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一周science精选文献下载:

链接:https://pan.baidu.com/s/1zprCqaTLArCHY9VB4dQfow 密码:qkw5


1.鸟类羽毛条纹模式形成机制

 

From ScienceThe periodic coloration in birds forms through a prepattern of somite origin.

 

DOI: 10.1126/science.aar4777

 

装饰这么多鸟类和哺乳动物的彩色条纹的周期性模式是如何形成的?这些模式是美学魅力的对象,也是关于产生它们或使它们多样化的机制的无休止争论的焦点。理论家们表明,最复杂的规则模式可以使用类似图灵的反应 - 扩散机制在计算机上复制,其中活化剂和抑制剂的浓度和扩散性质调节它们的相互作用,从而确定最终的周期性模式。相比之下,实验数据表明,依赖于皮肤细胞之间相互作用的自组织过程建立了条纹图案。在本期的ScienceHaupaix等人从不同的角度,通过检查胚胎结构的贡献来解决这个问题,胚胎结构可以作为指导性的空间标志,指导鹌鹑,野鸡,鹧和它们的雏鸡背面形成交替的黄色和黑色条纹(galliform birds)。他们表明,皮肤下的早期发育信号决定了条纹的位置,因此决定了周期性的模式。这提供了一个新的框架,在其中可以了解顶部羽毛外套装饰的丰富多样性。[1, 2]

 图1.jpg

Figure 1 Stripes form through yellow pulses independent of tract differentiation.

 

2.用于营养感觉转导的肠 - 脑神经回路

 

From ScienceA gut-brain neural circuit for nutrient sensory transduction.

 

DOI: 10.1126/science.aat5236

 

解剖学家Friedrich S. Merkel1880年预测,感觉系统由上皮细胞和感觉神经组成,它们将环境线索一起转化为神经信号,触发我们丰富的感官体验。我们现在知道这个假设大多适用于视觉,听觉,味觉和触觉的规范感官。也许令人惊讶的是,这些经典感官系统(眼睛,耳朵,舌头和皮肤)的外围前哨与人体最大的感觉器官 - 肠道相比相形见绌。肠内分泌细胞是装饰肠道内层的罕见上皮细胞,长期以来一直被怀疑是感觉受体细胞,可以通知大脑摄入的营养物质。自从他们的描述以来,这些细胞被认为通过释放刺激整个肠道和大脑神经元的缓慢作用的肽激素在新陈代谢和肠道生理学中发挥作用。在本期的ScienceKaelberer等人证明肠内分泌细胞通过神经递质谷氨酸的释放局部激发感觉神经来挑战这一观点。最近对肠嗜铬细胞(肠内分泌细胞的一个子集)的一项研究也发现,肠道信号通过神经递质血清素的释放在上皮 - 神经突触中传播。总之,这些研究结果推翻了几十年前的教条,即肠内分泌细胞完全通过激素发出信号。[3, 4]

 图2.jpg

Figure 2 A gut feeling.

 

3.合成生物学领域可编程的细胞和组织

 

From ScienceProgrammable protein circuits in living cells.

 

DOI10.1126/science.aat5062

 

From ScienceCellular checkpoint control using programmable sequential logic.

 

DOI10.1126/science.aap8987

 

合成生物学领域设想设计用于编程细胞和组织的遗传电路。这些电路将使细胞能够检测疾病状态并采取行动对其进行补救,指导细胞产生有用的物质和材料,甚至允许细胞自组装成新的,用户定义的组织。从包含少量组件的电路开始,已经策划了生物部件的注册,并且已经在电池中设计了越来越大的电路,但是这些电路的尺寸和能力受到限制。设计大型系统的一个关键挑战是可组合性:连接任意两个部件并实现可预测行为的能力。在本期ScienceGao等人描述了一种用于构建电路的可组合的基于蛋白质的系统。Andrews等人描述具有许多状态的顺序逻辑系统。最近,Toda等人使用合成细胞细胞信号传导来驱动分化和粘附以形成原型组织。这些研究表明,对可组合性的仔细关注可以将合成生物学扩展到其传统限制之外。[5-7]

 图3.jpg

Figure 3 Programming cells and tissues.

 

4.从诱导多能干细胞体外产生人卵原细胞

 

From ScienceGeneration of human oogonia from induced pluripotent stem cells in vitro.

 

DOI: 10.1126/science.aat1674

 

人体外配子发生可能转化生殖医学。 人多能干细胞(hPSCs)已被诱导为原始生殖细胞样细胞(hPGCLCs; 然而,尚未实现进一步向成熟生殖细胞的分化。 在这里,来自日本的科学家们显示hPGCLCs在具有小鼠胚胎卵巢体细胞的异种重建卵巢中的长期体外培养(~4个月)期间逐渐分化为卵原细胞样细胞。 hPGCLC衍生的卵原细胞显示表观遗传重编程的标志,即全基因组DNA去甲基化,印记擦除和hPSC中异常DNA甲基化的消除,并获得减数分裂重组的直接前体状态。 此外,无活性的X染色体显示出进行性去甲基化和再活化,尽管是部分的。 这些发现确立了hPSC的种系能力,并为人体外配子发生提供了关键的一步。[8]

 图4.jpg

Figure 4 hPGCLC differentiation in xrOvaries.

