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看到看不见的东西：新方法揭示了新复制DNA中的“超接近”窗口
DNA复制在人体中不断发生，每天多达数万亿次。每当细胞分裂时——无论是为了修复受损组织、替换旧细胞，还是仅仅为了帮助身体生长——DNA都会被复制，以确保新细胞携带相同的遗传指令。但人们对人类生物学的这一基本方面知之甚少，主要是因为科学家缺乏密切观察复杂的复制过程的能力。这样做的尝试依赖于破坏DNA结构的化学物质或仅捕获短段DNA的策略，从而无法获得全面的图像。在《Cell》杂志上发表的一项新研究中，格莱斯顿研究所的科学家们在解决这一问题上取得了重大飞跃，他们采用了一种将长读DNA测序与预测性人工智能模型相结合的新方法。通过这项研究，他们对新DNA通过复制形成后的几分钟和几小时内发生的事情有了新
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《Science》将成纤维细胞注入大腿有助皮肤增厚
Luis Garza在约翰·霍普金斯大学医学院（Johns Hopkins University School of Medicine）担任了十多年的内科科学家，他在诊所治疗截肢患者时注意到了一个共同的问题。他们在截肢部位经常出现皮疹和割伤，因为他们的皮肤无法承受佩戴假肢带来的高机械压力疼痛的撕裂伤会使患者不敢使用假肢，严重影响他们的生活质量。Garza说：“这激发了人们的兴趣，想要找到一种方法来帮助那些身体本来不应该有压力的地方有压力的人。”手掌和脚底的掌侧皮肤比胳膊和腿上的皮肤厚，可以承受更高的机械压力在最近的研究中，Garza和他的同事发现，注射志愿者掌侧皮肤的成纤维细胞会增加他们非掌侧
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《自然代谢》：一旦被激活，就能改变身体的代谢率，诱发类似冬眠的状态
由佐治亚州立大学的研究人员领导的一个研究小组发现了一组控制脑-心-肠轴的新神经元，这些神经元可以被激活来诱导类似冬眠的低代谢状态。这一发现可能会对科学领域产生广泛的影响，从肥胖到心脏代谢健康，甚至太空旅行。这项新研究发表在《自然代谢》杂志上。主要作者Eric Krause是神经科学教授，他是佐治亚州立大学佐治亚研究联盟（GRA）杰出研究员，也是神经炎症和心脏代谢疾病中心（CNCD）的核心成员。“我们确定了位于头骨底部附近的这群神经元，它们将施加在肠道和心脏上的机械拉伸的感觉传递给大脑。当这些神经元被激活时，它们似乎会重现饱腹感或血压升高的感觉，我们发现，激活这些神经元会抑制进食，降低血压、心率
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Science Signaling：生物素可以保护大脑免受锰引起的损伤！
虽然锰是一种必需的矿物质，参与许多身体功能，缺乏和过量接触都会导致健康问题。保持均衡的饮食通常能为大多数人提供足够的锰；然而，高水平的接触可能是有毒的，特别是对中枢神经系统。长期接触锰可能导致锰中毒，其特征是类似帕金森病的症状，包括震颤、肌肉僵硬和认知障碍。发表在《科学信号》杂志上的一项新研究利用模型系统和人类神经细胞来展示锰对中枢神经系统造成损害的机制。该研究还表明，维生素生物素可能具有保护作用，可能减轻锰引起的损害。“接触像锰这样的神经毒性金属与帕金森病的发展有关，在这项研究中，我们在一个新开发的帕金森病模型中应用了非靶向代谢组学，使用高分辨率质谱法和先进的化学信息学计算，使我们发现生物素
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Science：微生物细胞工厂可能有助于深入研究植物分子的根源
有时候，使用不同的工具会让工作变得简单很多。由加州大学圣地亚哥分校共同领导的一组研究人员已经开发出一种方法，利用微生物细胞工厂以前所未有的水平生产一种特殊类型的植物激素，称为独角兽内酯。通过扩大独脚金内酯的生产，研究人员现在有能力比以前更深入地研究这些稀缺而神秘的植物分子。这项新研究发表在1月17日的《科学》杂志上，可以通过更深入地了解植物如何制造和使用天然激素来适应和生存，从而帮助改善可持续农业实践。世界各地的科学家一直对独角酯内酯感兴趣，因为它们在控制植物发育，调节植物与附近土壤微生物的共生关系以及触发寄生植物发芽方面发挥作用。但是，了解这些独角兽内酯的进展有些停滞，部分原因是这些分子在植
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Nature子刊：解析 SAMURI 核酶结构 开辟 RNA 疗法新方向
