新技术可同时编辑多个基因组位点 ｜“小柯”论文速递
瑞士巴塞尔大学Randall J. Platt研究组的一项最新工作实现了在单个转录本上编码Cas12a和CRISPR矩阵，从而对基因组多个位点进行编辑。这一研究成果发表在2019年9月出版的国际学术期刊《自然—方法学》上。
研究人员发现，Cas12a和成簇规则间隔短回文重复（CRISPR）矩阵可以通过添加一个稳定的三级RNA结构实现在单个转录本中进行编码。
通过利用该系统，研究人员使用在单个质粒上传递的多达25个单独的CRISPR RNA来验证了针对内源性靶标可实现的复杂基因组工程技术（包括组成型、条件性、诱导型、正交和多位点）。
这个方法提供了一个强大的平台来研究和调控复杂细胞行为的复杂遗传程序。
据研究人员介绍，同时修改多个遗传元件的能力将有助于阐明和控制复杂细胞功能背后的基因相互作用和网络。
然而，当前的基因组工程技术在可以同时进行操控的数量和类型方面受到限制。
相关论文信息：
https://www.nature.com/articles/s41592-019-0508-6
美国普渡大学Daisuke Kihara研究团队利用深度学习技术，开发出能够在中等分辨率冷冻电镜图谱中检测蛋白质二级结构的方法。该研究于2019年9月发表于国际一流学术期刊《自然—方法学》上。
研究人员报道了一种叫做Emap2sec的计算方法，它在分辨率为5到10埃的EM图中识别蛋白质的二级结构（α-螺旋、β-折叠和其他结构）。
Emap2sec使用三维深度卷积神经网络为EM映射中的每个网格点分配二级结构。
研究人员在分辨率为6.0和10.0埃的34个结构模拟的EM图上测试了Emap2sec，并在5.0到9.5埃分辨率下通过实验确定的43个图上测试了Emap2sec。
Emap2sec能够在许多测试的图谱中清楚地识别二级结构，并且表现出比现有方法更好的性能。
据了解，尽管现在通过冷冻电镜（cryo-EM）可以常规地报道以近原子分辨率的确定结构，但是仍以中等分辨率确定许多密度图，并且从这些图提取结构信息仍然是一个挑战。
相关论文信息：
https://www.nature.com/articles/s41592-019-0500-1
德国Max Delbrück分子医学研究所Nikolaus Rajewsky研究团队取得一项新进展，他们研发出一个名为FLAM-seq（全长poly(A)和mRNA测序）的方法，可对全长mRNA进行测序并据此揭示出poly(A)尾长度调控原则。
该研究于2019年9月发表于国际一流学术期刊《自然—方法学》上。
FLAM-seq是一种快速简便的方法，可对整个mRNA进行高质量测序。研究人员报道了一种互补的DNA文库制备方法，该方法与单分子测序相结合，可以进行FLAM-seq。
使用人类细胞系、大脑类器官和秀丽隐杆线虫，研究人员发现FLAM-seq为每个样品提供数千种不同基因的高质量全长mRNA序列。
研究人员也发现3'端非翻译区长度与poly(A)尾长相关，即相同基因的可变多腺苷酸化位点和可变启动子与不同的尾长相关，并且尾部含有大量胞嘧啶。
据介绍，虽然信使RNA是理解生命的关键分子，但直到现在还没有方法来确定内源mRNA的全长序列，包括它们的poly(A)尾。
此外，虽然非A核苷酸可以掺入poly(A)尾中，但也没有方法可以精确地对它们进行测序。
相关论文信息：
https://www.nature.com/articles/s41592-019-0503-y
近日，美国芝加哥大学Raymond E. Moellering及其研究团队利用热点热分析方法实现对功能性蛋白的高空量挖掘。相关论文2019年9月发表在国际学术期刊《自然—方法学》上。
研究人员开发了一个名为热点热分析（Hotspot Thermal Profiling）的蛋白质组学方法，可以检测位点特异性蛋白质磷酸化对活细胞中数千种天然蛋白质的热稳定性的影响。