 

5.哺乳动物区域化脊椎进化

 

From ScienceFossils reveal the complex evolutionary history of the mammalian regionalized spine.

 

 

DOI: 10.1126/science.aar3126

哺乳动物代表了形态上最多样化的分类群之一。这种多样性背后的独特特征之一是脊柱的可变性,这有利于从快速运行的灵活性和直立行走的支持。琼斯等人研究了一群祖先对现代哺乳动物 - 非哺乳动物的突触,或类似哺乳动物的爬行动物。随着前肢功能的多样化,脊柱形成了不同的区域。然后这些区域进一步分化,导致我们今天看到的各种各样的哺乳动物形式。

 

哺乳动物的独特特征是具有解剖学上不同区域的脊柱,但这种性状何时以及如何进化仍然是未知的。研究者重建了脊髓区域及其在哺乳动物灭绝前体中的形态差异,即非哺乳动物的突触,以阐明哺乳动物轴向分化的演变。通过羊膜动物的区域化和差异(异质性)的映射模式揭示了在突触进化期间两种性状都增加。然而,区域化的开始早于异质性的增加。在推断的同源模式的基础上,他们提出了区域获取的“胸前优先”假设,其中非哺乳动物的前肢功能的进化变化在脊柱分化之前推动了增加的椎体模块性,以用于哺乳动物的特殊功能。[9]

 图5.jpg

Figure 5 Evolution of presacral differentiation in amniotes.

 

参考文献

1.Haupaix, N., et al., The periodic coloration in birds forms through a prepattern of somite origin. Science, 2018. 361(6408).

2.Prud'homme, B. and N. Gompel, A bird's inner stripes. Science, 2018. 361(6408): p. 1202-1203.

3.Kaelberer, M.M., et al., A gut-brain neural circuit for nutrient sensory transduction. Science, 2018. 361(6408).

4.Hoffman, B.U. and E.A. Lumpkin, A gut feeling. Science, 2018. 361(6408): p. 1203-1204.

5.Gao, X.J., et al., Programmable protein circuits in living cells. Science, 2018. 361(6408): p. 1252-1258.

6.Glass, D.S. and U. Alon, Programming cells and tissues. Science, 2018. 361(6408): p. 1199-1200.

7.Andrews, L.B., A.A.K. Nielsen, and C.A. Voigt, Cellular checkpoint control using programmable sequential logic. Science, 2018. 361(6408).

8.Yamashiro, C., et al., Generation of human oogonia from induced pluripotent stem cells in vitro. Science, 2018.

9.Jones, K.E., et al., Fossils reveal the complex evolutionary history of the mammalian regionalized spine. Science, 2018. 361(6408): p. 1249-1252.

 


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『每日资讯』Nature专题
参考文献(本周Nature)精选:链接:https://pan.baidu.com/s/1zFKR88XSsF4T8VNqd_4ESg 密码:pyox1.发作性睡病患者的T细胞靶向hypocretin神经元的自身抗原 From Nature,T ce...

参考文献(本周Nature)精选:

链接:https://pan.baidu.com/s/1zFKR88XSsF4T8VNqd_4ESg 密码:pyox



1.发作性睡病患者的T细胞靶向hypocretin神经元的自身抗原

 

From NatureT cells in patients with narcolepsy target self-antigens of hypocretin neurons.

 

DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-018-0540-1

 

发作性睡病是一种由产生hypocretin的神经元丢失引起的慢性睡眠障碍。与HLA-DQB1 * 0602密切相关,免疫失调的证据和流感疫苗接种的发病率增加共同表明这种疾病具有自身免疫起源。然而,嗜睡症患者中几乎没有自身反应性淋巴细胞的证据。在这里,研究者使用敏感的细胞筛选并检测了他们测试的所有19名患者中的hypocretin特异性CD4 + T细胞;13名患者中的8名中发现了对tribbles同源物2特异性的T细胞 - 另一种是hypocretin神经元的自身抗原。自身反应性CD4 + T细胞是多克隆的,靶向的多个表位,主要受HLA-DR限制,并且不与流感抗原交叉反应。在几名患有发作性睡病的患者的血液和脑脊髓液中也检测到了Hypocretin特异性CD8 + T细胞。在同一甚至不同患者的血液中连续检测到自身反应性克隆型,但在健康对照个体中则不然。这些发现巩固了发作性睡病的自身免疫病因,为快速诊断和治疗该疾病提供了基础。[1]

 

图1.jpg

Figure 1 Ex vivo stimulation of memory CD4+ T cells from patients with narcolepsy and healthy controls.

 

2.METTL3-eIF3hmRNA环化增强翻译并促进肿瘤发生

 

From NaturemRNA circularization by METTL3eIF3h enhances translation and promotes oncogenesis.