RNA分子是人体不可分割的一部分：在细胞中，它们保证遗传信息的传递，调节基因的活性。有些甚至起到催化剂的作用，使原本会非常缓慢或根本不会发生的化学反应得以发生。由RNA构成的酶被称为“核酶”。由德国维尔茨堡大学Claudia Höbartner教授领导的一组研究人员现在发现了一种非常特殊的核酶的三维结构：SAMURI。这是一个在实验室中生成的RNA分子，该团队于2023年首次提出[链接：https://www.uni-wuerzburg.de/aktuelles/pressemitteilungen/single/news/ribozym-samuri/]]。 来自有机化学研究所的研
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Nature：世界上最全面的人体循环蛋白质研究
世界上最重要的蛋白质研究的启动将带来对医学的新认识英国生物银行1月宣布启动世界上最全面的蛋白质在我们体内循环的研究，这将改变疾病及其治疗的研究。这个无与伦比的项目希望在60万份样本中测量多达5400种蛋白质，其中包括来自50万英国生物银行参与者的样本，以及15年后从这些志愿者身上采集的10万份第二份样本。这将使研究人员能够探索首个此类数据库，详细说明个人在中老年阶段蛋白质水平的变化如何影响疾病。这项研究将首先分析首批30万个样本，其中包括来自25万名英国生物银行志愿者的初始样本，以及在后续评估中采集的5万个样本。测量血液中循环的数千种蛋白质的丰度，使研究人员能够研究它们在中老年发生的许多类型疾
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Cell子刊：利用光遗传技术操纵细胞内信号转导
日本东洋大学理学院的Tetsuya Muramoto博士领导的一个研究小组已经证明了细胞中周期性化学信号频率通过转录因子调节基因表达并影响细胞命运决定过程的机制。这一突破性的发现是利用光遗传学技术实现的，该技术有助于利用光操纵生物现象。他们的研究结果最近发表在2025年1月14日的《发展》杂志上。重点:本研究揭示了细胞内周期性cAMP信号频率调节转录因子在细胞核和细胞质之间穿梭和多细胞结构形成的机制。研究人员利用结合生物传感器的光遗传学技术成功地检测和监测了cAMP，这有助于对细胞反应进行精确的实时分析。该研究结果强调了频率选择性细胞反应在发育生物学中的重要性，为细胞间信号转导机制提供了有价值
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PNAS：大脑区域之间的远程连接很少，但至关重要
人脑是由一个复杂的神经连接网络构成的，其中大部分神经连接着邻近的大脑区域，这也是迄今为止研究最多的领域。但是，庞培法布拉大学（UPF）和牛津大学最近在著名的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表的一项神经科学研究表明，大脑遥远区域之间的联系虽然罕见且不太频繁，但在解释大脑动力学方面发挥着根本作用。这些远程连接的作用可以比作机场枢纽，通过长途航班，直接连接世界不同地区，而不需要中途停留，这将使旅行时间更长。以大脑为例，远程连接的作用是在遥远的区域之间更快、更直接地传递信息（而不需要经过将它们分开的所有相邻区域）。这将产生最优和有效的信息处理。大脑遥远区域之间的连接在休息状态和日常生活中执行许多
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科学家们终于知道了细胞是如何构建一个让它们迁移的结构
身体的一些细胞一生都呆在那里，而另一些细胞则可以自由地漫游。为了移动，这些迁移细胞依靠丝状足敏感的手指状突起从细胞膜伸出进入局部环境。在一个健康的细胞中，这可能是一个救星：比如，当免疫细胞加速到达感染部位时。但丝状足也会造成严重破坏：转移性癌细胞利用它们侵入身体的新部位。丝状足由六边形的蛋白质束组成，这些蛋白质束赋予了丝状足的结构和强度。40多年来，这些复杂的包裹是如何聚集在一起的一直是个谜。洛克菲勒大学结构生物物理和机械生物学实验室已经解决了这个难题的一个主要部分，该实验室开发了先进的成像技术，揭示了潜在蛋白质是如何构建这些内聚体的。该研究结果发表在《自然结构与分子生物学》杂志上，可能会改善
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新研究将学习等神经活动与基因表达分子过程联系了起来
