Cell創刊于1976年,現已成為世界自然科學研究領域最著名的期刊之一,并陸續發行了十幾種姊妹刊,在各自專業領域里均占據著舉足輕重的地位。 Cell以發表具有重要意義的原創性科研報告為主,許多生命科學領域最重要的發現都發表在Cell上。本月《Cell》前十名下載論文為:
1. Repurposing CRISPR as an RNA-Guided Platform for Sequence-Specific Control of Gene Expression
Lei S. Qi, Matthew H. Larson, Luke A. Gilbert, Jennifer A. Doudna, Jonathan S. Weissman, Adam P. Arkin, Wendell A. Lim
這篇文章將CRISPR用于基因表達序列特異性調控的平臺,研發出了一種基于Cas9的基因調控方法。
在全基因組范圍內靶向基因調控是一種重要的合成生物學方法,研究人員發現當缺失核酸內切酶活性的Cas9與一種導向RNA共表達時候,會產生一種DNA識別復合物,這種復合物能特異性干擾轉錄延伸,RNA聚合酶結合,或轉錄因子結合。
研究人員將這個系統稱為CRISPR干擾(CRISPRi),指出這一系統能有效抑制大腸桿菌中靶向基因的表達,并且不會出現脫靶效應。而且利用CRISPRi,還可以同時抑制多個靶基因,這種作用也是可逆。研究人員還證明,該系統也適用于哺乳動物細胞中的基因表達抑制。
2. Modeling Recent Human Evolution in Mice by Expression of a Selected EDAR Variant
Yana G. Kamberov, Sijia Wang, Jingze Tan, Pascale Gerbault, Abigail Wark, Longzhi Tan, Yajun Yang, Shilin Li, Kun Tang, Hua Chen et al.
排在第二是國內和國外學者的合作研究成果。
幾年前,科學家就曾以老鼠和人類罕見疾病為研究對象,發現170個與頭發發育相關的基因。隨后,經過分析,研究人員發現88%的日本人和中國人攜帶EDAR基因的變異,但約魯巴人和歐洲人則沒有這種基因變異。
EDAR 基因編碼外胚葉發育不全A受體(ectodysplasin A receptor),它參予指示頭發前體細胞開始形成卵泡的分子信號傳導。東亞人具有這種變異,一方面可能是因為較粗狀的頭發有利于他們適應亞洲北方寒冷的氣候,另一方面它可能帶給東亞人其他有利的特質,例如齒形。
在這項研究中,研究人員建立EDARV370A的小鼠模型,通過計算機分析表明,EDARV370A出現在3萬年前中國中部,攜帶人類EDARV370A的小鼠頭發厚度和活躍的汗腺數量增加。
3. The Origins and Drivers of Insulin Resistance
Andrew M.F. Johnson, Jerrold M. Olefsky
4. Encoding and Decoding Cellular Information through Signaling Dynamics
Jeremy E. Purvis, Galit Lahav
5. Hallmarks of Cancer: The Next Generation
Douglas Hanahan, Robert A. Weinberg
2011年的這篇文章在這一榜單上已蟬聯已久了,這篇由癌癥研究泰斗:Robert A.Weinberg完成的最新癌癥綜述是之前他的一篇文章“The Hallmarks of Cancer”的升級版——之前那篇文章介紹了腫瘤細胞的六大基本特征,被稱為腫瘤學研究的經典論文,到目前為止,這篇論文已經被引用了上萬次。
2011年3月,Robert A.Weinberg同樣是和Douglas Hanahan合作,完成長達29頁的論文,簡述了最近10年腫瘤學中的熱點和進展,包括細胞自噬、腫瘤干細胞、腫瘤微環境等等,并且將原有的腫瘤細胞六大特征擴增到了十個,這十個特征分別是:
自給自足生長信號(Self-Sufficiency in Growth Signals);抗生長信號的不敏感(Insensitivity to Antigrowth Signals);抵抗細胞死亡(Resisting Cell Death);潛力無限的復制能力(Limitless Replicative Potential);持續的血管生成(Sustained Angiogenesis);組織浸潤和轉移(Tissue Invasion and Metastasis);避免免疫摧毀(Avoiding Immune Destruction);促進腫瘤的炎癥(Tumor Promotion Inflammation); 細胞能量異常(Deregulating Cellular Energetics);基因組不穩定和突變(Genome Instability and Mutation)。
6. SMARCA3, a Chromatin-Remodeling Factor, Is Required for p11-Dependent Antidepressant Action
Yong-Seok Oh, Pu Gao, Ko-Woon Lee, Ilaria Ceglia, Ji-Seon Seo, Xiaozhu Zhang, Jung-Hyuck Ahn, Brian T. Chait, Dinshaw J. Patel, Yong Kim et al.
7. Identifying Recent Adaptations in Large-Scale Genomic Data
Sharon R. Grossman, Kristian G. Andersen, Ilya Shlyakhter, Shervin Tabrizi, Sarah Winnicki, Angela Yen, Daniel J. Park, Dustin Griesemer, Elinor K. Karlsson, Sunny H. Wong et al.
