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在由干细胞衍生的猴胚胎模型中模拟晚期胚胎发育过程
摘要源自干细胞的胚胎模型能够极大地促进我们对胚胎发育的理解。尽管人类和猴子的胚胎模型已经发展到了早期原肠胚形成阶段1,2,3,4,5,6,7,但在此之后的更复杂发育阶段的模型仍然需要进一步研究8。在这里,我们利用优化的3D悬浮培养系统,成功地将源自干细胞的猴胚囊培养到了第25天。形态学和组织学分析表明,这些猴胚囊经历了原肠胚形成过程,并在很大程度上再现了体内观察到的晚期原肠胚形成的关键发育事件,包括神经板的出现、造血系统、尿囊、原始肠道、原始生殖细胞、卵黄囊结构以及其他器官的前体细胞(但不包括滋养层衍生物)。单细胞转录组分析显示,这些猴胚囊中细胞的谱系组成和分化轨迹与自然胚胎在原肠胚形成期间的
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1,364例乳腺癌的全基因组特征分析
乳腺癌的基因组特征与临床应用研究本研究通过整合1364例韩国乳腺癌患者的全基因组测序数据与完整临床记录,系统揭示了乳腺癌的分子特征及其与临床预后的关联。研究团队发现,乳腺癌基因组存在高度异质性,且某些遗传改变可能比临床诊断提前数十年出现,这为早期干预提供了新思路。一、基因组景观与驱动基因1. 基因组多样性分析研究发现,乳腺癌基因组包含超过1亿个体细胞突变,其中点突变占比82%,插入/缺失突变占13.4%,结构变异占0.3%。不同分子亚型(如基线型、激素受体阳性型)的突变负荷存在显著差异,基线型乳腺癌的突变负荷(TMB)达到8360次/兆碱基,是其他亚型的2-3倍。2. 新型驱动基因的发现通过整
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Nature:RFdiffusion2人工智能平台实现高效从头酶设计新突破
随着人类活动产生的环境污染问题日益严重,开发高效降解污染物的生物催化剂成为当务之急。自然界中,金属水解酶能够催化一些最具挑战性的水解反应,它们利用结合的金属离子激活水分子,使其能够切割底物分子中的化学键。然而,对于许多新型污染物,自然界尚未演化出相应的高效水解酶。传统蛋白质工程方法虽然能够扩展金属水解酶的底物范围,但通常需要初始的底物混杂活性,且往往需要经过大量的定向进化才能达到天然酶的活性和效率水平。在《自然》杂志最新发表的研究中,由David Baker教授领导的研究团队报道了一种革命性的人工智能驱动酶设计方法。该研究团队开发了RFdiffusion2这一新一代生成式人工智能流程匹配模型,
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一种针对人类IgE的疫苗能够在人源化小鼠中产生长期的抗过敏反应保护作用
近年来,针对IgE介导的过敏性疾病的研究取得重要进展。传统治疗方案如单克隆抗体药物(如奥马珠单抗)通过阻断游离IgE与高亲和力受体FcεRI的结合发挥疗效,但存在治疗周期长、费用高昂等局限性。为此,科研团队创新性地开发了一种基于Kinoid技术的疫苗(IgE-K),通过模拟IgE在封闭构象下的结构特征,诱导机体产生中和抗体,为过敏性疾病治疗提供新思路。### 疫苗设计原理IgE分子在过敏反应中发挥核心作用,其Cε3-Cε4结构域与FcεRI的结合能力直接决定病理进程。研究团队发现,若在Cε3区引入特定突变(如G335C),可永久锁定IgE在封闭构象,使其无法与FcεRI结合,但保留与奥马珠单抗
来源:Science Translational Medicine
时间:2025-12-05
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RFdiffusion2:原子级酶活性位点支架设计的突破性生成模型
在合成生物学和生物催化领域,从头设计具有特定催化功能的酶一直是科学家们追逐的圣杯。传统酶设计方法通常从理想化的催化功能基团排列出发,通过量子化学计算获得反应过渡态的理论酶模型(theozyme),然后尝试生成能够精确定位这些基团的蛋白质结构。然而,现有AI方法需要预定义残基位置,并依赖从侧链放置反向构建残基骨架的策略,这种设计思路严重限制了结构的灵活性。随着催化位点复杂度的增加,传统方法需要处理的旋转异构体和序列索引组合呈指数级增长,使得设计复杂活性位点酶类变得异常困难。针对这一挑战,华盛顿大学David Baker团队与麻省理工学院研究人员在《Nature Methods》上发表了革命性研究
来源:Nature Methods
时间:2025-12-05