今天发表在《Journal of Neuroscience》上的一项突破性研究揭示了脑细胞如何将关键信息从四肢传递到细胞核，从而激活学习和记忆所必需的基因。研究人员已经确定了一条关键途径，将神经元相互传递信号或突触活动与大脑长期变化所必需的基因表达联系起来，为记忆形成背后的分子过程提供了至关重要的见解。科罗拉多大学安舒茨医学院药理学教授、该研究的资深作者Mark Dell’Acqua说：“这些发现阐明了一种关键机制，它将局部突触活动与学习和记忆所必需的更广泛的基因表达变化联系起来。这篇论文主要是关于神经细胞的基本过程的基础科学发现。了解这种传递系统不仅可以增强我们对大脑功能的了解，还可以更好地
来源：Journal of Neuroscience
时间：2025-01-23
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DNA纳米粒子马达能赶上马达蛋白的速度吗？
DNA纳米粒子马达就像它的名字一样：微小的人造马达利用DNA和RNA的结构，通过酶促RNA降解来推动运动。从本质上讲，化学能通过使布朗运动偏置而转化为机械运动。DNA纳米粒子马达采用“烧桥”布朗棘轮机制。在这种类型的运动中，电机是由它沿着衬底穿过的键（或“桥”）的降解（或“燃烧”）推动的，本质上是使其运动向前偏转。这些纳米级电机具有高度可编程性，可用于分子计算、诊断和运输。尽管它们很有天赋，但DNA纳米粒子马达的速度不如它们的生物同类——马达蛋白，这就是问题所在。这就是研究人员利用单粒子跟踪实验和基于几何的动力学模拟来分析、优化和重建更快的人工电机的地方。“天然运动蛋白在生物过程中起着至关重要
来源：Nature Communications
时间：2025-01-23
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Nature子刊：骨重塑的新分子见解
骨骼是构成人体骨骼的活组织，在人体运动中起着关键作用。骨的结构完整性归因于骨重塑，这是一个高度调控的骨形成和骨吸收过程（溶解旧骨和受损骨），分别由成骨细胞和破骨细胞驱动。受损的骨重塑过程会导致脆弱的骨骼，并最终导致有害的健康状况，如骨质疏松症和关节骨折。因此，骨重塑机制的研究受到了全球科学家的关注。虽然一些科学报告揭示了破骨细胞和成骨细胞分化的不同调节机制，但对影响破骨细胞和成骨细胞发育的共同因素知之甚少。为了确定涉及破骨细胞和成骨细胞分化的新型骨重塑因子和相关机制，日本东京科学研究所牙科学院的Tomoki Nakashima教授领导的一组研究人员在小鼠和实验室培养的细胞中进行了一系列先进的遗
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扭转雄性与年龄相关的生育能力下降：精液而非精子的关键作用
随着男性年龄的增长，他们的繁殖成功率通常会下降。牛津大学的研究人员对果蝇进行的一项研究发现，虽然老年雄果蝇的后代确实比年轻雄果蝇少，但这并不是因为它们的精子少，而是由于精液的限制。这项研究强调了精液在生殖成功中的重要性，并可能对提高动物生育能力和体外受精具有重要意义。人们普遍认为，随着男性年龄的增长，他们的生育能力通常会下降（一种被称为生殖衰老的现象），这通常是由于老年男性精子数量和/或质量的减少。然而，牛津大学生物系的研究人员对果蝇（黑腹果蝇）的连续交配进行了研究，发现虽然年老的雄性比年轻的雄性产生更少的后代，但这并不是因为缺乏精子。研究人员发现，由于时间的积累，老年男性比年轻男性拥有更多的
来源：Evolution Letters
时间：2025-01-23
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人工智能简化重新设计蛋白质以改善配体结合
阿拉巴马州的伯明翰。在生物学中，细胞蛋白质与称为配体的分子的结合产生了无数生命所必需的功能，包括细胞信号传导和酶的作用。在生物技术和医学领域，研究人员通过改变蛋白质来改善对结合亲和力和特异性的控制，可以创造出副作用更小的定制治疗方法、高灵敏度的诊断工具、高效的生物催化、靶向药物输送系统和可持续的生物修复解决方案。这种蛋白质重新设计的各种方法都有缺点。传统的方法包括耗时的试验和错误的努力，许多模型在计算设计的新兴领域需要大量的关于蛋白质结构和配体结合的口袋的信息。来自伯明翰阿拉巴马大学的Truong Son Hy博士领导的研究人员提供了一种简化的方法，他们称之为ProteinReDiff，该方法
来源：Structural Dynamics
时间：2025-01-23
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发现阻止自身免疫性疾病免疫系统攻击的潜在靶点
