Science雜志9月最受關注的文章

　　美國的《Science》雜志由愛迪生投資創辦，是國際上著名的自然科學綜合類學術期刊，與英國的《Nature》雜志被譽為世界上兩大自然科學頂級雜志。Science雜志主要發表原始性科學成果、新聞和評論，許多世界上重要的科學報道都是首先出現在Science雜志上的，比如艾滋病與人類免疫缺陷病毒之間的關系，標志性基因組研究成果等。Science雜志近期下載量最多的文章包括：

　　Lineage Tracing Reveals Lgr5+ Stem Cell Activity in Mouse Intestinal Adenomas

　　Arnout G. Schepers, Hugo J. Snippert, Daniel E. Stange, Maaike van den Born, Johan H. van Es, Marc van de Wetering, Hans Clevers

　　Aug 10, 2012; 337:730-735

　　在看似被根除之后，癌癥如何又復發?來自美國、比利時和英國的三項新研究正在強化一個人們爭論已久的觀點：腫瘤含有它自己的干細胞池(pool of stem cells)，這些干細胞能夠增殖，不斷促進癌癥產生，以及持續播種而導致癌癥再生，如果這是真的，那么除了攻擊腫瘤其他部分之外，科學家們將需要找到一種方法來殺死這些干細胞。

　　長期以來存在一種爭議性的假說提出一些具有干細胞樣特征(例如能夠自我更新并生成更多的腫瘤細胞)的細胞使癌癥獲得了逃逸傳統治療的能力。盡管過往的研究在免疫功能低下的小鼠中發現了一些具備生長能力的腫瘤細胞亞群，但并不是所有人都相信內源性的腫瘤形成是由于受到具備自我更新能力的細胞刺激的結果。

　　麻省大學醫學院癌癥生物學家Alonzo Ross(未參與研究)說敲除干細胞并不能治愈膠質母細胞瘤，表明還有其他癌細胞也具有有限的分裂和分化能力，但復發的腫瘤侵襲性要小得多。鑒于膠質母細胞瘤患者的平均生存期為大約14個月，甚至在手術、放療和化療后腫瘤也總是在5-6個月內復發，在人類中復制相似的結果將是“一個巨大的進步”。然而無論何種策略，都需要靶向緩慢生長的癌細胞以防止化療耐藥和腫瘤復發。“這一信息是無可爭議的，但如何靶向靜息細胞?這是面向這一領域的一個大問題，”

　　Mapping the Origins and Expansion of the Indo-European Language Family

　　Remco Bouckaert, Philippe Lemey, Michael Dunn, Simon J. Greenhill, Alexander V. Alekseyenko, Alexei J. Drummond, Russell D. Gray, Marc A. Suchard, Quentin D. Atkinson

　　Aug 24, 2012; 337:957-960

　　以新西蘭奧克蘭大學心理學研究員昆汀?阿特金森(Quentin Atkinson)為帶頭人的學術團隊在《科學》雜志發表名為《印歐語系起源、擴張系譜圖》(Mapping the Origins and Expansion of the Indo-European Language Family)的研究報告，報告借鑒流行病學研究路徑證實了印歐語系的“安納托利亞假說”。

　　印歐語系是當代世界上分布區域最廣的一個語系，包括數百種語言及方言，如英語、西班牙語、孟加拉語等，約有30億人的母語屬印歐語系。關于該語系的起源，主要存在兩種假說：傳統觀念認為印歐語系衍生于里海北部草原地區，距今5000―6000年前隨半游牧民族傳至歐洲及近東;頗具爭議的“安納托利亞假說”則認為，該語系大約在距今8000―9500年前隨著農業發展從安納托利亞向外傳播。

　　阿特金森表示，“這一研究基于地理及歷史數據，同時又應用了最新的流行病學理論，不僅讓我們在空間、時間上確定了語言的系譜圖，同時還勾畫出語言發展背后的歷史脈絡”。

　　與流行病學上追蹤HIV、H1N1等病毒的爆發地一樣，研究者采用類似統計方法，通過分析同屬印歐語系的103種古代、現代語言的基本詞匯和地理分布信息，推演了印歐語系的系譜圖，推斷出的印歐語系的發源時間及發源地點與“安納托利亞假說”完全吻合。