这种大规模平行的生物物理分析揭示了响应于位点特异性磷酸化位点的整体蛋白质稳定性的变化，以及与蛋白质功能和结构相关的趋势。
该方法可以检测蛋白质结构的内在变化以及由磷酸化引起的蛋白质—蛋白质和蛋白质—代谢物相互作用的外在变化。
最后，研究人员发现，通过这个方法，功能性“热点”蛋白质修饰位点能够被鉴定出来，并以高通量和无偏倚的方式优先进行研究。该方法适用于不同的生物、细胞类型和翻译后修饰。
据悉，质谱能够对来自生物样品的翻译后修饰的蛋白质进行全局分析，但科学家仍然缺乏能够系统性预测或优先考虑哪些修饰位点可能扰乱蛋白质功能的方法。
相关论文信息：
https://www.nature.com/articles/s41592-019-0499-3
丹麦哥本哈根大学Sergey Y. Vakhrushev研究小组报道了一种名为Glyco-DIA的方法，可以对O-糖蛋白进行定量分析。这一研究成果于2019年9月发表在国际学术期刊《自然—方法学》上。
Glyco-DIA通过液相色谱与串联质谱O-糖蛋白质组学策略相结合，使用数据独立采集（DIA）模式直接分析O-糖蛋白。
该方法能够在蛋白质组范围内表征糖肽和O-聚糖结构，并定量化学计量（尽管它不允许直接明确的糖苷鉴定）。
该方法依赖于O-糖肽的光谱库; Glyco-DIA文库包含从人细胞系和人血清中获得的子文库，目前它包括2076个O-糖蛋白（11452个独特的糖肽序列）和5个最常见的core1 O-聚糖结构。
将Glyco-DIA文库应用于人血清而不富集糖肽，使研究人员能够在SingleShot分析中鉴定和定量269种不同的糖肽序列，其中含有来自159种糖蛋白的多达5种不同core1 O-聚糖。
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https://www.nature.com/articles/s41592-019-0504-x
美国西奈山伊坎医学院Ephraim Kenigsberg、Judy H. Cho 和Miriam Merad等研究人员合作，利用单细胞测序技术鉴定到克罗恩病中存在一个病理性细胞单元与抗TNF治疗的耐药性相关。
该项研究成果在线发表于2019年8月29日的《细胞》。
针对回肠克罗恩病（iCD）的细胞因子阻碍治疗仅使得一部分临床患者受益。研究人员将单细胞技术应用于iCD病变，以解决细胞异质性是否有助于治疗抵抗。
研究人员发现一部分患者在炎症组织中存在一种独特的细胞单元，包括IgG浆细胞、炎症性单核吞噬细胞、活化T细胞和基质细胞，研究人员将其命名为GIMATS单元。
配体-受体相互作用匹配分析确定了可能驱动GIMATS单元的独特网络连接。
引人注目的是，GIMATS单元也存在于四个独立的iCD队列研究中的一部分患者中（n = 441），并且其诊断到的存在与在抗TNF疗法的无效相关。
这些结果强调了当前诊断方式的局限性，以及单细胞测序在鉴定治疗反应中新的生物标志物和定制治疗方案方面的潜力。
相关论文信息：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30896-7#
美国哥伦比亚大学Sagi D. Shapira和Barry Honig等研究人员根据蛋白结构，合作描绘了人与病毒相互作用的图谱。相关论文2019年8月29日在线发表于《细胞》。
研究人员建立了被称为P-HIPSTer的计算机模拟框架（使用结构相似性的病原体宿主相互作用组预测），其使用结构信息来预测大约282000种泛病毒-人之间的蛋白相互作用，实验验证率约为76％。
除了重新发现已知的生物学外，P-HIPSTer已经产生了一系列新的发现：人类感染病毒中使用的共享和独特机制、ZIKV-ESR1相互作用在调节病毒复制中的可能作用、区分具有高和低致癌潜力的人乳头瘤病毒（HPV）的蛋白互作鉴定、以及进化选择压力对人类蛋白质组产生的结构变化历史。
