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生命所必需的几乎所有基本生物过程都是由蛋白

发布时间:2020-04-15 06:20编辑:生命科学浏览(127)

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    每一次心脏跳动都会使血液流过人体。虽然心电图使用接触方法来测量心脏的电活动,但是心冲击描记图是一种非接触式方式来测量通过心血管系统的血流的机械效应。

    胚胎干细胞(ESC)具有自我更新的能力,并且具有多能性,有可能在体内产生几乎任何细胞类型。胚胎干细胞状态由包括表观遗传调节因子在内的多种调节网络建立和维持;这些表观遗传调节因子的功能虽然尚未明确。

    欧洲杯买球网站,英国兰开斯特大学的科学家发现,最初发现的预防真菌感染的免疫反应对于消除旋毛虫(Trichinella spiralis)是一种重要因素,旋毛虫是一种圆形蠕虫,也是旋毛虫病的致病因子。人们通过食用感染旋毛虫寄生虫的未加工或未煮熟的肉类获得旋毛虫病,特别是野生腌肉或猪肉。食用受污染的肉类含有寄生虫的护士细胞。一旦进入胃中,护士细胞就会孵化,释放感染性幼虫,然后将其自身埋入小肠内壁。

    生命所必需的几乎所有基本生物过程都是由蛋白质完成的。它们创造并保持细胞和组织的形状;构成催化维持生命的化学反应的酶;充当分子工厂,运输工具和电机;用作蜂窝通信的信号和接收器;以及更多。

    Giovanna Guidoboni,Marjorie Skubic和密苏里大学的一个团队目前正致力于开发一种标准化模型来解释心冲击描记图的结果,这可以为早期发现各种心血管疾病提供额外的方法。十年前,Skubic的团队开发了液压传感器,可以放在床垫下测量一个人的心率和呼吸率。他们注意到随着人们年龄的增长,波形会随着时间的推移而发生变化,这表明这些测量结果中还有其他信息可用于跟踪健康变化。

    由蒙纳士生物医学发现研究所(BDI)科学家领导的国际合作首次发现两种新的表观遗传调节因子TAF5L和TAF6L可以维持胚胎干细胞的自我更新。科学家们还发现这些蛋白质激活了c-Myc(一种众所周知的癌症基因)及其调控网络。

    以前,驱逐寄生虫的免疫反应已被证明依赖于称为T辅助细胞2的白细胞,专门用于消除胃肠道寄生虫。然而,兰卡斯特的科学家们发现,在这种T辅助细胞2反应后,第二次T辅助细胞17的反应,以前被证明是专门用于消除真菌感染和某些细菌感染。

    蛋白质由长链氨基酸组成,通过将自身折叠成精确的3D结构来控制它们与其他分子的相互作用,从而完成这些无数的任务。由于蛋白质的形状决定了它的功能及其在疾病中的功能障碍程度,因此阐明蛋白质结构的努力是所有分子生物学的核心

    目前,只使用了心冲击描记图中5%的信息,但如果我们能够将结果标准化,我们可以提供一张地图,用于了解我们身体真实生理运动背后的根本原因,Guidoboni说。这有助于早期发现和预防心脏病等心血管疾病。

    他们的研究结果今天发表在Molecular Cell上。Monash BDI的Partha Pratim Das博士表示,TAF5L和TAF6L是在CRISPR-Cas9功能丧失的遗传筛选中发现的,目的是从323个表观遗传基因中寻找表观遗传调节因子,并确定这些基因控制胚胎干细胞状态。

    他们与曼彻斯特大学的Mark Travis教授和Richard Grencis教授合作,他们能够确定这些T辅助细胞是如何产生的,并且它们是维持清除蠕虫所需肠道肌肉收缩的关键。该研究结果发表在PLOS Pathogens期刊上并且表明缺乏激活在产生T辅助细胞17细胞中重要的关键信号分子的能力的小鼠具有降低的驱除寄生虫的能力。有趣的是,他们看到小肠的传输时间延迟,暗示肌肉收缩的改变。在分离小肠时,他们证明由T辅助细胞17产生的关键分子,称为IL-17,可以增加肠道收缩,并恢复其小鼠中IL-17的水平,挽救了它们驱逐寄生虫的能力。

