Science杂志最受关注的文章（3月）

生物通报道：美国的《Science》杂志由爱迪生投资创办，是国际上著名的自然科学综合类学术期刊，与英国的《Nature》杂志被誉为世界上两大自然科学顶级杂志。Science杂志主要发表原始性科学成果、新闻和评论，许多世界上重要的科学报道都是首先出现在Science杂志上的，比如艾滋病与人类免疫缺陷病毒之间的关系，标志性基因组研究成果等。Science杂志近期下载量最多的文章包括：

Cell types in the mouse cortex and hippocampus revealed by single-cell RNA-seq

利用单细胞测序技术，瑞典卡罗林斯卡学院（Karolinska Institute）的科学家们生成了有关皮质细胞类型以及细胞内活化基因的详细图谱。这项研究是第一次应用这种方法如此大规模地分析这样复杂的组织。研究小组一个一个地检测了3000多个细胞，并发现了一些迄今未知的细胞类型。

科学家们采用大规模的单细胞分析解答了其中一些问题。通过一个一个详细地检测来自小鼠大脑皮质的3000多个细胞，比较20,000个基因中哪些基因在每个细胞中激活，他们将这些细胞分成虚拟的数堆。鉴别出了47种不同的细胞类型，其中大部分为专门神经元，还包括一些血管细胞以及胶质细胞。胶质细胞具有处理废物、防止感染以及为神经细胞供应营养物质的功能。

在这一详细图谱的帮助下，科学家们发现了迄今未知的一些细胞类型，包括存在于最表面皮质层的一种神经细胞，以及6种不同的少突胶质细胞。该研究生成的新知识可以更深入地阐明影响髓鞘的一些疾病，例如多发性硬化症（MS）。

Full crop protection from an insect pest by expression of long double-stranded RNAs in plastids

臭名昭著的科罗拉多马铃薯甲虫(Leptinotarsa decemlineata）可以极大程度缩小马铃薯植株的叶子，对作物产量有毁灭性影响。而杀虫剂却越来越失去效率，因为甲虫已经发展出抗性。Bock带领的研究团队使用RNA干扰技术成功拿下该甲虫。引入针对性的dsRNA一般可以引发RNAi效应致死害虫。可是往往植物中有内源性RNAi途径会干扰这个过程。研究人员dsRNA质体转移缺乏RNAi机制的叶绿体，使得dsRNA稳定累积。因此叶绿体表达的长dsRNA可以在无化学农药帮助下提供农作物保护。

Two-pore channels control Ebola virus host cell entry and are drug targets for disease treatment

西非当前爆发的埃博拉病毒凸显抗病毒治疗的重要性。其中一个策略是阻断埃博拉病毒进入宿主细胞的能力。细胞吞噬含有埃博拉病毒颗粒的核内体，使得埃博拉进入细胞。 Sakurai等人研究后表示，埃博拉病毒所在的核内体膜上需要被称为两孔通道（TPC）的钙离子通道，才能保证埃博拉病毒的成功入侵。埃博拉病毒无法进入缺乏TPC的细胞或者TPC抑制剂处理过细胞。阻断的TPC治疗使得埃博拉病毒感染的小鼠有50％的生存率。

Transcribed enhancers lead waves of coordinated transcription in transitioning mammalian cells

研究人员对不同细胞类型的RNA表达进行了广泛的分析。他们发现，当细胞经历表型改变（比如细胞分化）时，最开始活化的是增强子区域。增强子是一种重要的调控开关，一般离自己激活的基因比较远。

细胞进行分化或者应答外界刺激的时候，会发生受到严格控制的转录改变。在这一过程中有两种调控元件在起作用，位于调控基因附近的启动子，和远离调控基因的增强子。不过，人们此前并不清楚这两种元件的作用顺序，推测它们差不多同时起作用。

研究人员让19种人类细胞和14种小鼠细胞经历不同类型的改变，并在这一过程中进行检测和分析。他们发现，是增强子活化触发了一系列后续事件，最终显著改变细胞的表型。

Science重大成果：细胞分化的通用规则

CTCF establishes discrete functional chromatin domains at the Hox clusters during differentiation

