科学家正尝试将水熊虫蛋白植入人类细胞

科学家正尝试将水熊虫蛋白植入人类细胞 怀俄明大学的研究人员领导的一项新研究发现，在人体细胞中表达关键的水熊虫蛋白会减缓新陈代谢，这为了解这些难以被杀死的无脊椎动物如何在最极端的条件下生存提供了重要的启示。研究小组重点研究了一种名为CAHS D的特殊蛋白质，众所周知，这种蛋白质可以防止极端干燥（脱水）。通过各种方法，研究人员展示了 CAHS D 在受到压力时如何转变成凝胶状，从而保护分子并防止干燥。研究人员在发表的论文中写道："这项研究深入揭示了水熊虫以及其他潜在的耐干燥生物是如何利用生物分子凝结在干燥环境中存活下来的。除了应激耐受性，我们的研究结果还提供了一条途径，可以围绕诱导细胞甚至整个生物体的生物稳态来开发技术，从而延缓衰老并增强储存和稳定性。"迟发型生物已经证明，它们可以在酷热和严寒的环境中生存，可以在对人类致命的高辐射环境中生存，也可以在长期缺水的环境中生存水通常是生命的必需品。它们甚至可以在太空中生存。先前的研究揭示了水熊虫历经数亿年积累起来的令人印象深刻的生存技巧。从根本上说，在 CAHS D 的帮助下，它们非常善于减缓生命进程，而这对人类细胞也可能有用。怀俄明大学的分子生物学家西尔维娅-桑切斯-马丁内斯说："令人惊讶的是，当我们将这些蛋白质引入人体细胞时，它们会凝胶化，减缓新陈代谢，就像在水熊虫体内一样。当把含有这些蛋白质的人类细胞置于生物静止状态时，它们会变得更能抵抗压力，从而把水熊虫的一些能力赋予人类细胞。"在未来的某一天，我们也许能找到方法，将这种惊人的水熊虫复原力传递给我们自己的细胞和组织，从而有可能减缓生物衰老，并有助于在低温条件下安全储存细胞的治疗，例如器官移植。要利用这种能力的转移，还需要大量的进一步研究，目前已经在进行一些研究，探讨水熊虫蛋白能否稳定用于治疗遗传疾病的重要血液制品。早期迹象表明，在多个领域，包括当环境压力存在时，这种蛋白质会被智能地激活，而当环境压力不存在时，这种蛋白质又会失活。怀俄明大学分子生物学家托马斯-布斯比（Thomas Boothby）说："当压力得到缓解时，水熊虫凝胶就会溶解，人体细胞就会恢复正常的新陈代谢。"这项研究发表在《蛋白质科学》上。 ... PC版： 手机版：

科学家用最先进的成像技术揭开细胞结构的神秘面纱

科学家用最先进的成像技术揭开细胞结构的神秘面纱 沿纵轴切开并从上方观察的人类中心粒模型。图片来源：© CentrioleLab这种细胞器对细胞骨架的组织至关重要，在功能障碍的情况下与某些癌症、脑部疾病或视网膜疾病有关。这项发表在《细胞》（Cell）杂志上 的研究成果阐明了中心粒组装的复杂性。它还为研究其他细胞器开辟了许多新途径。细胞器的形成是按照连续的蛋白质招募事件的精确序列进行的。通过实时观察这种组装过程，可以更好地了解这些蛋白质在细胞器结构或功能中的作用。然而，要获得具有足够分辨率的视频序列来分辨如此复杂的显微元件，却面临着许多技术限制。为更好地观察细胞而充气中心粒尤其如此，这个尺寸不到 500 纳米（千分之五毫米）的细胞器由大约 100 种不同的蛋白质组成，分为六个亚结构域。直到几年前，人们还无法看到中心粒结构的细节。联合国大学理学院分子和细胞生物学系联合研究主任保罗-吉夏尔（Paul Guichard）和维吉妮-哈梅尔（Virginie Hamel）的实验室利用膨胀显微镜技术改变了这一局面。这项尖端技术可以使细胞及其成分在不变形的情况下逐渐膨胀，这样就可以使用传统显微镜以极高的分辨率对它们进行观察。以如此高的分辨率获取中心粒图像可以确定蛋白质在特定时间的确切位置，但却无法提供关于亚结构域或单个蛋白质出现顺序的信息。该研究的第一作者、前联合国工程师学会研究和教学人员 Marine Laporte 利用膨胀显微镜分析了一千多个中心粒在不同生长阶段的六个结构域中 24 种蛋白质的位置。重组图片，让它们运转起来"在这项非常繁琐的工作之后，我们进行了伪时间运动学重建。换句话说，我们能够将中心粒生物发生过程中随机拍摄的数千张图像按时间顺序排列起来，利用我们开发的计算机分析方法重建中心粒亚结构形成的各个阶段，"这项研究的共同负责人维吉妮-哈梅尔解释说。这种独特的方法结合了极高分辨率的膨胀显微镜和运动学重建，使我们能够首次建立人类中心粒的 4D 组装模型。保罗-吉夏尔总结说："我们的工作不仅加深了我们对中心粒形成的理解，还为细胞和分子生物学开辟了令人难以置信的前景，因为这种方法可以应用于其他大分子和细胞结构，研究它们在空间和时间维度上的组装。"编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