 

DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-018-0538-8

 

N6-甲基腺苷(m6AmRNA的修饰正在成为影响不同发育和生物过程的基因表达的重要调节因子,并且改变的m6A稳态与癌症相关。 m6A修饰由METTL3催化,并在靠近终止密码子5的位点富集大部分mRNA3'非翻译区。 METTL3可以促进翻译,但这一过程的机制和相关性仍然未知。本研究显示METTL3仅在与终止密码子附近的位点连接到报告mRNA时增强翻译,支持mRNA循环用于核糖体再循环和翻译控制的机制。电子显微镜揭示了具有单个METTL3灶的单个多核糖体的拓扑结构,其紧邻5'帽结合蛋白。研究者确定了METTL3与真核翻译起始因子3亚基heIF3h)之间的直接物理和功能相互作用。 METTL3促进大部分致癌mRNA的翻译 - 包括含溴结构域的蛋白4,其在人原发性肺肿瘤中也是m6A修饰的。 METTL3-eIF3h相互作用是增强翻译,形成密集的多核糖体和致癌转化所必需的。 METTL3消除抑制致瘤性并使肺癌细胞对BRD4抑制敏感。这些发现揭示了基于mRNA循环的翻译控制机制,并将METTL3-eIF3h鉴定为癌症患者的潜在治疗靶点。[2]

 图2.jpg

Figure 2 METTL3 enhances translation of target mRNAs by interacting with eIF3h.

 

3.环核酸酶通过降解环状寡腺苷酸而使IIICRISPR核糖核酸酶失活

 

From NatureRing nucleases deactivate type III CRISPR ribonucleases by degrading cyclic oligoadenylate.

 

DOIhttps://doi.org/10.1038/s41586-018-0557-5

 

CRISPR系统在原核生物中提供针对移动遗传元件的适应性免疫,使用指导效应复合物降解入侵核酸的小型CRISPR RNA。最近证明III型效应复合物在结合靶RNA上合成新的第二信使,环状寡腺苷酸。反过来,环状寡腺苷酸结合并激活核糖核酸酶和其他因子 - 通过CRISPR相关的Rossman折叠结构域 - 从而在细胞中诱导对免疫重要的抗病毒状态。本研究确定了降解这些环状寡腺苷酸环分子的核酸酶。这种“环核酸酶”本身是CRISPR相关的Rossman折叠家族的蛋白质,并且具有金属非依赖性机制,其切割环状四腺苷酸环以产生线性的二炔酸酯物质并且关闭抗病毒状态。环核酸酶的鉴定为CRISPR系统增加了重要的见解。[3]

 图3.jpg

Figure 3 Genome organization of the CRISPR–Cas locus of S. solfataricus.

 

4.核包膜组装缺陷将有丝分裂错误与染色体缺陷联系起来

 

From NatureThe opium poppy genome and morphinan production.

 

DOI: 10.1126/science.aat4096

 

核膜的完整性或者缺陷与各种人类疾病有关。微核,一种常见的核畸变,是chromothripsis的起源,这是一种在癌症中常见的灾难性突变过程。在微核自发丧失核膜完整性后发生染色,这会产生染色体断裂。核膜的破坏使DNA暴露于细胞质并启动先天免疫促炎症信号。尽管其重要性,但微核核膜脆弱性的基础尚不清楚。本研究显示微核经历有缺陷的核包膜组装。只有“核心”核膜蛋白在滞后染色体上有效组装,而“非核心”核膜蛋白,包括核孔复合物(NPC),则不然。因此,微核不能正确导入核包膜和基因组完整性所必需的关键蛋白。研究显示纺锤体微管阻滞NPC和其他非核心核膜蛋白在滞后染色体上的组装,导致核膜组装中的不可逆缺陷。因此,将错误分离的染色体定位于远离纺锤体的实验操作可以纠正有缺陷的核膜组装,防止自发的核膜破裂,并抑制微核中的DNA损伤。因此,在后生动物细胞的有丝分裂退出期间,染色体分离和核包膜组装仅通过有丝分裂纺锤体解体的时间松散地协调。没有精确的检查点控制可以解释为什么有丝分裂退出期间的错误是频繁的并且经常引发灾难性的基因组重排。[4]

 图4.jpg

Figure 4 Defective NE assembly on lagging chromosomes.

 

 

参考文献

1.Latorre, D., et al., T cells in patients with narcolepsy target self-antigens of hypocretin neurons. Nature, 2018.

2.Choe, J., et al., mRNA circularization by METTL3–eIF3h enhances translation and promotes oncogenesis. Nature, 2018.

3.Athukoralage, J.S., et al., Ring nucleases deactivate type III CRISPR ribonucleases by degrading cyclic oligoadenylate. Nature, 2018.

4.Liu, S., et al., Nuclear envelope assembly defects link mitotic errors to chromothripsis. Nature, 2018.

 


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『每日资讯』哺乳动物颌骨的进化;配对细胞测序方法;植物开花时间调控因子FRIGIDA超复合物 ;利用
参考文献下载:链接:https://pan.baidu.com/s/1iFBW_g7ELL9wBKo32XQdYA 密码:pvii1. Nature:哺乳动物颌骨的进化From Nature,The role of miniaturization in the...

参考文献下载:

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1. Nature:哺乳动物颌骨的进化


From NatureThe role of miniaturization in the evolution of the mammalian jaw and middle ear.

