三句话读懂一篇 CNS，首次揭示从鱼进化到人的演变机制，运动能帮助人体对抗慢性炎症...
丁香学术
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我们从哪里来，到哪里去？原来人类曾经是条鱼，自由自在地在水中游动！最新 Nature 研究首次揭示从鱼进化到人的演变机制，大自然的神奇真是令人神往。
本周学术君继续为大家分享 CNS 最新研究，共探生命奥秘！
1. Nature: 揭示 DNA 断裂诱导修复的新机制
双链 DNA 断裂是一种严重的 DNA 损伤形式，机体通过断裂诱导复制过程进行 DNA 合成修复。
2021 年 1 月 20 日，美国爱荷华大学的 Anna Malkova 等团队在 Nature 杂志上发表论文 Tracking break-induced replication shows that it stalls at roadblocks。该工作开发出 AMBER（Assay for Monitoring BIR Elongation Rate）新型实验技术用以追踪酿酒酵母中的生理动态，揭示了 DNA 断裂诱导复制机制，阐述了转录活跃区域、重复序列等复制障碍区域对该机制的重要影响。
图 1：来源 Nature
2. Nature: 调控因子参与溶解性细胞死亡
细胞质膜破裂是溶解性细胞死亡的最终事件，释放细胞内分子，诱发炎症反应。
2021 年 1 月 20 日，美国 Genentech 公司 Vishva M. Dixit 等团队在 Nature 杂志上发表研究论文 NINJ1 mediates plasma membrane rupture during lytic cell death。该工作通过建立骨髓来源的巨噬细胞库，采用正向遗传筛选鉴定出 NINJ1 因子对质膜破裂的调控机制，推翻了以往科学界的固有认知，证明与细胞死亡相关的质膜破裂并非是一个被动事件。
由于 NINJ1 在质膜破裂中发挥重要作用，其或可在医药研发及后续治疗阶段意义重大！
图 2：来源 Nature3. Nature: 恢复骨髓细胞新陈代谢或可逆转认知衰退
衰老造成人体虚弱、动脉粥样硬化、神经变性和记忆力下降等病理症状。
2021 年 1 月 20 日，斯坦福大学 Katrin Andreasson 团队在 Nature 杂志上发表研究论文 Restoring metabolism of myeloid cells reverses cognitive decline in ageing。该工作发现巨噬细胞是影响大脑衰老和认知衰退的关键因素，当外源添加药物对巨噬细胞进行能量补充后，高龄小鼠的记忆力显著提高。
上述研究表明年龄增长引起大脑功能衰退，然而认知衰退症状或可逆转，该研究或是老年痴呆患者的福音。
图 3：来源 Nature
4. Nature: 首次揭示从鱼进化到人的演变机制
肺鱼有最大的动物基因组，在泥盆纪时期适应了陆地气候，进而导致产生陆地脊椎动物。
2021 年 1 月 18 日，德国康斯坦茨大学 Axel Meyer 团队在 Nature 杂志上发表研究论文 Giant lungfish genome elucidates the conquest of land by vertebrates。该工作对 澳洲肺鱼进行全基因组（其基因组是人基因组的 14 倍）测序，其巨大体积归因于富含重复序列及活跃的转座子元件。
研究人员通过贝叶斯系统发育分析确认了肺鱼与陆地两栖爬行类脊椎动物的亲缘关系，对深入理解脊椎动物进化过程的主要转变具有重要意义。
图 4：来源 Nature
5. Nature: 参与 III 型 CRISPR-Cas 系统工作的核酸酶
原核生物有 3 种类型的 CRISPR-Cas 系统，III 型 CRISPR-Cas 系统位点附近具有潜在的被诱导激活核酸酶，然而其功能未知。
2021 年 1 月 18 日，洛克菲勒大学 Luciano A. Marraffin 团队在 Nature 杂志上发表研究论文 The Card1 nuclease provides defence during type-III CRISPR immunity。该工作发现 Card1 是 III 型 CRISPR 系统的辅助蛋白，其能够形成二聚体与 III 型 CRISPR 系统在工作过程中产生的环状四聚腺苷酸（cA4）结合，进而发生构象变化和活化，最后切割单链核酸，对细胞生长产生阻滞作用同时强化抗噬菌体的侵染效果。
图 5：来源 Nature
6. Science Advances：运动能帮助人体对抗慢性炎症