科学家们合成95Mat5抗体 接近研制出单一、通用的抗蛇毒血清

科学家们合成95Mat5抗体 接近研制出单一、通用的抗蛇毒血清 澳大利亚、亚洲和非洲尤其是许多致命毒蛇的栖息地。据估计，每年有多达 138000 人因被毒蛇咬伤而丧生，另有 400000 或更多的人留下终身残疾。现在，斯克里普斯研究所的科学家们发现了一种抗体，这种抗体可以阻断这些国家中的一些蛇类产生的一种主要毒素的致命作用。这项研究的通讯作者之一约瑟夫-雅尔丁（Joseph Jardine）说："这种抗体可以对抗众多蛇类中的一种主要毒素，这种毒素每年导致数万人死亡。这对中低收入国家的人们来说可能非常有价值，因为这些国家因被蛇咬伤而造成的伤亡人数最多。"目前大多数蛇毒抗蛇毒血清都来自马和羊等供体动物。将少量毒液注射到动物体内，使其免疫系统产生反应并释放抗体，这些抗体被提取并纯化为医药级抗蛇毒血清。除了与使用捐献动物（和蛇）相关的伦理问题外，这些往往能挽救生命的抗蛇毒血清在注射时还会引起极度过敏反应。因此，研究人员开始着手解决这些局限性。研究人员比较了各种眼镜蛇的毒液蛋白质，发现所有眼镜蛇毒液中都含有一种蛋白质 - 三指毒素（3FTx），不同种类的眼镜蛇毒液中含有相似的部分。3FTx蛋白"超家族"具有不同的作用；其中许多具有神经毒性，可导致全身瘫痪。随后，研究人员开始寻找能够阻断这种蛋白质的抗体。研究人员将 16 种不同的 3FTx 基因植入哺乳动物细胞，然后在实验室中产生毒素。他们参考了一个由 500 多亿种合成人类抗体组成的抗体库，测试了哪些抗体能与银环蛇（又称中国或台湾银环蛇）的蛋白质结合，这种蛋白质与其他 3FTx 蛋白最相似。他们将搜索范围缩小到大约 3800 种抗体，并测试这些抗体是否能识别其他四种 3FTx 变体。结果有 30 种可以识别。在这 30 个变体中，在所有变体中相互作用最强的是一种名为 95Mat5 的抗体。当给小鼠注射银环蛇、印度眼镜蛇、黑曼巴和眼镜王蛇的毒素时，在所有情况下，啮齿动物不仅免于死亡，还免于瘫痪。研究人员在调查这种抗体为何如此有效时发现，它模仿了 3FTx 通常与之结合的人类蛋白质的结构。由于 95Mat5 是一种合成（单克隆）抗体，因此生产抗蛇毒血清既不需要供体动物，也不需要蛇。Jardine 说："令人兴奋的是，我们可以完全通过人工合成的方法制造出有效的抗体我们没有对任何动物进行免疫，也没有使用任何蛇类。"虽然这种抗体能有效对抗眼镜蛇毒中的神经毒素，但研究人员强调，这种抗体本身并不是万能的抗蛇毒血清。蛇毒是一种复杂的鸡尾酒毒液，通用抗蛇毒血清需要添加针对几大类毒液的抗体，包括在眼镜蛇体内发现的其他3FTx蛋白群和蝰蛇体内常见的毒素，这正是研究人员目前正在努力的方向。研究人员说："因此，最终的通用抗蛇毒血清可能至少需要四到五种抗体，才能有效覆盖更多的毒液类别。95Mat5的发现和开发是开发基于单克隆的通用抗蛇毒血清的重要的第一步，因为它能有效中和蛇毒中最多样、毒性最强的成分之一。"这项研究发表在《科学转化医学》杂志上。 ... PC版： 手机版：