 

DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-018-0521-4

 

哺乳动物颌骨的进化是脊椎动物历史上最重要的创新之一,并且在过去的2.2亿年中支撑着哺乳动物的异常辐射和多样化。特别是,将下颌骨转变为单一的含骨骨和新型颌关节的出现 - 同时将一些祖先的颌骨结合到哺乳动物的中耳 - 通常被认为是形态学再利用的典型例子。虽然在化石记录中有明显的记载,但是哺乳动物颌骨的进化仍然构成了祖先颌关节的骨骼如何作为强大的承重咀嚼的关节铰链和下颌中耳的悖论。这听起来很精致。在这里,研究者使用数字重建,计算建模和生物力学分析来证明早期哺乳动物颌的小型化是颌关节转换的主要驱动力。结果表明,没有证据表明在犬牙 - 哺乳动物形态转变过程中关键的非哺乳动物分类群中颌关节应力的同时减少和咬合力增加。虽然在现代哺乳动物的进化过程中发生了颌部肌肉组织的招募变化,但是在新生哺乳动物颌关节出现之后,优化下颌功能以增加咬合力同时减少关节负荷。这表明小型化为哺乳动物颌关节的进化提供了选择性方案,随后将后来的骨骼整合到哺乳动物的中耳中。[1]

 图1.jpg

Figure 1 Mandibular sizes and evolutionary relationships of cynodonts, mammaliaforms and mammals.

 

2.Nature Biotechnology:配对细胞测序方法

 

From Nature BiotechnologyPaired-cell sequencing enables spatial gene expression mapping of liver endothelial cells.


DOI: https://doi.org/10.1038/nbt.4231

 

空间分辨的单细胞RNA测序(scRNAseq)是一种强有力的方法,用于推断细胞的身份与其在组织中的位置之间的联系。最近将scRNAseq与空间映射的界标基因结合起来,以推断肝细胞的表达分区。然而,确定具有低mRNA含量或没有高度表达的标志性基因的小细胞的分区仍然具有挑战性。在这里,研究者使用配对细胞测序,其中对来自附着的小鼠细胞对的mRNA进行测序,并使用来自一种细胞类型的基因表达来推断对的组织坐标。研究者将这种方法应用于肝细胞和肝内皮细胞(LECs)对。使用来自肝细胞的空间信息,他们重建LEC分区并提取用于在空间上映射LEC scRNAseq数据的界标基因组。本方法揭示了Wnt配体和Dkk3 Wnt拮抗剂在不同的pericentral LEC亚群中的表达。该方法可用于重建其他组织中非实质细胞的空间表达图。[2]

 图2.jpg

Figure 2 Strategy for paired-cell reconstruction of liver LEC zonation.

 

3.Nature Plants:植物开花时间调控因子FRIGIDA超复合物

 

From Nature PlantsFRIGIDA establishes a local chromosomal environment for FLOWERING LOCUS C mRNA production.

 

DOIhttps://doi.org/10.1038/s41477-018-0250-6


RIGIDAFRI)上调有效花卉阻遏物FLOWERING LOCUS CFLC)的表达,以赋予拟南芥冬季 - 年生长习性:长时间冷暴露后春化加速过渡(春化)。本研究显示FRI,组蛋白乙酰转移酶,组蛋白甲基转移酶COMPASS样和其他染色质修饰符是富含FLC转录起始位点(TSS)周围区域的含FRI的超复合物的一部分,以促进其表达。几个FRI合作伙伴也在FLC侧翼的3'区域中富集,并且与FRI一起,它们用于增加TSS周围区域与3'区域的物理结合频率,并促进感觉FLC和反义非表达,编码RNA。本研究结果表明,FRI超复合物在FLC上建立了局部染色体环境,具有活性染色质修饰和拓扑结构,以促进转录激活,快速延伸和有效的前信使RNA剪接,从而导致FLC mRNA的高水平产生。[3]

图3.jpg 

Figure 3 COMPASS-like forms a complex with FRIc and mediates its binding to FLC chromatin.

 

4.Nature Medicine:利用深度学习病理学图像分类和突变预测

 

From Nature MedicineClassification and mutation prediction from nonsmall cell lung cancer histopathology images using deep learning.

 

DOI: https://doi.org/10.1038/s41591-018-0177-5

 

组织病理学载玻片的目视检查是病理学家用于评估肺肿瘤的阶段,类型和亚型的主要方法之一。腺癌(LUAD)和鳞状细胞癌(LUSC)是最常见的肺癌亚型,它们的区别需要经验丰富的病理学家进行目视检查。在这项研究中,研究者在从癌症基因组图谱获得的全幻灯片图像上训练了一个深度卷积神经网络(初始v3),以准确和自动地将它们分类为LUADLUSC或正常肺组织。本方法的表现与病理学家的表现相当,曲线下的平均面积(AUC)为0.97。研究者的模型在冷冻组织,福尔马林固定的石蜡包埋组织和活组织检查的独立数据集上得到验证。此外,他们训练网络预测LUAD中十个最常见的突变基因。发现其中6-STK11EGFRFAT1SETBP1KRASTP53-可以从病理图像中预测,在保持的人群中测量的AUC0.733-0.856。这些研究结果表明,深度学习模型可以帮助病理学家检测癌症亚型或基因突变。本方法可以应用于任何癌症类型,代码可以在https://github.com/ncoudray/DeepPATH 获得。[4]

 

图4.jpg

Figure 4 Data and strategy.

