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本周又有一期新的Science期刊（2018年9月7日）發布，它有哪些精彩研究呢？讓小編一一道來。
 

圖片來自Science期刊。

1.Science：新研究證實體育鍛煉如何改善阿爾茲海默病癥狀
doi:10.1126/science.aan8821; doi:10.1126/science.aau8060

在一項新的研究中，來自美國麻省總醫院（MGH）的研究人員發現編碼記憶的大腦結構中的神經發生（neurogenesis）---誘導新神經元的產生---能夠改善阿爾茨海默病小鼠模型中的認知功能。他們的研究表明這些對認知的有益影響能夠被阿爾茨海默病患者大腦中存在的有害的炎癥環境破壞，而體育鍛煉能夠“清理”這種炎癥環境，從而允許新的神經元能夠存活和改善阿爾茨海默病小鼠模型的認知。相關研究結果發表在2018年9月7日的Science期刊上，論文標題為“Combined adult neurogenesis and BDNF mimic exercise effects on cognition in an Alzheimer’s mouse model”。

成體神經發生---在胚胎階段之后和在一些動物的新出生期發生的新神經元產生---在海馬體和另一種被稱為紋狀體的大腦結構中進行著。雖然成體海馬體神經發生（adult hippocampal neurogenesis, AHN）對學習和記憶是至關重要的，但是這一過程如何影響阿爾茨海默病等神經退行性疾病仍未得到充分了解。

在這項研究中，這些研究人員著手研究AHN受損如何在小鼠模型中導致阿爾茨海默病病理特征和認知功能受損，以及增加AHN是否能夠減輕癥狀。他們的實驗表明在小鼠模型中，AHN能夠通過體育鍛煉或藥物治療和促進神經祖細胞產生的基因療法加以誘導。動物行為測試結果揭示出對已通過藥物和遺傳手段誘導神經發生的小鼠而言，它們僅獲得有限的認知益處。但是對通過體育鍛煉誘導AHN的小鼠而言，它們表現出改善的認知能力和下降的β-淀粉樣蛋白水平。

Tanzi解釋道，“盡管體育鍛煉誘導的AHN通過啟動神經發生改善阿爾茨海默病小鼠模型的認知，但是試圖通過使用基因療法和藥物來達到這一結果并沒有帶來益處。這是因為由藥物和基因療法誘導的新生神經元不能夠在已被阿爾茨海默病病理特征（特別是神經炎癥）破壞的大腦區域中存活。因此，我們想要了解體育鍛煉引起的神經發生存在著哪些不同。”

Choi說，“我們發現關鍵的區別在于體育鍛煉也開啟了腦源性神經營養因子（BDNF）的產生---已知它在神經元生長和存活中起著非常重要的作用，這就為新的神經元存活下來創造了一個更好的大腦環境。通過聯合使用誘導神經發生和增加BDNF產生的藥物和基因療法，我們能夠成功地模擬體育鍛煉對認知功能的影響。”

2.Science：蛋白Bouncer是物種特異性受精所必需的
doi:10.1126/science.aat7113; doi:10.1126/science.aau8356

在一項新的研究中，來自奧地利維也納生物中心的研究人員發現一種在斑馬魚卵子外表面上存在的蛋白可起著哨兵的作用，它僅允許斑馬魚的精子進入。相關研究結果發表在2018年9月7日的Science期刊上，論文標題為“The Ly6/uPAR protein Bouncer is necessary and sufficient for species-specific fertilization”。美國紐約大學醫學院的Ruth Lehmann針對這項研究在同期Science期刊上發表了一篇標題為“Matchmaking molecule for egg and sperm”的觀點類型論文。

對斑馬魚等魚類而言，重要的是保護它們的卵不被其他魚類受精---這是因為它們將卵產在水中。這些卵隨后被噴射到水中的精子受精。

這些研究人員在對斑馬魚基因組進行研究時發現一個基因能夠表達一種之前未知的長80個氨基酸的蛋白。鑒于這個基因在基因組中的位置，他們猜測它參與了繁殖。這一發現促使他們設計并開展實驗來確定它的功能。

這些研究人員利用CRISPR對受試斑馬魚進行基因改造，使得它們能夠表達來自另一種魚類---青鳉（medaka）---的蛋白同源物。這允許青鳉精子對來自受試斑馬魚的卵進行受精，但阻止斑馬魚精子對這些卵進行受精。這就確定了這種蛋白的功能就是哨兵的作用，也因此他們將它命名為Bouncer。

3.Science：來自個體癌癥患者的所有轉移性腫瘤中存在著相同的驅動基因突變
doi:10.1126/science.aat7171

由數十億個細胞組成的腫瘤充滿著基因突變；癌細胞和正常細胞在分裂時獲得很多突變。鑒定出顯著地促進癌癥產生的驅動突變（driver mutation）對腫瘤學是至關重要的。在腫瘤學中，醫生旨在根據患者所患癌癥的基因組成來進行治療。 