科学家发现所有哺乳动物脑细胞共有的学习基因的新功能

科学家发现所有哺乳动物脑细胞共有的学习基因的新功能 对小鼠的研究可以为治疗SYNGAP1基因突变儿童的大脑发育障碍提供指导。约翰斯-霍普金斯大学医学院的神经科学家发现了SYNGAP1基因以前未知的功能，该基因的DNA序列控制着包括小鼠和人类在内的哺乳动物的记忆和学习。这一发现最近发表在《科学》（Science）杂志上，它可能会影响针对SYNGAP1突变儿童的疗法的开发，这些儿童患有一系列以智力障碍、类似自闭症的行为和癫痫为特征的神经发育障碍。一般来说，SYNGAP1 和其他基因通过制造调节突触强度（脑细胞之间的连接）的蛋白质来控制学习和记忆。研究人员说，以前人们认为SYNGAP1基因只通过编码一种蛋白来发挥作用，这种蛋白的作用类似于酶，能调节导致突触强度变化的化学反应。现在，科学家们说，他们在小鼠身上进行的实验表明，该基因编码的蛋白质的功能可能更像一种所谓的支架蛋白，它能调节突触的可塑性，或突触随着时间的推移变得更强或更弱，而与酶的活性无关。他们说，SynGAP 蛋白似乎扮演着交通管理者的角色，指挥着大脑蛋白质在突触的位置和内容。探索与实验约翰霍普金斯大学医学院神经科学和心理与脑科学布隆伯格特聘教授、所罗门-H-斯奈德神经科学系主任理查德-胡加尼尔博士和他的团队于 1998 年首次分离出SYNGAP1基因。胡加尼尔说，SynGAP 蛋白在突触中的含量非常丰富，长期以来，人们一直认为 SynGAP 的主要作用是引发调节突触强度的酶化学反应。但是，在研究 SynGAP 蛋白的过程中，休加尼尔等人开始发现，当 SynGAP 蛋白与主要的突触支架蛋白 PSD-95 发生作用时，它们具有一种奇怪的特性。它们会变成液滴，对于酶蛋白来说，这种结构转变是不寻常的。显示 SynGAP（绿色）与突触处 PSD-95 结合的神经元。图片来源：约翰霍普金斯大学医学院 Yoichi Araki 和 Rick Huganir为了弄清并理解SynGAP奇特的液体转变的目的，胡加尼尔、神经科学导师荒木洋一和胡加尼尔在约翰霍普金斯大学的研究团队设计了神经元实验，他们在SYNGAP1基因的所谓GAP结构域中插入突变，从而在不影响其结构的情况下消除SynGAP的酶功能。约翰-霍普金斯大学的研究小组发现，即使没有酶的活性，突触也能正常工作，这表明结构特性本身对 SynGAP 的功能非常重要。研究小组接下来在小鼠身上进行了相同类型的基因工程，以去除 SynGAP 的酶功能，结果发现类似：突触表现正常，突触可塑性没有问题，小鼠的学习和记忆行为也没有困难。研究小组称，这表明 SynGAP 的结构特性足以保证正常的认知行为。为了了解SynGAP的结构是如何调节突触的，科学家们对突触进行了更仔细的分析，发现SynGAP蛋白与AMPA受体/TARP复合物（加强突触的神经递质蛋白束）和PSD-95支架蛋白的结合存在竞争。实验表明，在静止状态下，SynGAP 与 PSD-95 紧密结合，不允许它与突触中的任何其他蛋白质结合。然而，在突触可塑性、学习和记忆过程中，SynGAP 蛋白会断开与 PSD-95 的连接，离开突触，并允许神经递质受体复合物与 PSD-95 结合。这使得突触变得更强，增加了脑细胞之间的传递。Huganir说："这一系列过程并没有SynGAP典型的催化活性。相反，SynGAP 在与 PSD-95 结合时会将其束缚住，但当 SynGAP 离开这个突触时，PSD-95 就会开放，与 AMPA 受体/TARP 复合物结合。"在 SynGAP 基因突变的儿童中，突触中的 SynGAP 蛋白数量减少了一半左右。由于 SynGAP 蛋白的数量减少，PSD-95 可能会更多地与 AMPA 受体/TARP 复合物结合，从而改变神经元的连接，导致脑细胞活动增加，这就是 SynGAP 突变儿童常见的癫痫发作的特征。Huganir说，SynGAP的两种功能酶和支架蛋白的"交通管理"作用现在可能对寻找SynGAP相关神经发育障碍的治疗方法非常重要。他们的研究还表明，仅针对SynGAP的一种功能可能不足以产生重大影响。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家成功制作出了人类细胞的一部分：核糖体的三维模型