 

参考文献

 

1.Lautenschlager, S., et al., The role of miniaturization in the evolution of the mammalian jaw and middle ear. Nature, 2018.

2.Halpern, K.B., et al., Paired-cell sequencing enables spatial gene expression mapping of liver endothelial cells. Nature Biotechnology, 2018.

3.Li, Z., D. Jiang, and Y. He, FRIGIDA establishes a local chromosomal environment for FLOWERING LOCUS C mRNA production. Nature Plants, 2018.

4.Coudray, N., et al., Classification and mutation prediction from non–small cell lung cancer histopathology images using deep learning. Nature Medicine, 2018.

 


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『每日资讯』 撒丁岛人种群历史;血压特征GWAS;lncRNA功能分类方法;利用Hi-C鉴定结
NG专题文献下载:链接:https://pan.baidu.com/s/10m5JF2YvMRv1Rj_xb2B29A 密码:utyb1.撒丁岛人种群历史 From Nature Genetics,Genomic history of the Sar...

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1.撒丁岛人种群历史

 

From Nature GeneticsGenomic history of the Sardinian population.

 

DOI: https://doi.org/10.1038/s41588-018-0215-8

 

地中海撒丁岛的人口为复杂疾病特征的全基因组关联研究做出了重要贡献,并且基于对欧洲大陆的古老DNA研究,撒丁岛被假设为新石器时代早期血统的独特避难所。为了提供关于该旗舰种群遗传历史的新见解,本研究分析了来自撒丁岛的3,514个全基因组测序(WGS)个体。撒丁岛样本显示巴斯克个体的共享血统水平升高,特别是来自撒丁岛历史上较为孤立的地区的样本。本分析还独特地阐明了与大陆古代DNA样本的遗传相似性水平如何在整个岛屿中巧妙地变化。总之,本研究结果表明,岛内亚结构和性别偏见的过程已经严重影响了撒丁岛的遗传历史。这些结果为祖先撒丁人的种群历史提供了新的见解,并有助于进一步了解撒丁岛与大陆人口之间疾病风险等位基因的共享。[1]

 图1.jpg

Figure 1 Within-island population structure.

 

2.血压特征GWAS

 

From Nature GeneticsGenetic analysis of over 1 million people identifies 535 new loci associated with blood pressure traits.

 

DOI: https://doi.org/10.1038/s41588-018-0205-x

高血压是心血管疾病的高度遗传和可改变的风险因素。 本研究报告了迄今为止欧洲血统超过100万人的血压特征(收缩压,舒张压和脉压)的最大遗传关联研究(GWAS)。 研究者确定了535个新型血压位点,不仅为血压调节提供了新的生物学见解,而且突出了血压和生活方式暴露之间的共享遗传结构。 本研究结果确定了血压调节的新生物学途径,并有可能在未来改善心血管疾病的预防。[2]


图2.jpg 

Figure 2 Study design schematic for discovery and validation of loci.

 

3.lncRNA功能分类方法

 

From Nature GeneticsFunctional classification of long non-coding RNAs by k-mer content.

 

DOIhttps://doi.org/10.1038/s41588-018-0207-8

 

大多数长非编码RNAlncRNA)的功能尚不清楚。与蛋白质相比,具有相似功能的lncRNA通常缺乏线性序列同源性;因此,在一个lncRNA中识别功能而在另外的研究中可能很难功能识别。本研究开发了一种序列比较方法来解构lncRNA中的线性序列关系,并基于称为k-mers的短基序的丰度来评估相似性。研究发现相关功能的lncRNA通常具有相似的k-mer谱,尽管缺乏线性同源性,并且k-mer谱与蛋白质与lncRNA的结合及其亚细胞定位相关。使用新的测定来量化Xist样调节潜力,研究者直接证明了进化上不相关的lncRNA可以通过相关序列基序的不同空间排列编码相似的功能。基于K聚体的分类是检测lncRNA中序列和功能之间的复发关系的有效方法。[3]

图3.jpg 

Figure 3 Overview and initial test of k-mer-based sequence comparison.

 

4.利用Hi-C鉴定结直肠癌非编码突变

 

From Nature GeneticsPromoter capture Hi-C-based identification of recurrent noncoding mutations in colorectal cancer.

 

DOI: https://doi.org/10.1038/s41588-018-0211-z

 

分析基因组的非编码区域以驱动癌症突变,目前是热门领域。顺式调节元件(CRE)代表基因组的非编码区的高度富集子集,其中搜索这种突变。在这里,研究者使用高通量染色体构象捕获技术(Hi-C)对19,023个启动子片段进行编目,对细胞系中结肠直肠癌的调控情况进行编目,绘制CRE并将这些与整个基因组序列和来自癌症基因组Atlas的表达数据整合。我们鉴定了与影响基因表达的ETV1启动子相互作用的反复突变的CRE ETV1表达影响细胞活力并且与患者存活相关。研究者进一步完善了对拷贝数变异的调节作用的理解,表明RASL11A是由先前鉴定的增强子扩增靶向的。这项研究揭示了驱动肿瘤发展的复杂遗传改变的新见解,提供了使用染色体构象捕获来破译与癌症生物学相关的非编码CRE的范例。[4]

 图4.jpg

Figure 4 Workflow for the identification of mutated CREs in colorectal cancer.

