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2015年“改写教科书”及“颠覆性”研究 TOP10

4月2日,诺贝尔奖得主Richard J. Roberts在PLOS杂志上发表的一篇文章幽默风趣的总结了10条可帮助科学家们成功获得诺贝尔奖的十条黄金法则。其中,他总结的第10条为“学生物”。他说,不同于物理和化学,受进化的影响,生物学总处在变化中。

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2014年,《科学》杂志评选出了十大突破,其中包括了扩展遗传密码。研究人员设计制造了一种大肠杆菌,它除了有正常的A、G、C和T碱基外还含有另外两种碱基——X和Y。事实上,这种变化在生物界时有发生,以下为大家盘点2015年至今10项改变教科书或颠覆性的论文。


Cell惊人发现改写生物学教科书:核糖体的意外作用(8月13日)

来自约翰霍普金斯大学的研究人员说,他们发现在所有细胞中负责构建蛋白质的分子机器——核糖体有时候甚至会在信使RNA的非翻译区内合成蛋白质,这对长期以来为人们所接受的生物学理论提出了意外的挑战。


在发表于8月13日《细胞》(Cell)杂志上的研究论文中,约翰霍普金斯大学医学院分子生物学与遗传学教授Rachel Green博士和研究小组总结了她们的酵母细胞研究结果,报告称当核糖体到达mRNA的“终止”信号处而无法被“回收利用”时就会发生这种非典型的蛋白质合成。Green说,原因尚不清楚,“淘气”的核糖体在没有“启动”信号的情况下重启,生成了一些功能未知的小蛋白。


尽管尚不清楚这些小蛋白的用途,Green认为一种可能是由于当酵母遭受到缺乏食物的压力时核糖体在非翻译区增多所导致。“有可能这些小蛋白实际上帮助了酵母细胞响应饥饿,但这还只是个猜测。”


PNAS颠覆性观点:癌症是进化产物,而非突变而来(7月21日)


7月21日发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的研究颠覆了累积突变导致肿瘤的观点,支持细胞数量受进化压力影响的观点。该文章阐述了健康的组织生态系统促使健康细胞战胜癌变细胞,当组织生态系统发生变化如老化、吸烟或者受其他压力影响时,癌变细胞可迅速适应变化后的环境,并在自然选择中一代又一代传承。这种肿瘤形成的新思路对癌症治疗和药物设计有深远的影响。


PNAS改写教科书:促癌的小分子RNA新家族(6月29日)

自上世纪50年代发现转运RNA(tRNAs)以来,它们最为人所知的作用就是帮助了细胞利用信使RNA模板来制造蛋白。然而,近期的一些研究提出了从前没有预料到的一个新观点:tRNAs并不总是最终产物;它们还是一些小分子RNA的源头。


6月29日,发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的一项研究中,科学家们发现了一种只在激素驱动的乳腺癌和前列腺癌中生成的、新的tRNA衍生小分子RNAs,并证实其促进了细胞增殖。


Nature改写教科书:大脑与免疫系统如何相连?(6月1日)


6月1日,发表在《自然》杂志上的一项研究中,来自弗吉尼亚大学医学院的研究人员确定了:大脑是通过从前认为不存在的一些脉管直接与免疫系统相连。在全身的淋巴系统已得到如此彻底定位的情况下,这些脉管还可以逃避人们的检测本身就令人惊讶,而这一研究发现的真正意义则在于:它将有可能对从自闭症、阿尔茨海默氏症到多发性硬化症等一些神经系统疾病的研究和治疗造成重要的影响。


弗吉尼亚大学医学院神经科学教授、脑免疫学和神经胶质(BIG)中心主任Jonathan Kipnis博士说:“我们相信每一个神经系统疾病都具有免疫因素,这些脉管或许扮演了重要的角色。很难想象,这些脉管会与具有免疫因素的神经系统疾病无关。” 


Science改写教科书:首次发现温血鱼(5月15日)

