儿童医院F.M. Kirby Neurobiology Center的研究人员了在老年性痴呆（阿尔茨海默氏症）早期突触的机制，这一过程起始并有可能终止于大脑中累积淀粉样斑块之前。 这项发表在3月31日《科学》（Science）上的研究，指出了一些在阿尔茨海默氏症早期认知功能的新治疗靶点。在儿童医院F.M. Kirby神经生物学中心Beth Stevens博士和Soyon Hong博士的领导下，研究人员在多个阿尔茨海默氏症小鼠模型中，与健康发育大脑中“修剪”多余突触相似的一 些机制在生命后期错误地激活。通过阻断这些机制，他们能够减少小鼠的突触损失。目前，有5种药物获得批准用于治疗阿尔茨海默氏症，但这些药物只能暂时性地提高认知能力，不能解决阿尔茨海默氏症认知功能障碍的根源。许多在产品线上的新型药物力图清除大脑中的淀 粉样斑块沉积物或减少炎症，但来自儿童医院的新研究表明，可以在发生这些病理变化之前更早地靶向阿尔茨海默氏症。在阿尔茨海默氏症小鼠模型中，该研究小组突触需要激活一种叫做C1q的蛋白，C1q负责给清除的突触“打上标记”。大脑中的小神经胶质细胞随后会“吃掉”这些突触，这与正常大 脑发育过程中发生的情况相似。在小鼠中，在可以观察到淀粉样蛋白斑沉积物之前，易受损伤的突触周围C1q变得更为丰富。研究人员还发现β-淀粉样蛋白、C1q和小神经胶质细胞一起发挥作用，导致了阿尔茨海默氏症早期突触。已知低聚物形式的β淀粉样蛋白在形成斑块沉积物之前对突触有毒性作用，但该 研究表明C1q是这一效应的必要条件。反之亦然：只有当存在低聚物β淀粉样蛋白小神经胶质细胞才会吞食突触。研究人员利用一种叫做ANX-005的人类抗体阻断了C1q。ANX-005处于早期治疗开发阶段，并正进入临床。研究人员相信它有潜力在某一天用于各种神经退行性疾病中防止突触。 （Science, 06 May 2016, doi:10.1126/science.aad8373）在大多数真核细胞中，纤毛是一种大机器，在迁移和检测中发挥着至关重要的作用。它的保守性核构---轴丝（axoneme）---含有9个二联微管（microtubule doublet），其中每个二 联微管由一个完整的A型微管和一个不完整的B型微管组成。然而，在此之前，科学家们并没有理解这种二联微管的功能。在一项新的研究中，来自马克斯普朗克细胞生物学与遗传学研究所的研究人员开发出一种时间分辨关联性荧光和三维电子显微方法来研究鞭毛内运输列车（intraflagellar transport train，IFT列车）的动态变化，其中这种鞭毛内运输列车在纤毛组装和拆卸期间沿着微管运输纤毛组分。利用这种方法，他们每个二联微管作为一种双向的双线轨道发挥作用 ：顺行的IFT列车沿着B型微管移动，而的IFT列车沿着A型微管移动。因此，这种二联微管结够提供方向性的轨道来协调纤毛组分双向运输。（Science, 06 May 2016, doi:10.1126/science.aaf4594）许多有机体已进化出检测光线和对光线作出反应的机制，其中这种对光线作出的反应是光子吸收后光敏蛋白结构发生变化介导的。这种反应的初始步骤经常涉及一种与光敏蛋白偶联的发色团发生光异构化。这种 光异构化发生非常快速，而且显著受到发色团所处的的影响。在一项新的研究中，研究人员鉴定出与光敏黄蛋白（photoactive yellow protein）中的发色团光异构化过程最早步骤相关联的结构变化。他们利用直线性连续加速器光源（Linac Coherent Light Source）发出的飞秒脉冲硬X射线在从100飞秒到3皮秒的时间范围内对光敏黄蛋白微晶体进行时间分辨串行飞秒激光晶体学（time-resolved serial femtosecond crystallography, TR- SFC）分析，从而确定这种光异构化反应的结构动态变化。（Science, 06 May 2016, doi:10.1126/science.aad5081）
科学家们已提出不同的组蛋白修饰组合可以不同的基因调控功能，但是现存的技术很少能够研究这个领域。在一项新的研究中，研究人员利用高通量单成像技术出来自多能性干细胞和它定向分化的细胞的上百万个核小体上的不同组蛋白组合修饰。他们还利用单DNA测序技术确定这些发 生修饰的核小体在基因组上的确切。（Science, 06 May 2016, doi:10.1126/science.aad7701）5. Science：发现趋磁细菌的铁同位素特征趋磁细菌进行磁性铁纳米颗粒（Fe3O4）的生物矿化。尽管地球上可能存在能够进行生物矿化的最早微生物，但是在古代沉积岩中鉴定它们的活性一直充满挑战，这是因为缺乏一种可靠的生物 特征。在一项新的研究中，研究人员趋磁细菌（Magnetospirillum magneticumAMB-1）内部磁性铁纳米颗粒中的一种独特的铁同位素特征。