 

参考文献

1.Chiang, C.W.K., et al., Genomic history of the Sardinian population. Nature Genetics, 2018.

2.Evangelou, E., et al., Genetic analysis of over 1 million people identifies 535 new loci associated with blood pressure traits. Nature Genetics, 2018.

3.Kirk, J.M., et al., Functional classification of long non-coding RNAs by k-mer content. Nature Genetics, 2018.

4.Orlando, G., et al., Promoter capture Hi-C-based identification of recurrent noncoding mutations in colorectal cancer. Nature Genetics, 2018.

 


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『每日资讯』植物响应生物攻击的长距离钙离子信号转导;大脑如何识别浓度变化的气味;小鼠小脑单细胞;海白
参考文献下载链接:链接:https://pan.baidu.com/s/1hnKSdEG_Cn8soVIv2yCu9w 密码:frx91.Science:植物响应生物攻击的长距离钙离子信号转导 From Science,Glutamate trigg...

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1.Science:植物响应生物攻击的长距离钙离子信号转导 


From ScienceGlutamate triggers long-distance, calcium-based plant defense signaling.

 

DOI: 10.1126/science.aat7744

 

启动快速防御生物攻击和机械损伤的能力对所有生物都至关重要。多细胞生物已经形成了系统地传达伤口发生的机制,以帮助它们逃避或保护自己免受捕食者的侵害。由于植物是静止的并且无法逃脱食草动物,它们必须采取化学防御措施来阻止食草动物并修复受损组织。在本期ScienceToyota等人报告模型植物拟南芥中响应毛虫食草或机械伤害的长距离钙离子信号传导。他们发现需要谷氨酸样受体(GLR)通道进行信号传播的长距离钙信号。这些通道被细胞外谷氨酸激活,这是一种众所周知的哺乳动物神经递质,最近在植物中发现了未发现的发育信号。在哺乳动物中,谷氨酸受体是快速兴奋性神经传递的核心,这与它们在植物伤害和防御中作为长距离信号的作用是有趣的。[1, 2]

 图1.jpg

Figure 1 Wounding triggers long-distance transmission of [Ca2+]cyt increases and systemic defense responses.

 

2.Science:大脑如何识别浓度变化的气味

 

From ScienceRecurrent cortical circuits implement concentration-invariant odor coding.

 

DOI: 10.1126/science.aat6904

 

我们仍然不知道气味如何在一系列浓度下保持其身份。 在老鼠身上工作时,BoldingFranks同时记录了嗅球和梨状皮质中神经元的尖峰活动,嗅球和梨状皮质是嗅觉的两个重要脑区。 气味信息从嗅球中高度浓度依赖转变为在梨状皮质中基本上浓度不变。 潜在的机制涉及“赢家通吃”横向抑制。 在梨状皮质的侧支网络中,主要细胞迅速响应嗅球的输出,并且反复抑制减少了信号的强度依赖性。

尽管它们为我们的感官提供了经常变幻无常的线索,但它们可以显得非常稳定。例如,觅食的老鼠可以完全通过气味识别和定位几米外的一块奶酪,即使空气中的“奶酪”分子的浓度在这个距离上急剧变化。大脑如何在如此广泛的刺激强度中保持感知稳定性仍然是一个基本的,未解决的问题。小鼠鼻子中嗅觉感觉神经元的反应特性可能是答案的一部分。随着每次嗅吸,吸入的气味分子激活感觉神经元的子集,每个感觉神经元表达单一类型的气味受体。在低浓度下,当仅存在少量气味分子时,仅激活表达该特定气味剂的最敏感受体的那些细胞。然而,许多表达较低亲和力受体的细胞也会在较高浓度下被激活,从而可能降低气味表现。至关重要的是,无论浓度如何,表达高亲和力受体的感觉神经元总是在嗅闻中最早被激活。尽管改变了气味浓度,小鼠的大脑是否可以利用这种时间结构来保持稳定的气味表现?

 

为了测试这个想法,研究者同时记录了来自嗅球(二尖瓣)二尖瓣细胞的尖峰活动,这些细胞接受来自嗅觉感觉神经元的输入,以及来自皮质目标,梨状皮质(PCx)中的主要神经元(PN),其中气味识别被编码。除了在PCx抑制性中间神经元上形成兴奋性突触外,PN还形成广泛的,远程的“复发性”兴奋性突触。他们假设这种结构能够使最早的活化因子和最具选择性的PCx PN快速抑制选择性较低的PCx PN,从而有助于在气味浓度范围内保持刺激特异性。他们通过在PCx PNs中选择性地表达破伤风毒素来直接测试这个想法,阻止它们激发其他PCx神经元的能力,但让它们对OB输入做出反应。

 