此外，P-HIPSTer能够发现以前未被认可的细胞回路，这些回路对人类感染的病毒起作用，并为实验上难以对付的病毒提供新的见解。
据介绍，虽然蛋白质-蛋白质相互作用的认知对于理解病毒-宿主关系至关重要，但是高通量方法在扩展性上的限制阻碍了其在已有较多研究以外的病毒鉴定。
相关论文信息：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30893-1
近日，加州大学圣地亚哥分校Alysson R. Muotri及其研究团队开发出模拟早期人脑网络发育的大脑皮层类器官体，并且能够产生复杂的神经震荡波。相关论文2019年8月29日在线发表于国际学术期刊《细胞—干细胞》杂志上。
研究人员开发了人类大脑皮层类器官体，其在成熟过程中动态改变细胞类群，并在几个月的时间内表现出电活动的持续增加。
自发网络形成显示出依赖于谷氨酸能和GABA能信号传导的周期性和规律性波动事件。波动活动会转变为更多的时空不规则模式，以及出现同步化网络事件，这类似于早产人脑电图中观察到的特征。
这些结果表明，人类新皮质模型中结构化网络活动的发育可能遵循稳定的遗传规划。这个方法为研究和操纵网络活动在发育中的人类皮层中的作用提供了可能。
据悉，大脑早期成熟过程中的结构和转录变化遵循遗传学定义的固定发育图谱。
然而，这是否适用于功能性网络活动仍然未知，主要是由于针对活人大脑的初始阶段的实验难以实现。
相关论文信息：
https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(19)30337-6#
美国辛辛那提儿童医院医疗中心Q. Richard Lu和Xuelian He等研究人员合作利用髓母细胞瘤单细胞转录组学，发现肿瘤发生与复发时起始的前体细胞以及致癌级联信号。该项研究成果2019年8月29日在线发表在《癌细胞》上。
利用单细胞转录组学分析，研究人员证明了SHH（Sonic Hedgehog）髓母细胞瘤中前体细胞群的发育层次，并且鉴定了表达OLIG2的神经胶质前体细胞在肿瘤发生时作为转移-扩增细胞。
尽管OLIG2阳性前体细胞在完整的肿瘤中成为静止的干细胞样细胞，但它们在治疗抗性和复发性髓母细胞瘤中高度富集。
去除分裂的Olig2阳性前体细胞或Olig2的敲除能够阻碍肿瘤的发生。基因组分析显示OLIG2调节染色质形貌并激活致癌网络，包括HIPPO-YAP /TAZ和AURORA-A/MYCN途径。
共同靶向这些致癌途径能够导致肿瘤生长停滞。总之，这些结果表明胶质细胞谱系相关的OLIG2 阳性前体细胞是髓母细胞瘤发生和复发期间的肿瘤起始细胞，并表明OLIG2驱动的致癌网络是潜在的治疗靶标。
据悉，在髓母细胞瘤中肿瘤起始和复发的前体细胞异质性和身份仍然是难以捉摸的。
相关论文信息：
https://www.cell.com/cancer-cell/fulltext/S1535-6108(19)30336-8#
美国Sanford Burnham Prebys医学研究所Jorge Moscat课题组对非典型蛋白激酶C（aPKC）在肿瘤中的双重作用进行了总结性评述。2019年8月29日，《癌细胞》在线发表了这一文章。
非典型蛋白激酶C（aPKC）同工酶PKCλ/ι和PKCζ现在被认为是肿瘤发生的基本调节者。
然而，决定其在癌症中不同作用功能的具体差别之处仍然有待研究。两种aPKC都具有多种背景依赖性功能，可以转化为肿瘤起始或抑制功能。
研究人员回顾早期和最近的文献，讨论了不同的肿瘤类型及其微环境如何解释每个aPKC同种型的选择性信号。
这些内容与临床相关，因为更好地理解这些激酶的作用，对于新型抗癌疗法的研发是必不可少的。
相关论文信息：
https://www.cell.com/cancer-cell/fulltext/S1535-6108(19)30337-X#
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