HOX基因使细胞和组织发育在特定的位置。保持精确的空间格局的Hox基因的表达对动物出生后的发育过程是至关重要的。而转录抑制子CTCF参与染色质结构的调节。 Narendra等人表明，CTCF一个蛋白结合位点隔离了Hox基因激活和抑制的区域。这保护了包含抑制Hox基因局域的异染色质远离活动的活性染色质。CTCF蛋白似乎能将活动的和非活动的染色质区域组织成不同的结构域。

m6A mRNA methylation facilitates resolution of naive pluripotency toward differentiation

小鼠多能性胚胎干细胞一般保持着一种原始态多能性(naive pluripotency)，但在之前研究中，研究者从植入前胚胎上胚层(pre-implantation epiblast)中分离的上胚层干细胞(epiblast stem cells，EpiSCs)表现出了更高级的发育状态，甚至已经开始进入分化初始阶段。利用siRNA对原始态ESCs中转录和表观调控因子进行筛选，研究者发现EpiSCs的分化初始状态需要依赖Mettl3这个甲基转移酶。

研究者使用多种RNA修饰研究技术，从体内及体外层面对m6A这种重要的RNA修饰在ESCs干性调控过程中的角色进行了探索，其结果表明m6A能够通过影响促多能性基因的mRNA水平与稳定性，对ESCs的多能性进行调控。在未来进一步的干细胞研究中，这项成果或许能够为研究者更好地控制干细胞提供有利依据，具有重要意义。

TERT promoter mutations and telomerase reactivation in urothelial cancer

染色体末端特殊的DNA序列，被称为端粒。一般是通过专门的酶称为端粒酶来补充。有一些人类肿瘤藏有TERT基因的启动子区突变，而TERT负责编码端粒酶的一个亚基。Borah等人探索了尿路上皮（尿道）癌细胞TERT启动子的突变对下游的影响。突变后出现异常高水平端粒酶mRNA，TERT蛋白，端粒酶活性以及增长的端粒。研究表明高水平的端粒酶表达可能成为新的侵略性尿路上皮癌的标记物。

Sedimentary DNA from a submerged site reveals wheat in the British Isles 8000 years ago

从英格兰离岸地区某水下考古遗址分离出来的DNA表明，小麦大约在现代人类开始在那里种植小麦之前2000年左右已经进入该地区。一发现意味着狩猎-采集者与种植者进行谷物交易的时间比农业在该地区扎根的时间要早得多。它也揭示了中石器到新石器过渡的早期阶段，在那个时期，种植者在整个欧洲（从东向西）取代了狩猎-采集者。这个时间段一直是备受争议的话题，有一些研究者提出，来自东方的迁徙中的种植者快速地置换了不列颠地区的狩猎-采集者，而另外一些研究者则提示，该地区较为逐渐地采纳了农业。Oliver Smith和同事分析了来自Bouldnor Cliff的沉积物岩芯（它们位于怀特岛的离岸），并重建了大约8000年前（在其被淹没之前）存在于该遗址的动植物物种的变化。研究人员发现了与近东小麦株相符的沉积古DNA（或sedaDNA）序列，但却没有发现其种植的证据也没有任何其花粉的痕迹。由于农业是在大约6000年前在不列颠扎根的，因此他们的发现表明，在欧洲西北地区的狩猎-采集者至少在此之前2000年时就已经发展出了与不断推进的新石器种植者的社交网。由Greger Larson撰写的一篇《视角》文章更为详细地解释了这些发现及它们的涵义。

Human-specific gene ARHGAP11B promotes basal progenitor amplification and neocortex expansion

科学家认为生物进化过程中人类的先祖一定发生了基因组变异，刺激了脑生长。德国马克斯·普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所研究人员介绍说，他们识别出一种只有人类和现已灭绝的人类近亲尼安德特人与丹尼索瓦人才有的基因。这种命名为“ARHGAP11B”的基因有助于基底脑干细胞繁殖，从而导致人脑发育过程中产生更多的神经元，使负责说话和思维等高级认知能力的大脑体积增加。

Controlled-release mitochondrial protonophore reverses diabetes and steatohepatitis in rats

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）和非酒精性脂肪性肝炎（NASH）是2型糖尿病发病机制中的一个主要因素，现有的治疗方法都不能成功地治疗这些疾病的根源。由耶鲁大学医学院医学、细胞和分子生理学教授Gerald I. Shulman带领的研究团队，在前期研究的基础上，决定调查70多年前原本用于减肥的一种药物，是否可以在这些疾病的啮齿动物模型中安全地治疗NAFLD /NASH和2型糖尿病。

（生物通：万纹）