休斯顿卫理公会的研究人员已经确定了一种关键蛋白质，作为阻止人体免疫系统错误攻击自身的潜在治疗靶点，为治疗自身免疫性疾病和过敏带来了新的希望。这篇题为“Apex1保护基因组稳定性以确保自身免疫性疾病模型中的细胞病变T细胞命运”的论文最近发表在《Journal of Clinical Investigation》上。休斯顿卫理公会研究所免疫生物学与移植科学中心主任 Xian C. Li医学博士与外科移植免疫学副教授Zhiqiang Zhang博士共同通讯作者。在这项研究中，研究人员发现一种名为Apex1的蛋白质可以保护增殖免疫细胞的DNA，使它们成为“杀手”T细胞。它们有可能错误地攻击身
来源：Journal of Clinical Investigation
时间：2025-01-23
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对衰老小胶质细胞及其与神经系统疾病联系的新见解
卡罗林斯卡医学院环境医学研究所的研究人员在了解小胶质细胞（大脑的免疫细胞）如何随年龄变化以及这些变化如何导致与年龄相关的神经系统疾病方面迈出了重要的一步。利用一种在受控环境中长期培养的新方法，科学家们能够在没有外界干扰的情况下研究衰老对小胶质细胞的影响。研究表明，与年轻的小胶质细胞相比，衰老的小胶质细胞表现出基因表达的改变和免疫反应的减弱。虽然年轻和年老的小胶质细胞都对炎症有反应，但老年细胞的反应强度明显降低。这表明应对大脑威胁的能力下降，可能导致阿尔茨海默氏症、帕金森病或成人脑肿瘤等疾病。研究人员确定了13个可以作为小胶质细胞衰老标记的关键基因，包括SLC16A3和P2RY13，它们在小鼠和
来源：Karolinska Institutet
时间：2025-01-23
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铌酸锂中超宽带集成电光频率梳：突破局限，开启光电子学新征程
基于克尔参量振荡（Kerr parametric oscillation）的集成频率梳发生器已实现芯片级、千兆赫兹间隔的频率梳，在超大规模电信、低噪声微波合成、光探测与测距以及天体物理光谱仪校准等领域有新应用。铌酸锂（LiNbO3）光子集成电路（PICs）的进展带来了芯片级电光（EO）频率梳，但其存在驱动非谐振电容电极所需微波功率大、LiNbO3固有双折射强导致光谱覆盖受限的问题。研究人员通过集成三共振架构，将单片微波集成电路与基于新兴薄膜钽酸锂（LiTaO3）的 PICs 相结合，克服了这些挑战。LiTaO3中谐振增强的电光相互作用和降低的双折射，使梳谱跨度相比传统非谐振微波设计扩展了四倍，
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发现半金属性外尔铁磁体：开启拓扑量子材料新征程
量子材料中，受新兴拓扑费米子（topological fermions）支配的材料已成为物理学的基石。石墨烯中的狄拉克费米子（Dirac fermions）是莫尔量子物质的基础，磁性拓扑绝缘体中的狄拉克费米子促成了量子反常霍尔（QAH）效应的发现。相比之下，电磁响应由新兴外尔费米子（Weyl fermions）主导的材料却很少。几乎所有已知的外尔材料都是金属性的，且很大程度上受常规电子支配。在此，研究人员在理论上预测并通过实验观察到，范德华（Cr,Bi）2Te3中存在半金属性外尔铁磁体。在输运实验中，发现其具有大于 0.5 的创纪录体反常霍尔角，且电导率表现出非金属性，这与传统铁磁体有很大区别
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人类完整重组图谱揭示性别差异与母系年龄对减数分裂重组的影响
生命的延续依赖于精卵结合时遗传物质的重组与混合，这一过程被称为减数分裂。长期以来，科学家们仅通过交叉重组(COs)来绘制人类重组图谱，而忽略了更常见的非交叉重组(NCOs)——这种因检测困难而被遗漏的重组形式，可能隐藏着理解遗传多样性和疾病风险的关键线索。更棘手的是，母系生殖细胞从出生到排卵可能经历数十年休眠，其DNA损伤修复机制如何影响重组事件仍属未知。deCODE genetics/Amgen的研究团队在《Nature》发表突破性研究，通过对2,132个冰岛家庭（含10,840次减数分裂）的全基因组测序数据分析，首次构建了包含NCOs和COs的完整性别特异性重组图谱。研究采用NCOurd算
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