CRISPR入选2019年《自然》10大杰出论文

近日,《自然》公布了由编辑与读者投票选出的“2019年10篇优秀论文”。

CRISPR工具可实现精确的基因组编辑

CRISPR入选2019年《自然》10大杰出论文

开发基因编辑工具方面取得了巨大进展。但是由于该工具依赖于复杂而竞争的细胞过程,因此似乎已经对基因编辑的效率和精度造成了看似根本的限制。科学家研究出的“搜索和替换”基因组编辑,使基因组可以精确地改变。

在他们的过程中,RNA向导的“搜索”部分将Cas9蛋白导向DNA靶标中的特定序列,在该序列中,它切割两条DNA链之一。

然后,逆转录酶会产生与指南“替换”部分中的序列互补的DNA,并将其安装在切割末端之一处,以取代原始DNA序列。DNA修复然后产生完全编辑的双链体,几乎完全避免了不完美的编辑。

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全球鱼类捕获物中微量元素的丰富度

鱼是微量营养素的来源,有助于预防营养缺乏症。科学家绘制了从渔获物中获取的鱼源养分与此类疾病的流行之间的关系。数据表明,某些发展中国家的渔获量应足以满足其人口的关键微量营养素需求。

但是,在许多发展中的热带国家中,很大一部分当地渔获物被出口或在当地加工以产生鱼粉,然后将其出口并用于饲养养殖鱼。传统上为区域市场提供产品的许多当地渔业(如图所示)现在改为提供鱼粉植物。这不会减轻野生鱼类的压力。此外,这也剥夺了低收入人群以前可以负担得起的养殖鱼类的机会。

突变亨廷顿蛋白的选择性清除

亨廷顿舞蹈病是由亨廷顿蛋白(HTT)中的谷氨酰胺氨基酸残基异常长时间伸展引起的。细胞通过自噬降解突变的亨廷顿蛋白(mHTT),这是一种清除机制,涉及被称为自噬小体的囊泡吞噬蛋白质。

据推测,与突变型聚谷氨酰胺束和驻留在自噬体中的蛋白质LC3B结合的化合物将导致吞噬并增强mHTT的清除率。作者进行了小分子筛选,以鉴定候选化合物,并在反筛选中使用了野生型HTT,以排除与蛋白质的正常形式结合的化合物。

他们发现了令人鼓舞的证据,表明四种化合物可以在三种物种的亨廷顿氏病模型中产生功能改善。这种治疗策略也可能对涉及扩展的聚谷氨酰胺束的其他疾病有用。

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海王星新月

1989年,美国国家航空航天局(NASA)的旅行者2号旅行者(Voyager 2)发现了海王星的六个卫星,这些卫星位于行星最大的卫星特里顿(Triton)的轨道内部。

科学家发现了第七颗内在的月亮海马营。该卫星最初被指定为S / 2004 N 1和海王星XIV,在2004-05和2009年由美国宇航局哈勃太空望远镜拍摄的图像中被发现,然后在2016年进一步拍摄的图像中得到证实。

海马营只有34公里宽,这使得与较大的同胞相比,它的体积很小,它绕着海王星(如图所示)绕着Proteus轨道运行,Proteus是行星的第二大卫星。由于月亮与Proteus的关系以及两个天体在海王星内部系统的历史中可能扮演的角色,海马营的发现令人着迷。

超导接近室温

被称为超导体的材料以100%的效率传输电能。它们具有广泛的应用,例如医院的磁共振成像。但是,这些应用受到阻碍,主要是因为仅在远低于室温(295开尔文)的温度下才存在超导状态。

几个关键结果证实,当压缩到大于大气压的一百万倍的压力时,富含氢的氢化镧化合物会在250 K时超导。在接下来的几年中,实验可能将重点放在寻找在其他加压的富氢材料中具有超导性。考虑到只有一小部分可能的富氢系统已经在如此巨大的压力下进行了实验,因此在不久的将来实现室温超导梦想的可能性似乎比以往任何时候都要大。

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图片来源:Lauren Andrews / NASA

格陵兰岛的冰下甲烷被释放出来 

冰川和冰盖下的沉积物蕴藏着碳储量,在某些条件下可将其转化为甲烷(一种有效的温室气体)。目前,科学家直接测量了夏季从格陵兰冰原的陆地终止冰川排出的水中溶解的甲烷(如图)。

水中的甲烷过饱和,释放到大气中的甲烷数量可与其他陆地河流相媲美。因此,冰下沉积物可以作为甲烷的局部来源,从而证实了其他研究的结果。Lamarche-Gagnon通过论证格陵兰冰川下环境的甲烷持续通量随冰川下融水排放效率的变化而进一步发展。

这项研究提供了一个示例,说明了我们的行星冰冷域如何以意想不到且可能重要的方式与周围的地球系统相互作用。

父本线粒体的命运

真核生物(例如动物,植物和真菌)的DNA存储在两个细胞区室:细胞核和线粒体细胞器中。健康人的线粒体DNA(mtDNA)分子基本相同。

但是,在患有由mtDNA突变引起的疾病的人中,正常和突变的mtDNA分子通常共存于单个细胞中,这种情况称为异质性。线粒体DNA被认为仅来源于母体卵细胞,没有父系贡献,但是科学家确定了由双亲线粒体遗传引起的mtDNA异质性的三个家族。

先前的研究表明,线粒体吞噬是细胞“吃掉”自身线粒体的过程,在选择性消除父体线粒体中起一定作用。因此,父系mtDNA传播的这些罕见情况可能归因于线粒体更新不足。

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图片提供:PéterFankhauser / ANYbotics AG

机器人在奔跑

幼小的动物在田野中驰、爬树,跌倒后立即以令人羡慕的优雅找到自己的脚。就像我们的灵长类表亲一样,人类可以运用相对的拇指和精细的运动技能来完成任务,例如毫不费力地剥皮柑桔或在黑暗的走廊中寻找正确的钥匙。

尽管步行和抓握对于许多生物来说都很容易,但是众所周知,机器人的步态运动和手动灵活性差。即使是在模拟中表现出色的机器人,经过几次看似很小的物理障碍,也会跌倒并跌倒。Hwangbo 等人的研究发现,数据驱动的设计机器人软件的方法可以提高机器人的运动技能。他们使用ANYmal机器人(如图所示)演示了他们的方法,该机器人是中型狗大小的四足动物系统。

化学库 

铜催化的反应,称为CuAAC反应,是点击化学的典型代表。如果反应(尤其是)操作简单,产率高,适用于多种化合物,但选择性极高,则将其定义为点击化学。

发生反应的化学基团只能相互反应。CuAAC反应已在许多学科中使用,但如果更广泛地使用结构复杂的叠氮化物(包含N 3基团)作为反应物,其应用将更加广泛。孟等人。

这项研究指出,氟磺酰叠氮(FSO 2 N 3)与几乎所有伯胺(含有NH 2的化合物)反应小组),以达到接近100%的相应叠氮化物收率,并使用他们的试剂制作了1,224个叠氮化物的文库。他们的反应符合点击化学的速度,广度和效率标准。而且,所制备的叠氮化物溶液可以直接用于CuAAC反应中。

参考资料:https://www.nature.com/articles/d41586-019-03834-4

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