Cell杂志最受关注十篇文章（4月）- 大数跨境

巴傲得科研顾问

2016-04-12

导读：Cell创刊于1974年，现已成为世界自然科学研究领域最著名的期刊之一，并陆续发行了十几种姊妹刊，在各自专业

Cell创刊于1974年，现已成为世界自然科学研究领域最著名的期刊之一，并陆续发行了十几种姊妹刊，在各自专业领域里均占据着举足轻重的地位。Cell以发表具有重要意义的原创性科研报告为主，许多生命科学领域最重要的发现都发表在Cell上。本月《Cell》前十名下载论文为：

Programmable RNA tracking in Live Cells with CRISPR/Cas9

其他一些改造蛋白质来识别某些RNA序列的尝试一直缺乏特异性，且需要完成耗费劳力的程序操作。同时，称作为分子信标（molecular beacon）的短核酸仅限于成像应用，难于传送到细胞中。称作核酸适配体（aptamer）的蛋白质结合分子能够在活细胞中追踪RNA，但它们能够识别的RNA序列数量有限。

在这篇文章中，研究人员设计出了一种叫做PAMmer的独特短核酸，使得Cas9能够在不损伤靶分子的情况下有效地识别RNA而非DNA。他们还利用了一种无催化活性的Cas9酶避免了切割转录组，并用一种荧光蛋白标记Cas9在显微镜下监测了RNA的活动。最后，他们利用一种优化的sgRNA改善了靶向RNA的效率。通过这些改造，这一技术能够在活细胞中追踪RNA，且不会改变RNA的丰度或翻译蛋白的量。

这一技术的一个潜在应用就是随时间推移在病变神经元中追踪RNA运输，以鉴别出这些疾病的分子特征，支持开发出一些疗法。正如CRISPR-Cas9使得所有使用基础设备的科学家都能够实现遗传工程操纵一样，RNA靶向Cas9可以支持无数其他的努力来研究RNA加工在疾病中的作用，或鉴别出逆转RNA加工缺陷的药物。

Hallmarks of Cancer: The Next Generation

这篇综述性文章的重要性可从其长期占据榜单中窥见一斑：Weinberg教授继之前的癌症综述后，又发表了一篇升级版综述——Hallmarks of Cancer: The Next Generation，这篇同样也是与Douglas Hanahan合作的论文长达29页，简述了最近10年肿瘤学中的热点和进展，包括细胞自噬、肿瘤干细胞、肿瘤微环境等等，并且将原有的肿瘤细胞六大特征扩增到了十个，这十个特征分别是：

自给自足生长信号（Self-Sufficiency in Growth Signals）；抗生长信号的不敏感（Insensitivity to Antigrowth Signals）；抵抗细胞死亡(Resisting Cell Death)；潜力无限的复制能力(Limitless Replicative Potential)；持续的血管生成(Sustained Angiogenesis)；组织浸润和转移(Tissue Invasion and Metastasis)；避免免疫摧毁(Avoiding Immune Destruction)；促进肿瘤的炎症（Tumor Promotion Inflammation）；细胞能量异常（Deregulating Cellular Energetics）；基因组不稳定和突变（Genome Instability and Mutation）。

Root Endophyte Colletotrichum tofieldiae Confers Plant Fitness Benefits that Are Phosphate Status Dependent

长期以来，科学家们认为，免疫系统的唯一作用是区分敌友，并抵御病原体。事实上，在植物中它更像是一个微生物管理系统，当需要时也涉及调节植物的有益微生物。最近，来自德国马克斯普朗克植物育种研究所的研究人员与其他实验室组成的一个国际财团，在模式植物拟南芥和真菌炭疽菌（Colletotrichum tofieldiae）之间发现了这种关系。当需要时，植物会忍受真菌，帮助它们从土壤中获得可溶性磷，如果它可以自己完成这项任务时就会拒绝微生物。

研究人员表示，他们偶然发现的炭疽菌属真菌，并不是偶然就寄居在植物中。它把阿拉伯芥作为失踪菌根真菌的一个替代品。如果没有炭疽菌，植物在低磷土壤中就会有非常可怜的生存机会。双方的共存对于合作双方是有益的，但要以正确的条件为准。”

Going Germline: Mitochondrial Replacement as a Guide to Genome Editing

刚刚过去的这个冬天，关于“是否允许开展‘生殖细胞——一个新胚胎的基因组’基因编辑”的争辩，已经出现了一些戏剧性的变化。众所周知，采用该技术不仅可以永久性地改变一个人，而且还会改变一个人未来的遗传谱系。2月25日在《Cell》杂志发表的一项评论文章中，来自美国布朗大学和哈佛大学的两位医学、法律专家认为，如果美国决定考虑到实践，它其实有一个很好的监管路线图可以遵循——由英国提供。