科学家成功制作出了人类细胞的一部分：核糖体的三维模型 核糖体小知识：核糖体是人体细胞的一部分，由核糖体RNA和核糖体蛋白组成。核糖体就像一个工厂，按照基因中固有的一系列指令制造蛋白质。核糖体漂浮在细胞的细胞质、细胞器（如线粒体）或细菌的原生质中。伊娃-库默（Eva Kummer）和她的同事姜阮（Giang Nguyen）、克里斯蒂娜-里特（Christina Ritter）利用电子显微镜成功制作出了人体细胞一部分核糖体的三维模型，其直径不超过 30 纳米。更具体地说，他们拍摄了核糖体制造过程的快照。了解核糖体的构造和工作原理非常重要，因为它是人类和所有其他生物体内产生蛋白质的唯一细胞微粒。没有蛋白质，生命将不复存在。蛋白质是构成人体的主要成分。你的心脏、肺部、大脑，基本上整个身体都是由核糖体产生的蛋白质构成的。伊娃-库默尔说："从外观上看，人体非常简单，但仔细想想，人体的每一部分都由数百万个分子组成，这些分子极其复杂，而且它们都知道该做什么这真是令人叹为观止。"核糖体复杂的组装过程。图片来源：Eva Kummer在核糖体开始生产蛋白质之前，它们首先需要由 80 多种不同的成分组装而成。伊娃-库默及其同事获得了核糖体组装三个不同阶段的三维模型。"它是一种复杂的粒子，有许多不同的部分许多蛋白质和 RNA 成分必须折叠、组装并移动到正确的位置。这一切并非一蹴而就。核糖体的组装是一个渐进的过程，涉及几个阶段，"她解释说。伊娃-库默尔认为，在这三个阶段中，描述装配最早时间点的三维模型最为有趣，因为以前没有人能够描述它："在这一阶段，我们可以知道，例如，一种名为 GTPBP10 的特定蛋白质渴望与一种所谓的 RNA 成分相互作用，这种 RNA 成分会形成一个长螺旋，"她补充说："事实上，螺旋的底部是核糖体的催化中心，也就是制造蛋白质的地方。因此，正确折叠和放置螺旋非常重要。"为此，GTPBP10 会抓住螺旋，并将其置于蛋白质合成的正确位置。这只是这项新研究揭示的核糖体组装众多阶段中的一个阶段这种洞察力可能会为了解各种疾病的更多知识铺平道路。"核糖体组装的错误严重削弱了细胞制造蛋白质的能力。例如，蛋白质能将食物中的能量转化为'能量币'，供身体运行各种细胞过程。现在，如果线粒体核糖体不工作，我们的身体就无法再产生足够的能量币，从而导致神经退行性疾病和心脏病等疾病。在衰老过程中，这些'能量币'的生产效率也会越来越低。第一步是了解事情是如何运作的。只有这样，我们才能尝试改变它们"。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家发现一种研发疫苗的更好方法

科学家发现一种研发疫苗的更好方法 促进血细胞产生针对特定病毒蛋白的抗体是开发人用疫苗的重要一步。这对研究人员来说具有挑战性，因为受试者是否产生抗体取决于科学家如何设计和施用抗原，抗原是他们为测试疫苗有效性而施用的病毒的一部分。病毒研究的一个非常重要的方面是如何表达和纯化用于疫苗接种的抗原。用制备好的抗原对动物进行免疫，动物会产生针对抗原的特异性抗体。但科学家必须分离抗原，以确保他们开发的疫苗能够针对他们希望防治的特定疾病。一旦研究人员纯化了抗原，他们就能研制出疫苗，引导受试者产生所需的抗体。但在尝试开发实验室生产的抗原时，这种分离工作尤其耗时，因为病毒通常会迅速变异。科学家可能需要数周时间才能开发出正确的抗原。科学家们开发出了一种诱导目标特异性免疫反应的新方法。通过将抗原蛋白融合到一种源于四泛蛋白的锚膜结合蛋白中，研究人员创造出了主要显示在人体细胞表面的融合蛋白。载体蛋白将蛋白质暴露在细胞表面，诱导产生针对适当、相关抗原的抗体。另外一个优点是，这些抗原与病毒中的相应蛋白质具有相同的构象和修饰，因为它们是由与病毒自然感染的人体细胞相似的细胞制造的。这种新的显示技术有可能成为一种更可靠的免疫技术。在这项研究中，研究人员能够诱导出针对不同蛋白质的抗体，重点是导致 2019 年冠状病毒病（COVID-19）的SARS-CoV-2 病毒的受体结合域。开发出的锚蛋白使科学家们能够针对特定疾病进行免疫，而无需纯化抗原。研究人员深信，这项技术可以大大加快免疫过程。论文作者之一丹尼尔-伊万诺维奇（Daniel Ivanusic）说："这项工作基于 SARS-CoV-2 的受体结合结构域，仅仅是一项非常有趣的免疫技术的开端。对我们来说，采用 tANCHOR 技术最具挑战性、最重要也最令人兴奋的应用是诱导针对 HIV-1 的中和抗体。我认为这将是一项伟大的工作！"编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：