有关细胞器的新发现可以让濒临死亡的植物起死回生

有关细胞器的新发现可以让濒临死亡的植物起死回生 这一发现发表在《自然-植物》杂志的一篇文章中，研究小组对此感到非常兴奋。"对我们来说，这一发现意义重大。我们第一次明确了细胞中一个细胞器的深远重要性，而这个细胞器以前与衰老过程并无关联，"加州大学洛杉矶分校分子生物学杰出教授、这篇新文章的合著者凯蒂-德赫什（Katie Dehesh）说。高尔基体和 COG 蛋白：细胞健康的关键角色高尔基体是由一系列杯状膜包囊组成的细胞器，有时被形容为像一叠泄了气的气球或一些掉落的千层面。它将细胞中的各种分子分类，确保它们到达正确的位置。"高尔基体就像是细胞的邮局。它们将蛋白质和脂质打包并发送到需要的地方，"UCR 植物学和植物科学系研究员、新研究的共同作者 Heeseung Choi 说。"高尔基体受损会给细胞活动带来混乱和麻烦，影响细胞如何工作和保持健康"。加州大学河滨分校研究人员 Heeseung Choi 和 Katie Dehesh 在实验室里拿着嫩绿和老黄的拟南芥植物。图片来源：Katie Dehesh/加州大学河滨分校如果说高尔基体是邮局，那么 COG 蛋白就是邮递员。这种蛋白质能控制和协调小囊"信封"的运动，这些小囊"信封"能将其他分子运送到细胞周围。此外，COG 还能帮助高尔基体将糖连接到其他蛋白质或脂质上，然后再将它们送到细胞的其他地方。这种糖修饰被称为糖基化，对包括免疫反应在内的许多生物过程都至关重要。通过实验了解 COG 的作用为了进一步了解 COG 如何影响植物细胞，研究小组对一些植物进行了改造，使其无法产生 COG。在正常生长条件下，经过改造的植物生长良好，与未改造的植物没有区别。然而，剥夺植物的光照意味着植物无法利用阳光制造糖来促进生长。当暴露在过度的黑暗中时，不含 COG 的突变体植物的叶子开始变黄、起皱和变薄，这是植物即将死亡的迹象。"在黑暗中，COG突变体显示出衰老的迹象，野生、未改良的植物通常在第九天左右出现这种迹象。但在突变体中，这些迹象在短短三天内就表现出来了，"Choi 说。"逆转突变让 COG 蛋白重新回到植物体内，植物迅速恢复了生机。"Dehesh说："一旦我们逆转了突变，它们就像什么都没发生过一样。这些反应凸显了COG蛋白和高尔基体正常功能在压力管理中的关键重要性。"这一发现的兴奋之处在于，人类、植物和所有真核生物的细胞中都有高尔基体。现在，植物可以作为一个平台来探索高尔基体在人类衰老中的复杂作用。因此，研究小组正计划进一步研究这项研究成果背后的分子机制。Dehesh说："我们的研究不仅增进了我们对植物衰老过程的了解，而且还为人类衰老提供了重要线索。当 COG 蛋白复合物不能正常工作时，它可能会使我们的细胞加速衰老，就像我们在植物身上看到的那样，当它们缺乏光照时也是如此。这一突破可能会对衰老和老年相关疾病的研究产生深远影响。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