鉴于这种特征并不是由无生命物质产生的，也不是由其他 的铁代谢细菌产生的，所以它可能作为这种古老的趋磁细菌生活方式的一种可靠的生物标志物。（Science, 06 May 2016, doi:10.1126/science.aad7632）6. Science：利用SEWING计算方法构建结构独特的蛋白自然重组将预先存在的蛋白片段结合在一起，从而产生新的结构和功能。在一项新的研究中，研究人员描述了一种被称作SEWING的计算方法，并利用这种方法将来自现存的蛋白结构中的连接片段或未连接的片段组合在一起，构建出新的蛋白。利用SEWING设计出的 螺旋蛋白含有其他从头设计的蛋白不含有的结构特征，而且在一些情形下，在100°C以上高温下仍然保持折叠状态。研究人员利用X射线晶体衍射和核磁共振分别解析出构建出的蛋白CA01和DA05R1的高分辨率结构。这种方法提供一种新的策略来快速地构建大量多样化的和可设计的蛋白骨架。 （Science, 06 May 2016, doi:10.1126/science.aad8036）7. Science：从头设计氢键网络介导的结构性的蛋白同源寡聚体在自然界，DNA和蛋白的结构性是不同的：DNA的结构性来自于双螺旋核心的氢键组合，而蛋白的结构性主要来自埋在里面的疏水性相互作用堆积和不规则外围极性相互作用。在一项新的研究中，研究人员设计出一类蛋白同源寡聚体，它们的相互作用性是由大量的氢键网络决定的。基于这种方法，他们利用两种同心的螺旋环构建出新的拓扑结构。（Science, 06 May 2016, doi:10.1126/science.aad8865）8. Science：自闭症相关的SHANK3基因突变导致人神经元患上离子通道病SHANK3是一种在兴奋性突触的突触后密集区中富集的蛋白，不过它也在大多数细胞中普遍表达。SHANK3基因突变与自闭症谱系障碍（autism spectrum disorder, ASD）显著相关联，而且剔除SHANK3基因被认为导致Phelan-McDermid综合征（Phelan-McDermid syndrome）的主要症状。再者，日益增加的将SHANK3突变与症关联在一起。这是因为SHANK3是一种突触蛋白，SHANK3突变被认为通过突触功能让人们容易患上神经疾病。然而，SHANK3突变如何致病仍然是未知的。在一项新的研究中，研究人员构建出缺乏SHANK3的人神经元，这种神经元不缺乏其他也参与类似自闭症的Phelan-McDermid综合征的其他基因。他们SHANK3突变并不影响突触，而是主要导致一种离子通道病（channelopathy），其主要表型为超极化激活环核苷酸门控阳离子通道（hyperpolarization-activated,cyclic nucleotide-gated cation channel, HCN通道）发生特定的功能受损。这种离子通道病导致的细胞膜电流长期受损可能能够解释表现出Phelan-McDermid综合征症状的神经元中观察到的这些症状。（Science, 06 May 2016, doi:10.1126/science.aaf2669）9. Science：塑造亚洲灵长类演化的过滤机制通过研究来自中国南部的化石，科学家们了解到了亚洲灵长类动物如何演化出了与今天所见类似的排布状况。这些结果表明，亚洲的一个以较冷天气为标志的独特时期似乎充当了一种过滤机 制，它改变了那里的灵长类组成——反映为类人目（如猴子和猿）的减少及原猴类（这是一个包括狐猴的灵长类亚目）的增加。灵长类对温度变化，因此对气候变化也。因此，在整 个历史时期中的灵长类化石的分布变化都反映了这种情况——极端温暖的间期对应于这些灵长类的扩展（如化石记录所反映的），而较冷的时期（如始新世-渐新世过渡期，或EOT）则导 致了灵长类的大规模。在和欧洲的EOT时期，灵长类完全了，但在非洲则因为气候变化不甚剧烈，因此灵长类继续兴盛繁衍。与此同时，亚洲热带地区的灵长类尽管存在某种程度 的调整，但它们挺过了EOT。评估EOT改变对亚洲灵长类演化的确切影响一直颇为困难，因为来自该时该地的灵长类化石匮乏。为了帮助填补这一空白，Xijun Ni和同事对来自中国南部云 南省的、时间定在早渐新世的多种化石进行了研究，当时正值气温较冷过渡期之后不久；他们发现，灵长类需要适应性地转变为狐猴样的原猴类灵长类才能挺过EOT。对这一时期的非洲-阿拉 伯化石所做的类似比较显示了一个非常不同的因应EOT的适应模式：极少数原猴灵长类动物活了下来，而类人目灵长类则出现了多样化。这些结果提示，在亚洲灵长类的演化史中，EOT充当了 关键性的滤过期，它最终影响了整个旧灵长类的演化过程。（Science, 06 May 2016, doi:10.1126/science.aaf2107）
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