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Nature:目前最大规模的乳腺癌全基因组分析
乳腺癌仍然是全球健康的一大挑战。尽管过去的大量研究鉴定出多个基因组突变,但由于缺乏病历的整合,其临床意义往往仍不明确。近日,美国和韩国的研究人员通过大规模研究表征了乳腺肿瘤中可能出现的基因改变,鉴定出与治疗应答及其他预后结果存在明显关联的突变特征。这篇题为“Whole-genome landscapes of 1,364 breast cancers”的论文于12月3日发表在《Nature》杂志上。研究人员利用Inocras公司的CancerVision全基因组测序技术,对1,364例韩国乳腺癌病例的肿瘤组织及配对的正常血液样本进行了分析。这个队列的年龄中位数为44岁,雌激素受体阳性(ER+)
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Nature:一张开创性的中性粒细胞图谱NeuMap
中性粒细胞是人体内数量最多的免疫细胞,也是感染或组织损伤时最先作出反应的细胞。然而,尽管重要性不言而喻,但到目前为止人们对中性粒细胞的真正功能及其在不同组织中的适应性变化仍知之甚少。这种细胞还具有多样化的作用,在感染期间能够挽救生命,但也可能加剧炎症。因此,人们想了解它们如何既参与宿主防御,又参与炎症、心血管疾病或癌症相关疾病的发展。为了揭开这种复杂性,西班牙国家心血管研究中心 (CNIC)、美国耶鲁大学和中国西湖大学科学家领衔的国际联盟绘制出NeuMap——第一张全面描绘中性粒细胞在不同组织、生命阶段和疾病状态下如何组成的图谱。这项研究成果于12月3日发表在《Nature》杂志上。它勾勒出中
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PNAS:科学家捕捉到流感病毒进入细胞的高分辨率画面
发烧、四肢疼痛、流鼻涕——随着冬季来临,流感再度肆虐。这种疾病是由流感病毒引发的,病毒通过飞沫进入人体并感染细胞。近日,瑞士和日本的研究人员对这种病毒进行了深入的研究。利用自主研发的显微镜技术,科学家们能够聚焦于培养皿中的人类细胞表面。因此,他们首次以高分辨率观察到甲流病毒是如何进入活细胞的。这项研究成果发表在《美国科学院院报》(PNAS)上。苏黎世联邦理工学院Yohei Yamauchi教授领导的研究团队惊讶地发现:细胞并非被动接受流感病毒入侵。相反,它们试图主动捕获病毒。当然,病毒感染并不会让细胞受益。这种动态交互之所以发生,是因为病毒劫持了对细胞至关重要的常规摄取机制。具体来说,这种机制
来源:news-medical
时间:2025-12-05
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Centrin-POC5内部支架为精子鞭毛的组装提供了远端中心体的稳定性
该研究聚焦于哺乳动物精子发生过程中中心体的超结构动态变化及其分子调控机制。传统观点认为中心体在体细胞分裂中仅承担染色体分离的机械功能,但其在生殖细胞中的分化过程及调控网络尚未完全阐明。本研究通过开发优化的超结构扩展显微技术(U-ExM),首次实现了对雄性生殖细胞中心体进行纳米级分子图谱解析,揭示了中心体在精子形成中的独特重塑机制。在技术方法上,研究者创新性地改进了U-ExM技术,成功解决了传统免疫荧光技术无法解析的精细胞中心体微结构问题。具体而言,通过调整固定条件(如低渗透压处理)、蛋白锚定策略以及免疫染色步骤,实现了对中心体九组微管排列、内 scaffold结构及末端蛋白分布的精准成像。这种
来源:SCIENCE ADVANCES
时间:2025-12-05
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玉米CRY-GL2光信号传导复合物的结构组装有助于揭示其在角质蜡生物合成中的调控作用
玉米蓝光受体CRY1c与效应蛋白GL2的分子互作机制解析摘要:蓝光受体cryptochromes(CRYs)通过光激活介导植物多种生理过程。本研究首次解析了玉米CRY1c光激活构象与下游效应蛋白GL2的分子互作网络,揭示了光信号传递到脂肪酸合成途径的关键调控节点。通过晶体学分析和生化验证,发现光激活的CRY1c-PHR形成同源四聚体,通过特定界面与GL2形成异源八聚体复合物。该复合物通过竞争性抑制CER6-GlL2酶活性调控非常长链脂肪酸(VLCFA)的合成效率。研究建立光控代谢开关的新型模型,为植物光信号转导与代谢调控的分子互作机制提供了重要结构基础。引言:蓝光受体家族成员CRYs在植物光信
来源:SCIENCE ADVANCES
时间:2025-12-05