有关稀土元素钷的新发现将改写化学教科书

有关稀土元素钷的新发现将改写化学教科书 概念图展示了小瓶中的稀土元素钷，周围环绕着有机配体。ORNL 科学家发现了钷的隐藏特征，为研究其他镧系元素开辟了道路。图片来源：Jacquelyn DeMink，艺术；Thomas Dyke，摄影；ORNL，美国能源部钷于 1945 年在克林顿实验室（即现在的美国能源部橡树岭国家实验室）被发现，并一直在橡树岭国家实验室进行微量生产。尽管稀土元素被用于医学研究和长寿命核电池，但它的一些特性仍然难以捉摸。它以神话中的泰坦命名，泰坦将火传递给人类，其名字象征着人类的奋斗。美国国家实验室的突破性研究共同领导这项研究的ORNL科学家亚历克斯-伊万诺夫（Alex Ivanov）说："整个想法就是探索这种非常罕见的元素，以获得新的知识。意识到这是在这个国家实验室和我们工作的地方发现的，我们就觉得有义务进行这项研究，以维护 ORNL 的传统"。由 ORNL 领导的科学家团队制备了一种钷的化学复合物，从而首次在溶液中描述了钷的特性。因此，他们通过一系列细致的实验揭开了这种原子序数为 61 的极其罕见镧系元素的秘密。这项具有里程碑意义的研究于 5 月 22 日发表在《自然》杂志上，标志着稀土研究取得了重大进展，并有可能改写化学教科书。左起：亚历克斯-伊万诺夫（Alex Ivanov）、桑塔-扬松-波波娃（Santa Jansone-Popova）和伊尔亚-波波夫斯（Ilja Popovs），均来自美国国家实验室。图片来源：Carlos Jones/ORNL，美国能源部镧系元素的特性共同领导这项研究的 ORNL 的 Ilja Popovs 说："由于没有稳定的同位素，钷是最后发现的镧系元素，也是最难研究的镧系元素。大多数稀土元素都是镧系元素，即元素周期表上从57（镧）到71（镥）的元素。它们具有相似的化学性质，但大小不同。"人们对其他 14 种镧系元素都很了解。它们是具有有用特性的金属，在许多现代技术中不可或缺。它们是激光器、风力涡轮机和电动汽车中的永久磁铁、X 射线屏幕甚至抗癌药物等应用的主力军。"数以千计的关于镧系元素化学的出版物中都没有钷。这对所有科学来说都是一个明显的空白，"ORNL 的 Santa Jansone-Popova 说，她是这项研究的共同负责人。"科学家们不得不假设钷的大部分特性。现在我们可以实际测量其中的一些特性了。"左起：Richard Mayes、Frankie White、April Miller、Matt Silveira 和 Thomas Dyke。图片来源：Carlos Jones/ORNL，美国能源部独特的研究能力这项研究依赖于能源部国家实验室的独特资源和专业知识。作者利用研究反应堆、热电池和超级计算机，以及 18 位科学家在不同领域积累的知识和技能，详细描述了对溶液中钷复合物的首次观测。ORNL 的科学家将放射性钷与称为二甘醇酰胺配体的特殊有机分子结合或螯合。然后，他们利用 X 射线光谱测定了络合物的性质，包括钷与邻近原子的化学键长度这是科学界的创举，也是元素周期表中长期缺失的部分。钷非常稀有，在任何时候，地壳中自然存在的钷只有一磅左右。与其他稀土元素不同，由于钷没有稳定的同位素，因此只能获得微量的合成钷。在这项研究中，ORNL 小组生产了半衰期为 2.62 年的同位素钷-147，其数量和纯度足以研究其化学特性。ORNL 是美国唯一的钷-147 生产商。站在 ORNL 放射化学工程开发中心前的钷研究小组成员，从左至右依次为：Santanu Roy、Thomas Dyke、Ilja Popovs、Richard Mayes、Darren Driscoll、Frankie White、Alex Ivanov、April Miller、Subhamay Pramanik、Santa Jansone-Popova、Sandra Davern、Matt Silveira、Shelley VanCleve 和 Jeffrey Einkauf。资料来源：Carlos Jones/ORNL, 美国能源部值得注意的是，研究小组首次展示了整个镧系元素在溶液中的镧系收缩特征，包括原子序数为 61 的钷。镧系元素收缩是指原子序数在 57 到 71 之间的元素比预期的要小。随着这些镧系元素原子序数的增加，其离子半径也随之减小。这种收缩产生了独特的化学和电子特性，因为相同的电荷被限制在一个不断缩小的空间内。ORNL 的科学家们得到了一个清晰的钷信号，这使他们能够更好地确定整个系列的趋势形状。伊万诺夫说："从科学的角度来看，这确实令人震惊。当我们获得所有数据后，我感到非常震惊。这种化学键的收缩在原子序列中是加速的，但在钷之后，这种收缩就大大减慢了。这是了解这些元素的化学键特性及其在元素周期表中的结构变化的一个重要里程碑。"其中许多元素，如镧系元素和锕系元素的应用范围很广，从癌症诊断和治疗到可再生能源技术和用于深空探测的长寿命核电池。对技术和科学的影响扬松-波波娃表示，这一成果将减轻分离这些宝贵元素的工作难度。长期以来，研究小组一直致力于全系列镧系元素的分离，"但钷是最后一块拼图。这相当具有挑战性，"她说。"现代先进技术无法将所有这些镧系元素作为混合物使用，因为首先需要将它们分离。这就是收缩变得非常重要的地方；它基本上使我们能够分离它们，而这仍然是一项相当困难的任务。"研究小组在该项目中使用了能源部的多个主要设施。在 ORNL，钷在高通量同位素反应堆（能源部科学办公室的用户设施）合成，并在放射化学工程开发中心（多用途放射化学处理和研究设施）纯化。然后，研究小组在位于能源部布鲁克海文国家实验室的能源部科学办公室用户设施国家同步辐射光源 II 进行了 X 射线吸收光谱分析，特别是在由美国国家标准与技术研究院资助和运营的材料测量光束线工作。研究小组还在橡树岭领先计算设施（Oak Ridge Leadership Computing Facility）进行了量子化学计算和分子动力学模拟，该设施是能源部科学办公室在 ORNL 的用户设施，使用的是实验室的 Summit 超级计算机，这是当时唯一能够提供必要计算的计算资源。此外，研究人员还使用了 ORNL 科学计算和数据环境的资源。他们预计未来的计算将在 ORNL 的 Frontier 超级计算机上进行，这是世界上最强大的超级计算机，也是第一个超大规模系统，每秒能进行超过五万亿次计算。波波夫斯强调说，ORNL领导取得的成就归功于团队合作。他说，《自然》杂志论文的18位作者中的每一位都对项目至关重要。科学家们说，这项成果为研究的新时代奠定了基础。波波夫斯说："任何我们称之为现代技术奇迹的东西，都会或多或少地包含这些稀土元素。我们正在添加缺失的环节。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究发现癌细胞如何相互拉扯决定了癌症是否扩散

