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“基督城突变“切断淀粉样蛋白和Tau之间联系


哥伦比亚一个大家族的几代人都受到阿尔茨海默病的困扰,其中有一位成员也继承了患上痴呆症的基因突变,但她70多岁时仍保持认知健康。这名女性携带了APOE基因的一个微小变化,被称为基督城突变。基督城突变是否有助于保护作用尚不清楚。

12月11日,来自美国华盛顿大学医学院的研究人员发表了相关研究,研究结果在线发表在Cell 期刊上,论文标题为“APOE3ch alters microglial response and suppresses Aβ-induced tau seeding and spread”。研究人员利用转基因小鼠表明,APOE3ch突变切断了阿尔茨海默病早期阶段(大脑中淀粉样蛋白积聚)和晚期(tau蛋白积累,认知能力开始下降)之间的联系。

图片来源:Cell

研究人员培育了一只人源化的APOE3ch敲入小鼠,并将其与淀粉样蛋白β(Aβ)斑块沉积模型杂交。然后他们将人类tau蛋白注射到小鼠的大脑中。结果显示,在携带APOE3ch突变的小鼠中,淀粉样斑块周围的小胶质细胞在消耗和处理tau聚集体方面效率很高。这表明了APOE3ch影响小胶质细胞对Aβ斑块的反应,从而抑制Aβ诱导的tau蛋白的播种和扩散。

同期双篇阐明SIR2-HerA系统抗噬菌体机制


噬菌体作为细菌的“克星”,能够特异性识别和裂解宿主细菌。细菌在面对噬菌体感染的过程中,演化出了多种抗噬菌体机制,如经典的限制修饰系统,CRISPR-Cas系统等。随着生物信息学技术的发展,使得大量潜在的抗噬菌体基因被挖掘,如新型抗噬菌体系统SIR2-HerA,包含SIR2和HerA两个蛋白。而SIR2-HerA组装和活化机理尚未可知。

12月13日,来自美国俄亥俄州立大学医学院生化与药理学系傅天民团队Molecular Cell 杂志上发表了关于SIR2-HerA的研究,其题目为Assembly-mediated activation of the SIR2-HerA supramolecular complex for anti-phage defense。研究分析了SIR2、HerA和SIR2-HerA复合物的分子结构,并用生物化学手段阐释了该系统多元的酶活性,包括核酸酶,ATP水解酶,DNA解旋酶,以及NAD(P)+水解酶,这些不同的酶活功能协同作战,高效反击了噬菌体感染。该研究揭示了SIR2-HerA的超分子组装是一种独特的转换酶活性和加强抗噬菌体防御策略。


图片来源:Molecular Cell

另外一篇相关研究来自四川大学生物治疗全国重点实验室的陈强/余雅梅团队,题为 "Multiple enzymatic activities of a Sir2-HerA system cooperate for anti-phage defense"。该研究将SIR2-HerA系统命名为“Nezha(哪吒)”,发现该系统通过多种酶活性来共同抵御噬菌体侵袭的机制。Nezha系统的核心功能涵盖ATP感知、ATP水解活性、NAD水解活性、解旋酶活性和核酸酶活性。这些功能共同协作,构成了一种复杂而高效的防御机制,有效地抵抗噬菌体的攻击。


图片来源:Molecular Cell

AI与生物技术结合,打开科学新大门


许多肽类激素,如胰高血糖素样肽-1(GLP-1)、神经肽Y(NPY)、甲状旁腺激素(PTH)等,在与其受体结合时形成α螺旋,是临床护理和生物医学中的生物标志物,对它们进行灵敏度和特异性检测有助于疾病的诊断和药物开发。然而,以高亲和力和特异性结合螺旋肽的蛋白质设计仍是一个未解决的挑战。

12月18日,华盛顿大学医学院蛋白质设计研究所的科学家们,在《自然》杂志上发表了一项AI驱动生物技术进步的新研究,以De novo design of high-affinity binders of bioactive helical peptides为题。该团队使用AI软件创建蛋白质分子,它们以极高的亲和力和特异性与各种具有挑战性的生物标志物(包括人类激素在内)结合。值得注意的是,科学家们用计算机生成的生物分子与其目标之间实现了有史以来最高的相互作用强度。


图片来源:Nature

研究显示,即使在高温等恶劣条件下,蛋白质也能保持其目标结合能力。进一步,研究人员将高亲和力甲状旁腺激素结合剂整合到生物传感器系统中,并在含有目标激素的样品中实现了21倍的生物发光信号增加。这种与诊断设备的整合,凸显了AI生成的蛋白质的直接实际应用。

科学家揭示癌症转移开关


免疫疗法可以治疗“热”肿瘤,但许多“冷“肿瘤如乳腺癌和胰腺癌,不能治疗。cGAMP-STING通路可以激活免疫反应,有助于肿瘤变热。一种名为ENPP1的蛋白质,主要功能是水解细胞外的cGAMP,它的表达与癌症预后不良相关,但机制尚不清楚。

12月20日,斯坦福大学Lingyin Li副教授团队在《美国国家科学院院刊》上发表了相关研究,论文题目为:ENPP1 is an innate immune checkpoint of the anticancer cGAMP–STING pathway in breast cancer。研究发现ENPP1是一个开关,控制着乳腺癌抵抗免疫治疗和转移的能力。它是由癌细胞和肿瘤内外的健康细胞产生的,而高患者ENPP1水平与免疫治疗耐药性和随后的转移有关。

图片来源:PNAS

ENPP1通过抑制细胞外cGAMP-STING介导的抗肿瘤免疫,从而影响现有乳腺癌免疫治疗的效果。而当ENPP1在癌细胞和正常组织中的功能丧失时,减缓了原发肿瘤的生长并消除了转移。

对抗多种流感病毒的“超级疫苗“要来了?

流感疫苗促使免疫系统产生抗体,然后与入侵的流感病毒外部的血凝素蛋白(HA)结合,阻止它进入人体细胞不同的抗体以不同的方式与HA的不同部分结合,HA本身随着时间的推移而进化,产生可躲避旧抗体的新流感毒株。因此,新的流感疫苗每年都是基于对最主要的病毒株的预测而推出的。

基于此,匹兹堡大学医学院科学家开发能同时抵御多种毒株的流感疫苗,重点关注H1和H3流感亚型。相关研究于12月21日发表在期刊《PLOS Biology》上,题目为:A new class of antibodies that overcomes a steric barrier to cross-group neutralization of influenza viruses。研究团队在人类血液中发现了一类以前未被识别的抗体,这种免疫系统蛋白可以预防疾病,似乎能够中和多种形式的流感病毒。

图片来源:PLOS Biology

研究人员在一些H1菌株中,发现了HA构建块序列中的一个微小变化——133a插入,研究显示,某些能够中和H3的抗体也可以中和H1。一旦HA中出现133a插入,则该抗体不能中和H1。但是对于血液中新发现的抗体,无论是否出现133a插入,它都能中和某些H3毒株和某些H1毒株这为设计更好的疫苗应对流感病毒开辟了新途径。








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