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植物蜡质生物合成过程中CER6-GL2酶复合体催化极长链脂肪酸延长的分子基础
植物蜡质合成关键酶复合体的结构解析与催化机制研究摘要:本研究通过冷冻电镜技术解析了玉米CER6与GL2蛋白复合体的精细结构,揭示了植物非常长链脂肪酸(VLCFAs)生物合成的分子机制。研究发现,CER6蛋白形成同源二聚体,与两个GL2蛋白结合构成四聚体复合物,通过独特的蛋白-蛋白相互作用重塑底物结合通道,从而催化超过C28的脂肪酸链延伸。该研究建立了植物VLCFA合成的新模型,为作物抗逆性改良提供了理论依据。1. 研究背景与科学问题植物蜡质层作为重要的物理屏障,在水分保持、病原防御和器官发育中发挥关键作用。VLCFAs(C28-C34)是蜡质的主要成分,其生物合成涉及复杂的酶促反应。已知CER
来源:SCIENCE ADVANCES
时间:2025-12-05
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果蝇和小鼠的肠道干细胞通过Notch信号通路抑制和Wnt信号通路激活在时空上被精确调控和定向分化
果蝇和小鼠肠道干细胞(ISCs)的发育机制研究揭示了空间和时间协同调控的精妙过程。该研究通过单细胞测序、基因干扰和三维组织成像技术,首次在果蝇成虫中建立从祖细胞到干细胞分化的完整分子图谱,并发现其调控机制与哺乳动物胚胎期存在进化保守性。### 一、果蝇肠道干细胞分化的时空特征研究团队通过追踪标记果蝇中肠祖细胞(AMPs)的发育轨迹,发现ISCs的分化窗口期精确到12.5小时APF(成蛹后12.5小时)。此时仅有约150个ISCs从6000个祖细胞中特异性分化,之后通过对称增殖形成稳定的干细胞库。该时间窗口的确定消除了先前关于AMP岛预先选择ISC的争议,证明干细胞分化是通过信号网络动态筛选完成
来源:SCIENCE ADVANCES
时间:2025-12-05
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潮汐和水文因素对地震活动性的调节作用揭示了地震孕育过程中孔隙流体的扩散过程
该研究通过分析中央圣安德烈斯断层(CSAF)上的地震活动对潮汐和流体压力周期性加载的响应差异,揭示了地震触发机制中孔隙流体扩散的关键作用,并提出了改进的滑块-弹簧模型(SRM-DD)。以下是核心发现与科学意义的解读:### 1. 地震活动对周期性加载的响应差异研究聚焦于两种典型地震类型:**浅层普通地震(OEs)**和**深层低频地震(LFEs)**。通过2006-2015年的密集地震观测数据,发现:- **OEs**对**年尺度流体压力变化**敏感,冬季(12-1月)地震活动率显著增加(相位滞后约24°),可能与季节性地下水循环导致有效应力变化有关。- **LFEs**对**日-月潮汐加载*
来源:SCIENCE ADVANCES
时间:2025-12-05
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基于蛋白质组范围的计算分析揭示了蛋白质凝聚体形成与RNA生物学之间的联系
该研究致力于揭示内源无序区域(Intrinsically Disordered Regions, IDRs)形成细胞生物大分子凝聚体的分子机制,并开发了一种基于人工智能的预测模型(IDR-Puncta ML模型)。研究通过分析215个IDRs的细胞表达实验数据,结合多维度理化特征分析,首次系统性地建立了IDRs形成凝聚体的预测框架,并揭示了其在细胞功能中的关键作用。### 一、研究背景与核心发现1. **生物分子凝聚体的基础作用** 凝聚体作为无膜细胞器(MLOs)的核心结构单元,在细胞分选、信号传导和疾病发生中发挥重要作用。IDRs因其动态结构特性,被认为是驱动凝聚体形成的关键分子组
来源:SCIENCE ADVANCES
时间:2025-12-05
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B细胞反应性新抗原可增强抗肿瘤免疫力
本文围绕B细胞在抗肿瘤免疫中的新角色及预测模型开发展开研究,重点探讨了B细胞介导的Neoantigen免疫应答的机制与临床应用价值。研究团队通过整合单细胞测序、多组学分析和临床数据,揭示了B细胞在肿瘤免疫治疗中的双重作用:既通过抗原呈递辅助T细胞激活,又直接分泌抗肿瘤抗体并参与免疫记忆的建立。### 一、B细胞免疫的机制突破1. **疫苗反应验证** - 在COVID-19疫苗接种的24名受试者中,通过单细胞BCR测序发现:接种后3-4周,具有高DeepNeo-BCR预测值的BCR克隆群体扩张达2.3倍(p<0.001) - 内存B细胞(Memory B cells)的深Neo-BCR