研究发现癌细胞如何相互拉扯决定了癌症是否扩散 在今天发表于 AIP 出版社《APL 生物工程》（APL Bioengineering）上的一篇论文中，来自德国和西班牙的研究小组利用乳腺癌细胞系面板以及乳腺癌和宫颈癌患者的原发肿瘤外植体，研究了两种不同的细胞收缩力模式：一种是产生集体组织表面张力，使细胞簇保持紧凑；另一种是更具方向性的收缩力，使细胞能够将自身拉入 ECM。"我们重点研究了两个参数，即细胞拉扯 ECM 纤维并产生牵引力的能力，以及细胞相互拉扯从而产生高组织表面张力的能力，"作者 Eliane Blauth 说。"我们将每种特性与不同的收缩机制联系起来，并询问它们如何与癌细胞逃逸和肿瘤侵袭性联系起来"。胶原蛋白网络上的两个恶性混合穆勒氏瘤外植体。两块瘤体都粘附在胶原蛋白网络上，并开始拉扯胶原蛋白纤维，这促使胶原蛋白发生广泛的位移和排列，同时也导致了以应力纤维收缩能力为主的细胞逃逸。这两块胶原尖锐而光滑的边界结构进一步表明，组织表面张力很强，阻碍了皮质收缩力占优势的细胞逃逸。资料来源：Steffen Grosser、Frank Sauer 和 Eliane Blauth研究小组发现，更具侵袭性的细胞对 ECM 的拉力比对自身的拉力更大，而非侵袭性细胞对自身的拉力比对 ECM 的拉力更大不同的拉力行为归因于细胞内不同的肌动蛋白细胞骨架结构。侵袭性细胞主要使用肌动蛋白应力纤维横跨细胞的粗大肌动蛋白束对周围环境产生拉力，而非侵袭性细胞则通过其肌动蛋白皮层细胞膜正下方的薄网络产生拉力。研究表明，决定细胞逃逸潜力的不是这些收缩模式的总体大小，而是它们之间的相互作用。仅用中度侵袭性细胞进行的实验表明，这些细胞对 ECM 纤维产生的总作用力与非侵袭性细胞相当，但它们仍能脱离并侵袭 ECM，这是非侵袭性细胞无法做到的。"非侵袭性细胞仍具有较高的皮质收缩力，使它们保持在一起，而中度侵袭性细胞的皮质收缩力几乎消失，"布劳特说。"因此，尽管它们对 ECM 纤维的拉力要弱得多，但对它们的牵制作用并不大。"研究小组对来自患者的重要肿瘤外植体进行的测量证实了他们在细胞系实验中的发现。在这里，具有高皮质收缩性的细胞数量在肿瘤发展过程中有所减少。"这进一步表明，随着肿瘤的生长，细胞相互拉扯并将自身聚集在一起的能力会变弱，从而可能增加转移风险"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

