藥性突變,從而能夠克服這種*****。
這些結果表明在重復地接觸高濃度***的情形下,耐受性(tolerance)可能在**群體進化出耐藥性中發揮著至關重要的作用。關鍵的因素是鑒于存在大量可能發生的突變,耐受性因而會 快速地產生;耐藥性和耐受性的組合效應導致在耐受性的基礎上,產生部分耐藥性突變。
這些發現可能對開發新的***產生重要的影響,這是因為它們提示著利用也能夠靶向耐受性**的**可能會延遲進化出耐藥性。
3.Science:**發現血細胞突變與動脈粥樣硬化產生相關聯
一項新的研究**支持老年人血細胞中相對比較常見的突變與動脈粥樣硬化存在關聯。
在這項新的研究中,來自美國波士頓大學醫學院的研究人員研究了體細胞DNA突變和動脈粥樣硬化是否存在直接的關系。他們構建出一種實驗模型來研究作為老年人血細胞中經常發生突變的多 種基因中的一種基因,TET2如何影響斑塊產生。在這些接受缺乏TET2的骨髓細胞移植的模型當中,斑塊加快產生,而且可能是通過動脈壁中增加的巨噬細胞觸發的炎癥導致的。這些研究結果 進一步證實一種假設:造血細胞突變是發生動脈粥樣硬化的原因。
論文通信作者、波士頓大學醫學院醫學教授Kenneth Walsh博士說,“我們的研究證實我們的白細胞中的突變是隨著我們衰老時獲得的,它們可能導致心血管**。理解心血管**的這種新機 制可能導致開發出新的療法來**因這些突變導致的心臟病和血管**。再者,鑒于這些突變在人到中年時開始變得普遍,這些研究提示著對血液樣品進行遺傳分析可能增加當前接受監控的 傳統風險因素---高膽固醇、高血壓、糖尿病和吸煙---的預測價值?!?
4.Science:蜜蜂能通過學習使用工具而且具有強大的臨場發揮能力
在一項新的實驗中,英國倫敦瑪麗女王大學生物學家Olli J. Loukola及其同事們想探究更多關于蜜蜂智力的工作原理。先前的昆蟲實驗表明,蜜蜂可以計數、使用“搖擺舞”來互相交流,從 而指示食物的方位、拉動繩子以獲得食物等等。Loukola的實驗則表明,蜜蜂不僅善于使用工具,它們的臨場發揮能力也非常強。蜜蜂的行為遠比我們意識到的更加靈活、適應性更強。雖然它 們不在日常生活中使用工具來覓食,但在美食的誘惑之下,它們的快速學習能力不容小覷。
5.Science:人DNA引發酶的[4Fe4S]簇是起著一種氧化還原開關的作用
DNA能夠長程地運送電荷,而且有潛力起著一種信號系統的作用。已知在一些蛋白中發現的鐵-硫復合物[4Fe4S]參與氧化還原反應。真核生物引發酶(primase)參與DNA復制,含有它的RNA引物合成活性所需的一個[4Fe4S]簇。Elizabeth O’Brien等人證實這個[4Fe4S]簇能夠通過DNA介導的電荷轉移調節這個蛋白酶的DNA結合活性。這接著在引物起始和長度確定中發揮著作用。
6.Science:在全蛋白質組水平上分析細胞熱穩定性
活的有機體對溫度非常敏感,而且這很大程度上歸結于它對蛋白結構和功能的影響。Pascal Leuenberger等人利用有限的蛋白裂解和質譜,在全蛋白質組水平上探究了**、酵母和人細胞的熱穩定性。他們的結果提示著溫度誘導的細胞死亡是由一小部分具有關鍵功能的蛋白丟失導致的。這項研究也對蛋白和蛋白質組穩定性的分子和進化基礎提供新的見解。
7.Science:揭示金黃色葡萄球菌PSMα3具有不同尋常的交叉α-螺旋
**分泌的被稱作酚可溶性調控蛋白(phenol-soluble modulin, PSM)的肽激活炎性反應,裂解人細胞,并且促進生物膜結構形成。PSMα3是一種由金黃色葡萄球菌分泌的有毒性的長22個氨基酸的淀粉樣肽。Einav Tayeb-Fligelman等人解析出這個淀粉樣肽在具有全長氨基酸序列時的高分辨率結構。令人意外的是,這種結構揭示出它與常見的淀粉樣交叉β折疊結構存在差異。PSMα3形成兩親性的α-螺旋,這些α-螺旋經過折疊與原纖維軸相垂直的方向堆積在一起形成折疊片。這種不同尋常的交叉α-螺旋在原纖維毒性中發揮著重要作用。
8.Science:利用具有光控開關作用的激酶控制細胞信號
蛋白激酶是被用來傳遞細胞內信號的蛋白。Xin X. Zhou等人設計出多種不同的激酶以至于它們能夠被可見光開啟和關閉。他們對熒光蛋白Dronpa進行修飾,這樣在紫光照射下,它形成二聚體而不是形成四聚體,而在藍綠光照射下,它發生離解。他們將兩個Dronpa拷貝融合在一起作為來自不同激酶家族的代表。這些經過改造的激酶能夠以具有時空精準度的方式起著光控開關的作用,而且成功地被用來研究許多種信號通路。
9.Science:評述細胞DNA復制起始機制
遺傳物質準確地復制和傳遞到下一代需要復雜的分子組裝體。Franziska Bleichert等人評論了生命三域中的復制起始,尤其關注復制起點選擇和解旋酶裝載。這些過程鑒定出潛在的復制起點,讓它們為隨后的雙向復制起始做好準備。真核生物、原核生物和古生菌之間存在著關鍵的相似性和多種差異,而且還存在著很多懸而未決的問題有待解答。