2017年1月27日Science期刊精华
来源：生物谷
日期：2017-02-01
2017年1月31日/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2017年1月27日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。
1.Science：揭示SUMO和泛素在减数分裂中起着关键性作用
doi:10.1126/science.aaf6407; doi:10.1126/science.aam5904
来自美国加州大学戴维斯分校生物科学学院的Neil
Hunter实验室正在梳理减数分裂运作方式的复杂细节。在一项新的研究中，Hunter团队描述了减数分裂中的新的关键性组分：蛋白SUMO、泛素和被称作蛋白酶体的分子机器。泛素是一种众所周知的小分子蛋白，用于标记随后会被蛋白酶体降解的其他蛋白。SUMO与泛素存在较高的同源关系。
Hunter实验室和来自美国克利夫兰州立大学的Valentine
Börner实验室揭示出SUMO、泛素和蛋白酶体在减数分裂中发挥着至关重要的作用。总地来说，染色体有上百个潜在的交换位点，但是仅有其中的一些位点实际上发生交换。从某种角度而言，细胞必需将大量的可能性缩小到一些具体的位点，但是会确保每条染色体至少发生一次交换。Hunter团队发现SUMO、泛素和蛋白酶体在这种交换位点选择中发挥着关键性的作用。
Hunter实验室发现当染色体配对时，SUMO会抑制这些上百个潜在的交换位点上发生的DNA相互作用。若缺乏这种抑制，这些位点都不会发生交换。Hunter说，“如果缺乏SUMO的话，那么就不会发生交换，因而减数分裂就不会成功进行。我们认为阻止这个过程会为选择交换位点提供时间。”
泛素和蛋白酶体在这个过程中发挥着相反的作用：让SUMO释放下来，从而允许DNA相互作用继续进行下去。SUMO和泛素之间的平衡允许刚刚足够的交换发生，从而有助确保精子和卵子的每条染色体发生一次交换。
2.Science：蛋白酶体控制减数分裂期间染色体配对和重组
doi:10.1126/science.aaf4778; doi:10.1126/science.aam5904
减数分裂是通过两轮细胞分裂由双倍体亲代细胞产恒单倍体配子。在减数分裂的第一轮分裂期间，同源染色体配对确保每个配子接受到完整的一套染色体。另一方面，蛋白酶体是一种分子机器，降解在细胞内携带摧毁标记的蛋白。Jasvinder
S. Ahuja等人证实蛋白酶体也参与确保同源染色体在减数分裂期间彼此间配对。
3.Science：成功地让重叠的记忆不再重叠
doi:10.1126/science.aal2690
在一项新的研究中，来自日本富山大学的研究人员描述了他们如何诱导试验用小鼠产生两项独立的记忆，他们如何导致这两项记忆发生重叠，然后他们在不用擦除其中的任何一项记忆的情形下如何让这两项重叠的记忆不再重叠。基于此，他们发现了一种让小鼠的重叠记忆不再重叠的方法。
在这项新的研究中，研究人员描述了他们开展的一项实验：他们让小鼠中的重叠记忆不再重叠，而且是在不用改变这两项存在重叠的记忆中任何一项记忆的情形下实现的。
这项实验包括诱导几只试验用小鼠对品尝糖精产生不好的记忆---每次这样做时，它们因接受氯化锂剂量注射而感到不舒服。几天之后，这些同样的小鼠无论何时听到某种音调时都会接受一点电击，从而对这种音调产生不好的记忆。接下来，给这些小鼠喂食含有糖精的食物，与此同时播放这种音调。这会导致这些小鼠将这两项记忆连接起来，让它们发生重叠。
从那以后，当品尝到糖精时，这些小鼠打起寒颤就像是经历电击一样。随着这项实验继续进行，研究人员鉴定出在这些小鼠体内，负责持有这两项新记忆的成群神经元，随后鉴定出负责持有这种记忆重叠信息的神经元。一旦这些小鼠全部接受培训，他们就利用光遗传学技术启动和关闭这些负责持有记忆重叠信息的神经元。他们发现关闭这些神经元会清除发生重叠的记忆：当这些小鼠品尝糖精时不再打起寒颤。但是他们仍然记得与品尝糖精相关联的不愉快记忆，以及与这种音调相伴随的电击相关联的不愉快记忆。让这些负责持有记忆重叠信息的神经元再次启动会导致重叠的记忆恢复。
4.Science：中国科学家发现恢复西红柿更好风味的基因密码
doi:10.1126/science.aal1556
超市里的西红柿有什么问题？消费者说，它们缺乏风味，因此中国农业科学院深圳农业基因组所黄三文研究团队努力鉴定出现代西红柿中丢失的重要因子，以便将这些因子放回到它们当中，让它们恢复它们原有的风味。
在一项新的研究中，黄三文研究团队鉴定出具有更好西红柿风味的化学物组合。相关研究结果发表在2017年1月27日那期Science期刊上，论文标题为“A chemical genetic roadmap to improved tomato flavor”。
第一步就是找出在西红柿中上百种化学物中，哪些物质在风味中作出最大的贡献。
Klee说，现代西红柿缺乏充足的在更好风味中起着至关重要作用的糖分和挥发性化学物。他说，这些性状在过去50年里已丢失了，这是因为西红柿培育者没有工具来对风味进行常规的筛选。 为此，研究人员研究了西红柿中的等位基因，这些等位基因让西红柿具有它的特定性状。