新发现的多肽可治疗难以治愈的细菌感染

新发现的多肽可治疗难以治愈的细菌感染 弗莱曼最近在《细胞报告-物理科学》（Cell Reports Physical Science）上发表的一项研究表明，一种来自奶牛的抗菌肽有可能治疗肺炎克雷伯氏菌引起的不治之症。这种细菌通常存在于肠道中，通常是无害的。当它进入人体其他部位时，就会危害健康，并可能引起肺炎、尿路感染和伤口感染。高危人群包括老年人和有其他健康问题（如糖尿病、癌症、肾衰竭和肝病）的患者。然而，年轻人和没有其他健康问题的人也可能因细菌而感染尿道和伤口，而目前的抗生素无法治疗这些感染。美国疾病预防控制中心报告称，抗生素耐药细菌对全球健康的威胁日益严重。2019 年的一项研究发现，当年全球有近 500 万人死于耐药性感染。这些死亡病例中有很大一部分是由肺炎克氏菌造成的，因为它在没有抗生素治疗的情况下死亡率高达 50%。当这些细菌生活在生物膜中时，它们的抗药性会更强。生物膜是指微生物粘在一起，并嵌入一种保护性粘液中。最近的研究表明，60%-80%的感染与细菌生物膜有关，生物膜会增加细菌的耐药性。这就像细菌给自己穿上的外衣。她的研究正在探讨如何去除保护膜，使细菌暴露出来，从而被人体免疫系统或目前无法穿过生物膜的抗生素杀死。通过这项研究，弗莱曼发现了奶牛制造的肽如何能够快速杀死肺炎双球菌。中佛罗里达大学医学院伯内特生物医学科学学院的 Renee Fleeman 正在研究杀死高病毒细菌的药物。资料来源：中佛罗里达大学她确定肽与糖连接相互作用，使粘液保持完整。她将这一过程比作切割链式栅栏。一旦多条链条被切断，粘液结构的完整性就会受到破坏，肽就会进入并消灭不再受到保护的细菌。弗莱曼说："我们的研究表明，聚脯氨酸肽可以在治疗后一小时内渗透并开始破坏粘液屏障。"这种肽还有另一个优势一旦它突破了粘液保护屏障，测试表明它比作为治疗不治之症的最后手段的抗生素更能杀死细菌。肽通过在细菌的细胞膜上打洞杀死细菌，与其他从细胞内部抑制生长的抗生素相比，肽能迅速杀死细菌。这种肽还可用作外用疗法，用途广泛，尤其适用于军事领域，用于治疗野战中的开放性伤口。细菌每 30 分钟就会分裂一次，因此必须迅速采取行动。她下一阶段的研究将试图了解肽功效背后的生物学原理，以及与其他药物的组合是否有助于肽的应用。她的研究得到了美国国立卫生研究院为期三年的"独立之路"R00基金的资助，目前已进入第二年。她的研究最初是作为德克萨斯大学奥斯汀分校的 K99 奖项开始的，在 2022 年 9 月加入 UCF 之前，她曾在该校工作。弗莱曼说，对耐药性感染的研究必须继续下去，因为它们对健康构成如此大的威胁。她说："据估计，到 2050 年，抗生素耐药细菌感染将成为人类死亡的头号原因。我们的工作重点是为这场后抗生素时代的战斗做好准备，在这场战斗中，我们认为理所当然的普通抗生素将不再有效，从而危及癌症治疗、器官移植以及任何依赖于有效抗生素疗法的现代医学进步。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