来源:SCIENCE ADVANCES
时间:2025-12-05
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由villin稳定的肌动蛋白核的结构
这篇研究通过解析深海蠕虫villin蛋白与actin三聚体结合的结构,揭示了actin核的动态构象及其与villin的相互作用机制。研究发现,villin通过其六个G结构域形成环状结构,将actin三聚体稳定在特定的构象中,为actin纤维的动态延伸和切割提供了分子基础。### 一、结构特征与动态调控研究团队以深海蠕虫Paralvinella sulfincola的villin为对象,成功获得了其与ADP-Mg²⁺-actin三聚体(VA3)结合的高分辨率晶体结构。通过对比已知的G-actin和F-actin结构,发现:1. **亚基构象多样性**:VA3中三个actin亚基(A1、A2、A3
来源:SCIENCE ADVANCES
时间:2025-12-05
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在帕金森病的小鼠模型中,棘状投射神经元的状态依赖性调节机制控制着左旋多巴诱发的运动障碍
帕金森病(Parkinson’s disease, PD)晚期患者常因左旋多巴(levodopa, L-dopa)治疗引发的运动障碍(levodopa-induced dyskinesia, LID)显著降低生活质量。现有研究多聚焦于LID的长期病理改变,而本文通过多维度实验首次揭示了LID治疗周期内(on-和off-state)直接通路(dSPN)与间接通路(iSPN)神经元在细胞兴奋性、突触连接及胆碱能信号动态平衡中的协同调控机制,为LID治疗提供了新靶点。### 一、LID诱导的细胞状态特异性改变#### 1. 直接通路SPN的动态增强LID on-state(多巴胺水平升高期)中,dS
来源:SCIENCE ADVANCES
时间:2025-12-05
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低收入和中等收入国家中早产儿及小于胎龄新生儿的母体脂质组学特征
本研究针对发展中国家孕产妇脂质组学与代谢组学特征及其与早产(PTB)和小于胎龄儿(SGA)关联性展开系统性分析,揭示了多组学标志物在妊娠早期至中期的动态变化规律。研究团队通过整合孟加拉国、津巴布韦和肯尼亚三个队列的1151名孕产妇数据,结合靶向脂质组学与无目标代谢组学技术,构建了涵盖641种脂质和639种代谢物的多维度分析框架。### 一、研究背景与核心问题全球范围内,低中收入国家(LMICs)的早产和SGA发生率显著高于高收入国家。根据WHO数据,LMICs地区SGA婴儿占比达27%,PTB发生率超过10%,而相关母婴代谢异常的早期预测机制尚未明确。传统临床指标如孕产妇BMI、胎心监护等存在
来源:SCIENCE ADVANCES
时间:2025-12-05
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压力通过改变中性粒细胞的分化过程促进乳腺癌的肺转移
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摘要 精神压力被广泛认为是乳腺癌的一个重要风险因素,对癌症的进展和预后都有负面影响。在这项研究中,我们探讨了压力在调节乳腺癌转移中的作用。在基因工程改造和移植的乳腺癌小鼠模型中,长期的压力刺激增加了肿瘤生长和肺转移。对转移前肺微环境的单细胞RNA测序分析发现,一种先前未被识别的癌症应激驱动(CSP)中性粒细胞亚型被诱导出来,其特征是Ccl3、Ccl4、Cxcl
来源:Cancer Research
时间:2025-12-05
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肿瘤细胞与脂质相关巨噬细胞的融合推动了乳腺癌的转移进展
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摘要 肿瘤内的异质性不仅促进了癌症的进展和转移,还限制了治疗效果。对乳腺癌中异质性亚克隆的全面生物学表征可能有助于对抗这种致命疾病。通过使用单细胞转录组分析以及对多名乳腺癌患者的原发肿瘤、转移灶和循环肿瘤细胞进行原位分析,我们发现了一种独特的EPCAM+ CD68+ TREM2+肿瘤亚群,这种亚群可能是由肿瘤细胞与脂质相关巨噬细胞(LAM)融合形成的。这些肿瘤
来源:Cancer Research
时间:2025-12-05