在对照小鼠中,对不同气味的OB反应更相关,并且对气味浓度的差异比对PCx的反应更敏感。单个OB神经元发射的动作电位爆发,具有特定气味的潜伏期和长期反应,这些反应具有强烈的浓度依赖性。相比之下,PCx PNs在吸入后立即被短暂激发,然后通过强烈和持续的抑制迅速截断。为了确定这种抑制的来源,研究者记录了PCx中的前馈和反馈抑制中间神经元。仅由OB输入激发的前馈中间神经元表现出很少的气味诱发活动。相比之下,由PCx PN而不是OB激发的反馈中间神经元显示出强大且持续的尖峰,反映了PN抑制,表明PCx本身控制其自身抑制的时间和强度。研究者通过用破伤风毒素沉默PCx中的复发性兴奋性突触来消除这种皮质内通讯。这种放大和延长的PCx PN响应使其响应急剧地依赖于浓度,并且消除了稳定地预测来自PCx掺加活性的浓度的气味特性的能力。

 

吸入后最早响应的PCx细胞代表气味的气味特异性和浓度不变特征。广泛的远程循环电路在PCx上广播它们的激活,招募强大,持续的全局抑制,然后抑制随后的皮质活动。因此,循环电路有效地放大了最早到达的OB输入的影响,并减少了后来到达的选择性较低的输入的影响。因此,PCx中的循环电路充当精确定时门,以确保只有最显着的信息被进一步传递到大脑中以指导鼠标的行为。[3]

 图2.jpg

Figure 2 Whenever a mouse inhales, volatile molecules activate odorant receptors in the nose, evoking sequences of activity in the olfactory bulb.

 

3.Current Biology:小鼠小脑单细胞

 

From Current BiologyA Single-Cell Transcriptional Atlas of the Developing Murine Cerebellum.

 

DOIhttps://doi.org/10.1016/j.cub.2018.07.062

 

小脑从有限数量的细胞类型发展而来,这些细胞类型精确地组织形成控制感觉 - 运动协调和一些高阶认知过程的电路。为了更好地理解介导小脑发育的分子过程,研究者在12个关键发育时间点对39,245只小鼠小脑细胞进行了单细胞RNA测序。使用公认的谱系标记,研究者确认单细胞数据准确地概括了小脑发育。然后跟踪不同的群体从出现到迁移和分化,并确定相关的转录级联。在确定关键谱系承诺决策后,重点分析揭示了那些分支点处的转录因子表达波。最后,研究者创建了Cell Seek,这是一个灵活的在线工具,可以帮助探索数据集。本研究提供了单细胞分辨率的小脑发育的转录总结,将作为未来小脑发育,神经生物学和疾病研究的宝贵资源。[4]

 图3.jpg

Figure 3 Overview of the Experimental Strategy.

 

4.Current Biology:海白菜基因组

 

From Current BiologyInsights into the Evolution of Multicellularity from the Sea Lettuce Genome.

 

DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.08.015

 

本研究报告了Ulva mutabilis98.5 Mbp单倍体基因组(12,924个蛋白质编码基因),Ulva mutabilisUlavophyceae或绿色海藻的普遍和标志性代表。 Ulva的快速和丰富的增长使其成为沿海生物地球化学循环的关键因素;它在海洋硫循环中的作用尤为重要,因为它产生高水平的二甲基磺酰丙酸酯(DMSP),它是挥发性二甲基硫醚(DMS)的主要前体。快速生长使得石Ul成为具有吸引力的生物质原料,但也越来越成为滋扰“绿色潮汐”的驱动因素。溃疡植物是理解绿色谱系中多细胞性进化的关键,而石Ul形态发生依赖于细菌信号,使其成为重要的物种。研究跨王国的交流。本文的测序基因组关注了溃疡细胞生物学,生理学和生态学的这些方面。与多细胞相关的基因家族扩展与淡水藻类不同。候选基因,包括在从chromalveolates进行水平基因转移后产生的一些基因,用于DMSP的转运和代谢。因此,Ulva基因组提供了了解沿海和海洋生态系统以及绿色谱系基本演变的新机会。[5]

 图4.jpg

Figure 4 Biosynthesis, Transport, and Catabolism of DMSP.

 

参考文献

 

1.Muday, G.K. and H. Brown-Harding, Nervous system-like signaling in plant defense. Science, 2018. 361(6407): p. 1068-1069.

2.Toyota, M., et al., Glutamate triggers long-distance, calcium-based plant defense signaling. Science, 2018. 361(6407): p. 1112-1115.

3.Bolding, K.A. and K.M. Franks, Recurrent cortical circuits implement concentration-invariant odor coding. Science, 2018. 361(6407).

4.Carter, R.A., et al., A Single-Cell Transcriptional Atlas of the Developing Murine Cerebellum. Current Biology.

5.De Clerck, O., et al., Insights into the Evolution of Multicellularity from the Sea Lettuce Genome. Current Biology.

 


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本周Nature重要文章:链接:https://pan.baidu.com/s/1nONpGgB9VFL0KzfnjzJVrg 密码:izjx1.利用基因编辑大规模筛查BRCA1变体的风险 From Nature,Accurate classific...