在一項新的研究中，來自美國斯坦福大學醫學院、哈佛大學、紀念斯隆-凱特琳癌癥中心和約翰霍普金斯大學的研究人員針對來自個體患者的癌癥進行擴散或轉移的方式獲得一項關鍵的發現。相關研究結果發表在2018年9月7日的Science期刊上，論文標題為“Minimal functional driver gene heterogeneity among untreated metastases”。論文通信作者為斯坦福大學醫學院放射學講師Johannes Reiter博士和哈佛大學生物學教授Martin Nowak博士。

為了觀察驅動基因突變在來自個體癌癥患者的所有轉移性腫瘤中是否相同的，這些研究人員分析了來自20名患有8種不同癌癥類型的患者的76種未經治療的轉移性腫瘤的DNA樣本，并確保從每名患者中獲得至少兩種不同的轉移性腫瘤。

這些研究人員選擇出已知在驅動基因中發生的突變，并研究它們是否在從個體患者體內獲得的所有轉移性腫瘤中發現到。在一些癌癥中，他們僅鑒定出兩種驅動基因突變；在其他癌癥中，他們鑒定出多達18種驅動基因突變。

通過在大型數據庫（包含著25000多種之前已被測序的癌癥的突變數據）分析這項研究中的數據，這些研究人員發現了在來自個體患者的所有轉移性腫瘤中都存在的驅動基因突變也在之前已被測序的癌癥中頻繁地發生著，這表明這些突變是真正的疾病驅動因素，在癌癥產生過程中發揮著關鍵作用。

這些研究人員還觀察到在來自個體癌癥患者的所有轉移性腫瘤中未發現的少數驅動基因突變預計會產生較弱的或沒有功能性的后果。換句話說，盡管這些驅動基因突變在驅動基因中發生，但是它們并不在所有轉移性腫瘤中存在，它們可能是乘客突變，并且可能在癌癥產生過程中不起關鍵作用。這一發現可能在未來為理解腫瘤活檢樣品開辟新的途徑。

4.Science：解析出人PKD1-PKD2復合物的三維結構
doi:10.1126/science.aat9819

常染色體顯性多囊腎?。╝utosomal dominant polycystic kidney disease, ADPKD）是一種常見的遺傳性疾病，可導致腎功能衰竭。 蛋白PKD1和PKD2發生的突變與這種疾病存在關聯，但這兩種蛋白的功能在生理學和疾病方面仍然是不清楚的。PKD1涉及化學和機械力刺激的感知，而PKD2被人提出是一種鈣離子通道。Su等人證實這兩種蛋白的跨膜區以1：3的比例組裝成PKD1-PKD2復合物。他們的高分辨率低溫電鏡結構證實PKD1-PKD2復合物采用瞬態受體電位通道結構，并且具有一些*的特征。將這些引起疾病的突變定位到結構上提示著這種發病機制可能來自于這種復合物的不正確折疊或運輸，而不是來自于通道活性的破壞。

5.Science：單一轉錄因子促進水稻的產量和免疫力
doi:10.1126/science.aat7675; doi:10.1126/science.aau9065

與微生物病原體作斗爭的植物通常會將可用于生長的資源轉移到免疫反應中。對農作物而言，當植物免疫被激活時，這轉化為較低的產量。Wang等人表明在水稻中，一種關鍵的轉錄因子（即IPA1）的可逆磷酸化允許這種植物在需要時抵御真菌攻擊，但是在幾天之內，將資源重新分配回生長。因此，微生物病原體防御和作物產量就能夠得到維持。

6.Science：遷徙的有蹄類動物存在社會學習的證據
doi:10.1126/science.aat0985; doi:10.1126/science.aau6835

大型有蹄類動物的遷徙遍及各大洲，這激發了人們對這些動物如何知道何時離開以及去哪里的好奇心。Jesmer等人利用區域滅絕和重新引入幾種北美有蹄類動物來確定學習在遷徙中的作用。重新引入的大角羊和駝鹿種群沒有像歷*的種群那樣遷徙。然而，幾十年后，這些新建立的種群能夠更好地追蹤環境中植被的出現，并且越來越多地遷徙。因此，新引進的動物通過社會交換了解了它們的環境并分享了相關信息。

7.Science：更多的大型風能和太陽能發電設施，更多的降雨量和植被覆蓋
doi:10.1126/science.aar5629

風能和太陽能發電廠產生的能源能夠減少碳排放，因而減少人為氣候變化。Li等人利用一種氣候模型進行的實驗表明，在撒哈拉沙漠中安裝大型風力和太陽能發電設施可能會導致更多的局部降雨，特別是在鄰近的薩赫勒（Sahel）地區。這種效應是由增加的表面阻力和減少的反照率引起的，它能夠增加植被覆蓋率，產生進一步增加降雨量的正反饋。（生物谷 ）