Klee说，“我们想要鉴定出为何现代西红柿品种缺乏这些决定着风味的化学物。这是因为它们丢失了许多基因的更有价值的等位基因。”
他说，研究人员随后鉴定出这些良好的等位基因在西红柿基因组中的位置。这需要开展全基因组评估研究。这样，他们绘制出控制所有这些重要的化学物合成的基因图谱。Klee说，一旦他们发现这些基因，他们就通过遗传分析，将这些良好的等位基因替换现代西红柿品种中不好的等位基因。
5.Science：北京大学生命科学学院李晴研究组在《科学》杂志发表论文揭示RPA在DNA复制偶联的核小体组装过程中的作用
doi:10.1126/science.aah4712
北京大学生命科学学院、北京大学-清华大学生命科学联合中心研究员李晴研究组近日在DNA复制偶联的核小体组装的机制方面做出重要突破，该工作发现单链DNA结合蛋白RPA通过结合组蛋白H3-H4，形成一个高效的平台递呈组蛋白到新合成子链起始核小体组装。这一发现揭示一条全新的DNA复制和核小体组装的偶联机制，大大促进染色质复制领域的发展。该成果与2017年1月27号在线发表在国际权威学术期刊《科学》（Science）上。
真核生物的DNA主要储存在直径大小不足10微米的细胞核内。以人类细胞为例，如果将单个细胞中所有的DNA首尾相接，大约有两米长，因此DNA需要高度折叠在染色质结构中。染色质的基本结构单位是核小体，主要由一段147bp
DNA缠绕一个组蛋白八聚体核心约两圈组成，该八聚体核心包括一个组蛋白H3-H4四聚体和两个组蛋白H2A-H2B二聚体。核小体在辅助因子的作用下一层层折叠，组装形成高度有序的染色质结构，这一结构不仅能有效的压缩和保护DNA，而且蕴藏丰富的表观遗传信息，在时间和空间上精细调节基因组的转录和复制，确保生命个体的正常发育。在染色质环境下，DNA复制的同时染色质编码的表观遗传信息也需要稳定传承，这个过程对于维持基因组和表观遗传组的稳定性非常重要，而基因组和表观遗传组紊乱是癌症、神经退行性病变等疾病的主要原因之一。
染色质高度压缩的结构，对于DNA复制是一种阻碍，所以，在DNA复制过程中，为保证复制体顺利前行，复制叉前面母链DNA上的核小体需要解组装，复制叉后面两条新合成子链DNA则需要利用新合成组蛋白和从母链回收的旧组蛋白重新组装成核小体，这个过程被称为DNA复制偶联的核小体组装，是表观遗传信息传递的第一步。该过程的关键问题是如何将组蛋白H3-H4呈递到复制叉上，从而将DNA复制和核小体组装紧密偶联确保基因组稳定和表观遗传信息的正确传承。李晴研究组以酿酒酵母为模式物种，发现DNA复制叉上的重要因子RPA在这个过程非常重要。在DNA复制过程中，已知解旋酶MCM解开双链DNA（dsDNA），产生单链DNA（ssDNA），RPA迅速结合刚生成ssDNA，保护ssDNA避免损伤和产生二级结构，保证DNA复制正常有序进行。研究组首先发现RPA能够直接结合组蛋白H3-H4，结合在ssDNA的RPA可以促进H3-H4和相邻的dsDNA结合，这是核小体组装的起始步骤；用一系列体内体外方法，包括建立一个新的ReIN－Map方法，定量分析了酵母体内全基因组水平新合成DNA上核小体的分布，证明RPA在DNA复制偶联的核小体组装过程中作用非常重要。据此，李晴研究组提出在DNA复制偶联的核小体组装过程中，
RPA-ssDNA复合物可以作为通用平台，方便多条分子伴侣呈递组蛋白通路连接到复制叉，从而促进子链DNA上核小体组装，揭示了一条新的将DNA复制和核小体组装相偶联的机制。RPA的这个新功能对这个领域来说是出乎意料的，因为RPA是一个ssDNA结合蛋白，而核小体只能在dsDNA上形成。
6.Science：抗登革热病毒IgG1抗体决定着病情严重性
doi:10.1126/science.aai8128
在一些情形下，登革热病毒的继发性感染能够是非常严重的，会导致血浆泄漏、血小板减少症和出血性疾病。这种现象被归因于抗体依赖的增强作用。Taia
T.
Wang等人证实一种特定的抗体亚型IgG1水平在激发性登革热病毒感染患者体内提高了。IgG1的重链Fc片段缺乏海藻糖修饰。这些非中和抗体结合到激活性Fc抗体上，而且似乎与血小板抗原发生交叉反应，从而导致血小板耗竭。这会促进血小板减少症产生。
7.Science：发现识别脯氨酸和破坏糖异生酶的N末端规则通路
doi:10.1126/science.aal3655
蛋白的末端氨基酸能够决定着它们的寿命。如今，Shun-Jia Chen等人阐明了他们在酵母中发现的第三个N末端规则通路（N-end
rule pathway）。在不再需要糖异生酶之后，这个被称作脯氨酸/N末端规则通路（Pro/N-end rule
pathway）的通路参与这些糖异生酶周转。这些作者鉴定出Gid4是这个通路的Pro/N-识别蛋白（Pro/N-recognin），而且阐明它对细胞蛋白中的N末端脯氨酸残基和附近的序列基序的组合具有特异性。
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