5月15日,发表在《科学》一项研究中,美国NOAA渔业局的研究人员首次发现了完全的温血鱼类——月鱼。研究显示,月鱼全身流淌着温热的血液,就像哺乳动物和鸟类一样。热血让它们在寒冷的深海中具有特别的竞争优势。


这种银色的鱼有汽车轮胎那么大,分布在全世界的海洋中,居住在寒冷而幽暗的深海里。它们通过快速拍打红色的大胸鳍在水中游动。深海鱼通常行动慢而且反应迟钝,为了节省能量一般通过 伏击来捕食。不过科学家们发现,月鱼胸鳍的持续拍打提高了体温,加快了代谢、运动和反应速度。


Cell Research颠覆性发现:中心粒也携带遗传信息?(4月24日)


4月24日,发表在《Cell Research》杂志上的一项研究中,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究团队发现,中心粒可以携带信息在细胞中跨世代传递。这一惊人的发现说明,除基因之外线粒体也可能携带遗传信息。


这项研究对生物学有很大的启示。研究指出,持续存在的中心粒可能是一种非基因的信息携带者,这将颠覆我们对这种细胞器的认识和理解。除此之外,这项研究在医学领域也很有意义。异常线粒体可以直接从父亲传递给后代,对胚胎产生影响,这样的发现有助于更好的理解和治疗中心粒疾病。


Cell颠覆性发现:RNA的自我校读(2月12日)

蛋白质合成是DNA信息通过信使依次传递的过程,其中任何一步都有可能出错。正因如此,每一步都有专门的酶来进行校读,确保DNA编码的信息能够正确地传递到蛋白。最近,冷泉港实验室(CSHL)的科学家们揭示了一种全新的质控机制。他们惊讶的发现,校读不再是酶的专利,tRNA本身就有内置的纠错系统。这项研究发表在2月12日的Cell杂志上。


Cell:颠覆数十年癌症教条,PKC竟是肿瘤抑制因子(1月29日)


数十年来人们一直相信蛋白激酶C(PKC)会促进癌症,并根据这一点全力开发PKC抑制性药物。然而加州大学的科学家们发现,PKC其实是一个重要的肿瘤抑制子,应该想办法恢复癌细胞中的PKC活性。这一颠覆性研究发表在1月29日的Cell杂志上。


“三十年来,人们一直以为抑制或阻断PKC信号能够阻碍或中止肿瘤发展,并以此为基础寻找新的癌症疗法,”这项研究的领导者Alexandra Newton教授说。“但PKC在化疗中表现总是令人难以捉摸。” Newton等人找到了原因,PKC并不促进癌症进程,相反它们的作用是抑制肿瘤生长。[详细]


Cell Metabolism颠覆发现:癌细胞可从健康细胞获取线粒体DNA(1月6日)

新西兰马拉格汉研究中心的迈克•贝里奇教授(Mike Berridge)领导的小组是世界上第一个发现线粒体DNA能在动物肿瘤细胞间移动的团队。他们的文章1月6日发表在《细胞》杂志的子刊《细胞-代谢》(Cell Metabolism)上。


缺陷的线粒体DNA是接近200种疾病的病因,并且还与更多其他疾病有所关联。贝里奇的这项研究为理解包括癌症在内的人类疾病奠定了重要基础。这还可能开创一个合成线粒体DNA的新领域,用个人化的线粒体DNA替换缺陷基因。


Science挑战教科书,发现蛋白质新作用(1月2日)


打开任何一本生物学入门教材,你首先学到的第一课就是:我们的DNA拼写着生成蛋白质的指令,我们身体细胞中的大多数工作都是由蛋白质这些微小的机器来完成。发表在1月2日《科学》(Science)杂志上一项研究的结果公然挑战了科学教科书,第一次证实蛋白质的构件——氨基酸可以在没有DNA和中间模板信使RNA (mRNA)的情况下进行组装。研究小组观察发现了由另一蛋白质来指定添加哪种氨基酸的情况。

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