日本在太空培育出老鼠胚胎 人类未来有望在太空繁殖

日本在太空培育出老鼠胚胎 人类未来有望在太空繁殖 日本科研人员成功在国际空间站培育出能正常发育的老鼠胚胎，为人类未来在太空繁衍后代带来希望。 法新社上星期天（10月29日）报道，日本山梨大学先进生物科技中心教授若山照彦，以及日本宇宙航空研究开发机构（Japan Aerospace Exploration Agency）团队等研究人员，于2021年8月透过火箭将冷冻老鼠胚胎运至国际空间站。 太空人使用特别设计的设备解冻了这些处于早期阶段的胚胎，并在空间站内培育了四天。研究员说：“这些在微重力环境下培育的胚胎正常发育到囊胚期（blastocyst），囊胚细胞发育成胎儿和胎盘。” 据悉，在胚胎发育早期，受精卵先发育成囊胚，再由囊胚发育成外、中、内三个胚层。外胚层最终发育成机体的神经、皮肤等组织，中胚层发育成心脏、血液、肌肉和骨骼等组织，内胚层则发育成肺、肝、胰腺和肠等内脏器官。外、中、内三胚层的形成过程直接影响胎鼠能否顺利从母体诞生。 这项研究已于上星期六（28日）刊登《iScience》科学杂志上。研究指出，这项实验已“清楚证明重力（对培育胚胎）没有显著影响”。 科研人员在对送回地球实验室的囊胚样本进行分析后，也未发现去氧核糖核酸（DNA）和基因的状态有任何重大变化。 山梨大学及日本国家研究机构理化学研究所（Riken）发联合声明说，这是“史上首个显示哺乳动物可能可以在太空繁殖的研究”，也是全球第一个完全在国际空间站微重力环境下培育哺乳动物早期胚胎的实验。 声明还说，未来还须将在空间站培育的囊胚胚胎植入老鼠体内，以进一步检视老鼠能否生殖，确保囊胚是正常的。这些研究项目对未来的太空探索及殖民任务或具有重要意义。 2023年10月30日 3:56 PM

新发现的酵母菌可预防真菌感染

新发现的酵母菌可预防真菌感染 以色列魏兹曼科学研究院（Weizmann Institute of Science）的研究人员发现了一种可用于预防侵袭性念珠菌病的酵母菌，这是导致住院病人和免疫力低下病人死亡的一个主要原因。最近发表在《实验医学杂志》 （JEM）上的这项研究表明，这种新型酵母在小鼠和人类肠道中无害生存，并能取代导致念珠菌病的白色念珠菌。人体内或人体上生活着数百万种微生物，其中许多对人体健康无害甚至有益。微小的白酵母菌（C. albicans）常见于肠道和身体的其他粘膜表面，通常是良性的，但偶尔也会过度生长并引起浅表感染，俗称鹅口疮。但在某些情况下，酵母菌可能会穿透肠道屏障，全身感染血液或内脏器官。这种危险的情况被称为侵袭性念珠菌病，常见于医疗环境中，尤其是免疫力低下的患者，死亡率高达 25%。白念珠菌扩散到免疫抑制小鼠的肾脏（左），但接触K. weizmannii可减轻侵袭性念珠菌病（右）魏兹曼研究所的斯蒂芬-荣格（Steffen Jung）及其同事在研究实验室小鼠的酵母菌感染时发现，他们的一些小鼠携带一种新型酵母菌，这种酵母菌能防止动物感染白僵菌。研究人员将这种新型酵母命名为Kazachstania weizmannii，它与生产酸面团的酵母关系密切，似乎可以无害地生活在小鼠肠道中，即使动物受到免疫抑制时也是如此。研究人员发现，魏茨曼尼酵母菌能在肠道内与白僵菌竞争，从而减少小鼠肠道中白僵菌的数量。此外，虽然白僵菌能穿过肠道屏障并扩散到免疫抑制小鼠的其他器官，但在动物的饮用水中添加魏茨曼蘑菇能显著延缓侵袭性念珠菌病的发生。值得注意的是，Jung 及其同事还在人类肠道样本中发现了魏茨曼 念珠菌和其他类似物种。他们的初步数据表明，K. weizmannii的存在与白色念珠菌的存在是相互排斥的，这表明这两个物种在人类肠道中也可能相互竞争。"凭借其在小鼠肠道中与白念珠菌成功竞争的能力，K. weizmannii降低了白念珠菌的负担，缓解了免疫抑制动物的念珠菌病发展，"Jung说。"Kazachstania与念珠菌之间的这种竞争可能对治疗白僵菌介导的疾病具有潜在的治疗价值。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：