    • 特别是治疗科学以及拯救生命和改变生命的药物的发展。

    Guidoboni加入了Skubic的团队,并创建了一个数学模型,使团队能够从心冲击描记图中了解更多信息,并向标准化模型迈进一步。

    众所周知,这些因素已经存在,但我们首次展示了它们的作用以及它们如何控制基因表达,达斯博士说。他们的功能之前并不为人所知,他说。从我们的研究中,我们可以显示确切的机制以及这些表观遗传调节因子如何控制基因表达。

    兰开斯特生物医学和生命科学系的John Worthington博士领导了这项研究:我们对这项研究中发现的结果感到非常惊讶。通常,这些免疫反应被认为是根据您可能的感染类型而非常明显地起作用。已经确定T-helper 2的反应在胃肠道蠕虫感染期间是有益的,因此传统上任何其他反应都会被认为是阻碍蠕虫排出。所以,看到这种晚期作用的T辅助17响应是相当令人惊讶的。实际上对小鼠解决感染和摆脱蠕虫的能力是有益的。

    近年来,计算方法在基于其氨基酸序列的知识预测蛋白质如何折叠方面取得了重大进展。如果完全实现,这些方法有可能改变生物医学研究的几乎所有方面。然而,目前的方法在可以确定的蛋白质的规模和范围方面受到限制。

    即使我们站立或静止不动,我们的体重会重新分布在我们体内并产生一种可以用心冲击图捕获的身体运动,Guidoboni说。通过应用我们的数学模型,我们可以看到我们以前从未了解过的关于个体心血管系统的信息,例如动脉的弹性,心室中心室的收缩性或血管的粘弹性。通过对我们体内的血流进行数学建模,建立了一个虚拟心血管系统。

    我们发现的两个主要问题是TAF5L和TAF6L转录激活癌基因c-Myc,并调节OCT4,它是胚胎干细胞的主要调节因子。

    沃辛顿博士继续说道:我们的研究提供了关于免疫系统如何在肠道炎症期间与肌肉收缩相互作用的新见解。虽然这种感染的发生在发达国家非常罕见,但我们希望它能帮助我们为许多人设计新的治疗方法。数百万人在世界范围内患有肠道寄生虫感染,甚至可能通知涉及肌肉功能改变的其他肠道疾病。

    现在,哈佛医学院的一位科学家使用了一种称为深度学习的人工智能来预测基于其氨基酸序列的任何蛋白质的三维结构。

    这项研究心血管功能和心冲击图:通过数学建模解释的关系发表在IEEE生物医学工程学报上。Guidoboni和Skubic都是MU工程学院电气工程和计算机科学系的教授。Guidoboni也是MU艺术与科学学院的数学教授。其他作者包括MU的Moein Enayati,James Keller,Mihail Popescu,Laurel Despins和Virginia Huxley;斯特拉斯堡大学的洛伦佐萨拉;米兰理工大学的Riccardo Sacco;巴黎笛卡尔大学的Marcela Szopos。资金由密苏里大学和老年人护理和康复技术中心提供。内容完全由作者负责,并不一定代表资助机构的官方观点。

    我们发现MYC监管网络主要由它们控制,通过它们维持胚胎干细胞状态的自我更新方面。他说,这些发现可能使TAF5L和TAF6L不仅在再生生物学领域非常重要,而且在癌症研究方面也非常重要。

    系统生物学家Mohammed AlQuraishi于4月17日在Cell Systems上在线报道,详细介绍了一种计算确定蛋白质结构的新方法 - 实现与当前最先进方法相当的精确度,但速度提高了一百万倍。

    Das博士说,TAF5L和TAF6L在诱导多能干细胞(iPSCs)中也起着至关重要的作用,这种多能干细胞可以从成体体细胞中产生。

    在过去的半个世纪里,蛋白质折叠一直是生物化学家最重要的问题之一,这种方法代表了应对这一挑战的一种全新方式,AlQuraishi说,他是HMS Blavatnik研究所系统生物学讲师,同时也是系统药理学实验室。我们现在有一个全新的远景来探索蛋白质折叠,我想我们刚刚开始划伤表面。

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