　　Next-Generation Digital Information Storage in DNA

　　George M. Church, Yuan Gao, Sriram Kosuri

　　Aug 16, 2012; 0:12263551-1226355

　　研究人員在不足1微微克(1克的一萬億分之一)的DNA中存儲了一本遺傳學教科書的內容――這一進展將使我們存儲數據的能力發生革命性的變化。

　　一些研究團隊一直嘗試在活體細胞的基因組中書寫數據。但這種方法存在著兩個最大的不利條件。首先，細胞會死亡――你絕對不會想讓自己的期末論文就這么煙消云散;其次，細胞會復制，進而引入新的突變以改變數據。

　　為了繞開這些問題，由美國波士頓市哈佛醫學院的合成生物學家George Church領導的一個研究小組，根本沒有使用細胞便創建了一個DNA信息存檔系統。事實上，研究人員用一臺噴墨式打印機將化學合成的DNA短鏈嵌入到一個玻璃微芯片的表面。為了編碼一個數字文件，研究人員將其分割為小的數據塊，并將這些數據轉化為DNA的“4字母表”，A、C、G和T――而非典型的數字存儲媒介1和0。每個DNA片段同時包含有一個數字“條形碼”，它記錄了前者在原始文件中的位置。閱讀這些數據需要一部DNA定序器和一臺計算機以重新按順序裝配所有的片段，并將它們轉化回數字格式。計算機同時還具有糾錯功能――每塊數據都將被復制上千次，通過將其與其他拷貝進行比對，任何小故障都能夠得到識別與修復。

　　A Programmable Dual-RNA-Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity

　　Martin Jinek, Krzysztof Chylinski, Ines Fonfara, Michael Hauer, Jennifer A. Doudna, Emmanuelle Charpentier

　　Aug 17, 2012; 337:816-821

　　勞倫斯伯克利國家實驗室(Berkeley Lab)的科學家發現了一種更有效的基因組編輯新方法，為基因工程和基因組研究者帶來了福音。基因工程改造的微生物(如細菌和真菌)在生物能源和藥物研發等方面起到了關鍵作用，而這一研究成果能為科學家提供極大的幫助。

　　勞倫斯伯克利國家實驗室的研究團隊發現了一種雙鏈RNA，能指導細菌蛋白在特定位點剪切外源DNA，而且將這種雙鏈RNA改造為單鏈RNA，能指導細菌蛋白對幾乎所有DNA序列進行剪切。

　　研究人員發現的這種RNA引導的雙鏈DNA剪切是細菌獲得性免疫系統的核心。細菌和古細菌面臨著病毒和質粒的不斷攻擊，微生物為了生存采用了以 CRISPR(成簇的規律間隔的短回文重復序列)為核心的免疫系統。細菌和古細菌能夠利用小crRNA分子(CRISPR-derived RNA)，結合CRISPR和相關內切酶Cas蛋白(CRISPR-associated蛋白)靶標并摧毀入侵病毒和質粒的DNA。

　　Dense Chromatin Activates Polycomb Repressive Complex 2 to Regulate H3 Lysine 27 Methylation

　　Wen Yuan, Tong Wu, Hang Fu, Chao Dai, Hui Wu, Nan Liu, Xiang Li, Mo Xu, Zhuqiang Zhang, Tianhui Niu, Zhifu Han, Jijie Chai, Xianghong Jasmine Zhou, Shaorong Gao, Bing Zhu

　　Aug 24, 2012; 337:971-975

　　來自北京生命科學研究所、中國農業大學等處的研究人員揭示出染色質的緊密程度能調節組蛋白H3K27甲基化酶復合體PRC2的催化活性，從而影響基因轉錄，這有助于解析基因轉錄調控以及基因沉默的重要機制。

　　染色質(chromatin)最早是1879年Flemming提出的用以描述核中染色后強烈著色的物質，其各種特征性質對于遺傳物質的保存和傳遞具有重要的意義，比如染色質的緊密度，緊密度較低說明基因表達較為活躍，緊密度高則表明基因表達受到抑制。