Heterogeneity in Oct4 and Sox2 Targets Biases Cell Fate in Four-Cell Mouse Embryos

剑桥大学和EMBL-EBI的研究人员发现，个体发育在受孕第二天胚胎只有四个细胞的时候就开始成形了。虽然这些胚胎细胞看起来一模一样，但它们其实已经表现出微妙的差异。

精子和卵子受精之后，受精卵分裂生成全能性干细胞。这种干细胞能够分化为全身和胎盘的任何细胞。不过在随后的细胞分裂中，胚胎细胞很快丧失了这种可塑性，成为了多能性细胞。多能性细胞的发育能力受到限制，不再能生成胎盘细胞。

研究人员通过测序发现，早在四细胞的胚胎阶段，这些细胞就已经各不相同了。他们建立了胚胎发育的小鼠模型，用最新测序技术检测单细胞水平上的基因活性。研究显示，四个胚胎细胞之间一些基因活性存在着明显差异，而Sox2基因差异最大。该基因是多能性网络的一部分，当Sox2活性减弱的时候，引导细胞发展为胎盘的主调控子活性增加。

The Antagonistic Gene Paralogs Upf3a and Upf3b Govern Nonsense-Mediated RNA Decay

加州大学圣地亚哥医学院的研究人员发现，曾被认为无关紧要的一种蛋白质是从男性生育力到早期胚胎发育等一些过程中的核心作用因子。

研究人员证实UPF3A蛋白是无义介导的mRNA降解(nonsense-mediated mRNA decay，NMD）信号通路的一个有力抑制因子。UPF3A以往被认为恰恰相反是NMD信号的一个促进因子，但作用微弱，影响很小。因此，这一领域很大程度上忽略了UPF3A。“

Structure and Engineering of Francisella novicida Cas9

来自东京大学、麻省理工学院与哈佛大学Broad研究所的研究人员，在新研究中揭示出了新凶手弗朗西丝菌Cas9(FnCas9)的结构，并利用这一结构信息对FnCas9进行改造构建出了一个变异体。

研究人员报告称，获得了FnCas9–sgRNA–靶DNA复合物的晶体结构，分辨率达到1.7 埃（Å）。通过比较FnCas9和其他Cas9直系同源物SpCas9 与SaCas9，揭示出了亲缘关系遥远的CRISPR-Cas9系统之间的保守特征及惊人的结构差异。他们发现FnCas9识别的是5′-NGG-3′ PAM，并利用这一结构信息构建出了一个识别5′-YG-3′ PAM的Cas9异构体。此外，研究人员证实可以将预组装的FnCas9–sgRNA核糖核蛋白(RNP)复合物通过显微注射到小鼠受精卵中编辑具有5′-YG-3′ PAM的内源性位点，由此扩大了CRISPR-Cas9工具箱的靶向空间。

Spinal inhibitory interneuron diversity delineates variant motor microcircuits

Bayesian sparse regression analysis documents the diversity of spinal inhibitory neurons

这两篇是同一系列文章，哥伦比亚大学的研究人员向人们展示了一种能够全面鉴定神经元类型的新方法。这种方法将成为强大的神经学研究工具，帮助人们定量分析大脑所有区域的神经元多样性。

众所周知，每一个神经元的基因组是完全相同的，但不同神经元启动和关闭不同的基因。这些基因活性差异就像指纹一样，标志着神经元的身份。掌握神经元的“指纹”，就能根据这一点区分不同类型的神经元。这些信息对于神经系统的功能研究非常关键。

研究人员在小鼠脊髓的V1中间神经元中鉴定了19个转录因子。这些转录因子在不同类型的V1中间神经元中以特定的组合激活。随后，他们需要把转录因子的激活模式与中间神经元的类型配对起来。这用传统实验技术是比较困难的，但研究人员建立的统计模型可以做到这一点。

TGF-β Tumor Suppression through a Lethal EMT

来自纪念斯隆-凯特琳癌症中心的研究人员证实，TGF-β是通过致命的上皮间质转化（EMT）来发挥肿瘤抑制功能。

癌基因通常被分成致癌基因和抑癌基因两类，但研究发现越来越多的癌基因发挥了双重作用，挑战了这种分类方法。TGF-β及信号通路是癌症中二重性的一个典型范例。这一信号通路是后生动物细胞多能性、增殖及分化的一个关键调控因子。TGF-β的影响取决于细胞环境，这在肿瘤中尤为明显。来自炎症肿瘤微环境的TGF-β可导致癌细胞凋亡及肿瘤抑制，或诱导EMT促进癌细胞侵袭和转移，或提高癌症干细胞异质性和耐药性。但这种二重性的基础机制却是一个长期悬而未决的问题。

来源：生物通

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