這篇文章與上面的一篇文章共同揭示了人類進化遺傳突變的重要新發現,研究人員利用一種動物模型,分析了幫助人類適應自然氣候的一個基因突變,并通過全基因組測序方法,還找到了隨著時間的推移,可能出現的人類適應變化條件的上百種基因突變,這些發現將為我們了解人類生物學進化歷史,以及現代出現的變異繪制一張路線圖。
研究人員根據來自千人基因組計劃的數據,分析了人類整個基因組中出現的DNA序列突變,從中他們發現了隨著時間的推移,可能出現的人類適應變化條件的上百種基因突變。其中之一是一種稱為TLR5的基因突變,這種基因突變改變了細胞對細菌蛋白的免疫應答,這表明這種變異通過加強的了針對細菌感染的保護性,而具有優勢。這項研究也繪制出了驅動近代人類進化的可能適應性突變的完整列表,這將為今后的研究打下基礎。
8. Stalled Spliceosomes Are a Signal for RNAi-Mediated Genome Defense
Phillip A. Dumesic, Prashanthi Natarajan, Changbin Chen, Ines A. Drinnenberg, Benjamin J. Schiller, James Thompson, James J. Moresco, John R. Yates, David P. Bartel, Hiten D. Madhani
研究人員發現當細胞剪切裝置遇到轉座子這樣的內含子時,就會停滯。而一種作用機制:SCANR能識別這一故障,啟動合成相應的“小干涉RNA”分子,用來中和轉座子的RNA。科學家們可能會發現,高等生物基因差異性表達的許多途徑,與SCANR機制中的內含子剪切類似。這樣的機制有助于識別外源基因并加以抵御。
9. FBXL21 Regulates Oscillation of the Circadian Clock through Ubiquitination and Stabilization of Cryptochromes
Arisa Hirano, Kanae Yumimoto, Ryosuke Tsunematsu, Masaki Matsumoto, Masaaki Oyama, Hiroko Kozuka-Hata, Tomoki Nakagawa, Darin Lanjakornsiripan, Keiichi I. Nakayama, Yoshitaka Fukada
最近一期Cell雜志的封面文章,研究人員展示了兩個相關的F box蛋白通過控制晝夜節律調節因子CRY1和CRY2蛋白的降解與穩定的平衡來調控兩個因子的蛋白水平。
研究顯示在小鼠中,CRY泛素化受到兩種分別可延長和縮短生物鐘周期的競爭性E3連接酶復合物的調節。從一種稱為“Past-time”的短生物鐘節律變異體中,研究人員克隆得到一種發生甘氨酸向谷氨酸錯義突變的Fbxl21蛋白,而編碼該蛋白的基因則是靶向CRY蛋白促其降解的Fbxl3基因的同源基因FBXL21。相比于FBXL3的功能缺失導致生物鐘周期的延長,Fbxl21的突變則會引起周期的縮短。FBXL21可形成一種 SCF(Skpl-Cullinl-F-box)E3連接酶復合物,在細胞質該復合物可緩慢降解CRY,而在細胞核中則會拮抗具有更強E3連接酶活性的 FBXL3。這里的FBXL21扮演了雙重角色:在細胞核中保護CRY免受FBXL3的降解,而在細胞質中則促進CRY的降解。因此,E3連接酶間的平衡以及細胞內區域化的分布決定了哺乳動物的生物鐘周期。
10. Retraction Notice to: Imaging Activity-Dependent Regulation of Neurexin-Neuroligin Interactions Using trans-Synaptic Enzymatic Biotinylation
Amar Thyagarajan, Alice Y. Ting
最后這篇近期頗受關注,麻省理工學院的副教授Alice Y. Ting和她的前博士后Amar Thyagarajan共同撰寫了該論文。在這篇文章中,她們描述了在活體神經元突觸中顯像蛋白質互作的一種新方法。然而,麻省理工學院內部調查發現 Thyagarajan在這篇報告中“偽造或捏造了數據”,并認為他“對這一科研學術不端行為負有完全責任”。由于該論文發表于2010年,根據 Google學術搜索已有20篇論文引用了該文章。
然而由于這篇文章“偽造或捏造數據”,因此Cell雜志于2月14日發布了相關撤稿通知。
論文發表之時,似乎并沒有什么可疑之處:“因為我聽說過Alice一項極好的蛋白質標記技術,我認為BLINC只是該技術的一個擴展延伸,”日本 Riken腦科學研究所實驗室主任Atsushi Miyawaki說。Miyawaki曾在2010年的Nature Chemical Biology雜志上為這篇論文撰寫了一篇新聞和觀點(News and Views)文章。
根據撤稿通知,當Ting自己的實驗室無法重復出發表的結果時問題就出現了。在她將自身的擔憂告知麻省理工學院后,該機構展開了一次獨立調查,發現 Thyagarajan通過偽造或捏造論文中的數據,發生了科研不端行為。因此,Ting在沒有征得Thyagarajan簽名的情況下撤回了這篇論文。