　　核心蛋白復合體PRC有兩種，PRC1和PRC2，這兩種復合物都參與建立維持了多梳(Polycomb)抑制染色質狀態，是決定基因的活化和去活化，在適當的時間對適當的細胞組織類型的基本要素之一。

　　其中PRC2介導H3K27的甲基化調控，這對于Polycomb (Pc)基因沉默至關重要，這也是通過細胞分裂維持轉錄沉默的一種經典表觀遺傳現象。在最新這項研究中，研究人員發現PRC2活性受到了其底物核小體排列密度的調控――鄰近核小體能通過其H3片段，激活PRC2。

　　而且研究人員也找到了PRC2亞基Su(z)12上的突變，這個突變會損傷 PRC2結合激活肽段并作出應答的能力，以及在體內建立H3K27三甲基水平的能力。研究人員通過小鼠胚胎干細胞實驗，發現局部染色體的致密化先于 PRC2介導的H3K27甲基化，這幫助解釋了PRC2是如何建立和維持基因的抑制狀態。

　　這些實驗數據均表明，PRC2能對染色質環境變化作出反應，發揮其在轉錄調節中的重要作用。

　　Modular Biological Complexity

　　Christof Koch

　　Aug 3, 2012; 337:531-532

　　Fate-Restricted Neural Progenitors in the Mammalian Cerebral Cortex

　　Santos J. Franco, Cristina Gil-Sanz, Isabel Martinez-Garay, Ana Espinosa, Sarah R. Harkins-Perry, Cynthia Ramos, Ulrich Muller

　　Aug 10, 2012; 337:746-749

　　一項新的研究揭示，一種新發現的干細胞類型是人類進行高度思考的關鍵因素，研究者發現的這種新的干細胞家族可以產生神經元主要負責抽象思維和創新能力。這些干細胞是在小鼠胚胎中發現的，其可以形成小鼠大腦皮質的上層結構。

　　在人類中，相同的大腦區域允許人類進行抽象思維以及為未來進行計劃，并解決問題。以前研究者認為，皮層神經元-不論是上層還是底層都是由相同的稱為放射狀膠質細胞(RGCs)來形成的。這項新的研究揭示了神經元的上層是由不同的干細胞所發育而來的。

　　來自斯克利普斯研究所的研究人員表示，意識、思想和創新力的高級功能需要一系列不同的神經元細胞，這就揭示了在大腦皮質中多樣性是如何產生的。研究者的研究揭示了在祖細胞中存在多樣性。

　　在哺乳動物中，大腦皮層是以不同厚度層來建立的，就好比是洋蔥一樣。里面薄的宿主神經元可以和大腦干細胞、脊髓相連來調節必要的功能，比如呼吸和運動等。而大部分的上層結構，由于和大腦外表面接近，含有許多神經元負責感知信息以及連接兩個大腦半腦。高度的思考功能是在上層發生的，實驗室中生長的干細胞可以為更好地進行大腦障礙(如精神分裂癥和自閉癥)治療提供一定的思路。

　　Phosphofructokinase 1 Glycosylation Regulates Cell Growth and Metabolism

　　Wen Yi, Peter M. Clark, Daniel E. Mason, Marie C. Keenan, Collin Hill, William A. Goddard III, Eric C. Peters, Edward M. Driggers, Linda C. Hsieh-Wilson

　　Aug 24, 2012; 337:975-980

　　癌癥細胞必須在一個不斷變化的微環境中滿足細胞快速生長的新陳代謝。腫瘤的行為就像貪婪的怪獸一樣,為了保持快速增長和在惡劣條件下能夠存活，它需要充足供應細胞構建基石如氨基酸和核苷酸等。但是對于腫瘤究竟是如何滿足這些迅速增長的需求一直并不完全理解。現在，加州理工大學化學化工系和霍華德?休斯醫學研究所(Howard Hughes Medical Institute)的伊文(Wen Yi音譯)以及諾華制藥研究基金會基因組學研究所和Agios制藥公司的科學家的合作研究結果首次表明,一種特定的被稱之為GlcNAc(“glick- nack”)的糖在其中發揮著至關重要的作用,為癌細胞快速增殖提供了必要“營養物”。這一發現暗示人們，GlcNAc有可能成為癌癥干預治療的新的潛在目標。