2021 年 1 月 23 日，美国杜克大学 Bursac 团队在 Science Advances 发表论文 Exercise mimetics and JAK inhibition attenuate IFN-γ–induced wasting in engineered human skeletal muscle，研究利用实验室培养的工程化肌肉证明，人体肌肉具备一种天生的特性，即肌肉运动时抵御慢性炎症带来的破坏性，防止肌肉萎缩和收缩能力不足，维持机体正常的生命活动。且证明干扰素 γ 不依赖于其他细胞类型或组织，主要通过一种特定的信号途径发挥作用。
总之运动的肌肉细胞可以直接对抗干扰素 γ 诱导的促炎信号。宅男宅女们空闲时不要再窝着不动啦，多运动活得久！
图 6：来源 Science Advances
7. NEJM: CRISPR-Cas9 基因编辑技术治疗镰状细胞病和 β 地中海贫血
2021 年 1 月 21 日，美国 CRISPR Therapeutics 和 Vertex Pharmaceuticals 公司研究团队在顶尖医学期刊《新英格兰医学杂志》（NEJM）上发表论文 CRISPR-Cas9 Gene Editing for Sickle Cell Disease and β-Thalassemia，该研究对来自健康供者的 CD34 + 造血干细胞和祖细胞实施电穿孔，并应用 CRISPR-Cas9 对 BCL11A 红系特异性增强子实施靶向编辑且无脱靶效应。2 例输血依赖型 β 地中海贫血（TDT）和镰状细胞病（SCD）患者， 接受靶向相同 BCL11A 增强子的 CRISPR-Cas9 编辑的自体 CD34 + 细胞之后，摆脱输血依赖且血管不再发生闭塞。
愿科学家们利用基因编辑技术早日攻克遗传疾病，让每个孩子都能健康成长！
图 7：来源站酷海洛 Plus
8. Science: 糖酵解的百年之谜被破解
2021 年 1 月 22 日，美国纪念斯隆・凯特琳癌症中心李铭教授团队在 Science 杂志发表论文 Glycolysis fuels phosphoinositide 3-kinase signaling to bolster T cell immunity，该研究利用不同的小鼠基因模型和大量的体外生化实验，将 Warburg 效应和细胞中 PI3K 激酶的活性串联起来，证明 伴随着急剧增长的细胞快速地向 Warburg 效应的转向，PI3K 激酶的活性也随之增加，从而加快细胞分裂进程。
该研究颠覆了被学术界普遍认同的观点，即新陈代谢是细胞信号指导下的次级活动。
科学研究永无止境，时间会验证一切真理！
图 10：来源 Science
9. Science: 眼镜蛇如何发射毒液远程防御
2021 年 1 月 22 日，美国利物浦热带医学院 Casewell 团队在 Science 杂志发表论文 Convergent evolution of pain-inducing defensive venom components in spitting cobras，该研究对不同种类眼镜蛇基因、毒液成份以及功能进行分析，揭示了分布在亚洲和非洲的 3 种眼镜蛇独立演化出了毒液喷射系统之谜。不同于普通眼镜蛇喷射毒液用于捕猎，这类眼镜蛇的毒液含有更多、种类更丰富的 PLA2 毒素，进而强化毒液中原有细胞毒素的致痛效果，起到防御之效。
物竞天择，适者生存，看来凶残的眼镜蛇也不得不使出杀手锏力求自保啊！
图 9：来源站酷海洛 Plus
10. Cell: 多组学揭示小鼠出生后大脑发育特征
2021 年 1 月 22 日，北京大学谢晓亮团队在 Cell 杂志上发表论文 Changes in genome architecture and transcriptional dynamics progress independently of sensory experience during post-natal brain development，该研究利用高分辨率多重退火和基于环的数字转录组扩增循环（MALBAC-DT）以及二倍体染色质构象捕获（Dip-C）方法， 获得了发育中的小鼠脑皮层和海马体的转录组及 3D 基因组图谱，开发了多组学分析通道，填补了大脑转录组和 3D 基因组的研究空白。
由此发现了在大脑发育过程中转录组和 3D 基因组的先天性决定特征，为神经发育的未知领域开辟了新大陆，为发育相关疾病的治疗提供了巨大潜力！
图 10：来源 Cell
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题图来源：站酷海洛 Plus