本周Nature重要文章:

链接:https://pan.baidu.com/s/1nONpGgB9VFL0KzfnjzJVrg 密码:izjx


1.利用基因编辑大规模筛查BRCA1变体的风险


 

From NatureAccurate classification of BRCA1 variants with saturation genome editing.

 

DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-018-0461-z

 

对与癌症相关的基因中的近4,000种变异进行的大规模研究可以帮助确定有乳腺癌或卵巢肿瘤风险的人群。

迫切需要这些信息:数百万人已经对其BRCA1基因进行了测序。 BRCA1 DNA序列的一些变异与乳腺癌和卵巢癌有关; 其他人被认为是安全的。 但大多数变异的影响尚不清楚 ,让患者和医生都无法解释结果。

该研究于912日在Nature 上发表,研究了数千种此类变异对实验室培养细胞存活的影响。 这些发现可以帮助医生解释突变的重要性。 例如,阻碍细胞在实验室中修复DNA的能力的变体也可能与临床中的癌症有关。

“每个病人都不同。 每个医生都不同,“华盛顿州西雅图Brotman Baty精准医学研究所的遗传学家Jay Shendure说,他是该研究的合着者。 “但如果这样的变种存在于我的家庭成员中,我会使用这些信息吗? 绝对。 否则,就没有信息。“

不确定的未来

美国医学遗传学和基因组学学院认可大约60种基因,筛查可能提出预防或减少疾病影响的医学计划。 然而,当人们发现他们的基因包含不寻常的DNA序列时,他们常常无法解释这一发现。

“这些变种是噩梦般的,”佛罗里达州坦帕市莫菲特癌症中心的遗传学家阿尔瓦罗·蒙泰罗说。 “结果变成:'好吧,你有东西,但我们根本不确切知道它是什么。'

听力损失遗传原因的分析是一个很好的例子:大约一半接受过此类检测的人发现他们携带的是其重要性未知的变种,麻省理工学院和哈佛大学马萨诸塞州剑桥分校的遗传学家Heidi Rehm说, “这在所有基因检测领域都是一个明确的挑战,”

对于BRCA1来说 ,赌注特别高: BRCA1序列使他们面临癌症风险的女性有时会进行手术切除乳房和卵巢。 Rehm说, BRCA1中有超过2,500种已知变异具有不确定的意义。

ShendureBrotman Baty研究所遗传学家Lea Starita决定使用没有功能性BRCA1蛋白死亡的细胞解决这个问题,这对于DNA修复非常重要。 他们使用CRISPR-Cas9基因编辑在整个BRCA1基因中产生突变,然后查看哪些细胞存活。

该设计几乎涵盖了BRCA1区域中每个可能的单字母变异,已知其对其相关蛋白质的功能很重要。 在有临床数据的情况下,实验室结果超过96%的时间与临床发现相关。

Monteiro说,这种方法可以扩展到其他一些与疾病相关的基因,特别是对DNA修复很重要的癌症相关基因。

理想情况下,这些数据将与关于给定变体的其他遗传信息相结合,但是稀有序列可能无法获得更多数据。 Starita表示,在这种情况下,由患者及其医生决定如何解释结果。 她指出,有些人可能会选择进行进一步的癌症筛查,以尽早发现肿瘤。

Monteiro说,最终,研究人员可能会将实验室结果(例如来自CRISPR屏幕的结果)直接纳入他们用来对变体进行分类的模型中。 但他也指出,这个领域往往是保守的,并且可能需要更多的证据才能做出改变。

“这是一个非常棘手的话题,”他说。 “当我们尝试对变体进行分类时,我们真的希望这个决定永远不会改变。”[1]

  图1.jpg

Figure 1 Assaying how genetic variants affect BRCA1-protein function.

 

2.识别CRISPR-Cas核酸酶的全基因组脱靶效应的方法

 

From NatureIn vivo CRISPR editing with no detectable genome-wide off-target mutations.

 

DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-018-0500-9

 

CRISPR-Cas基因组编辑核酸酶对于开发人类治疗应用具有重大前景,但鉴定不需要的脱靶突变对于临床翻译非常重要。迄今尚未描述能够可靠地鉴定体内脱靶的经过充分验证的方法,这意味着目前尚不清楚这些突变是否以及发生的频率。在这里,本研究描述了“体内脱靶的验证”(VIVO),这是一种高度敏感的策略,可以在体内稳健地识别CRISPR-Cas核酸酶的全基因组脱靶效应。研究者使用VIVO和故意设计的指导RNA混杂,以显示CRISPR-Cas核酸酶可以在体内诱导小鼠肝脏中的大量脱靶突变。更重要的是,研究者还使用VIVO来证明适当设计的指导RNA可以指导小鼠肝脏中的有效体内编辑,而没有可检测的脱靶突变。 VIVO提供了一种定义和量化基因编辑核酸酶在整个生物体中的脱靶效应的一般策略,从而提供了一个蓝图,以促进使用体内基因编辑的治疗策略的发展。[2]

 图2.jpg

Figure 2 Overview and validation of VIVO.

 

3.肝脏肿瘤发生谱系研究

 

rom NatureNecroptosis microenvironment directs lineage commitment in liver cancer.

 

DOIhttps://doi.org/10.1038/s41586-018-0519-y

 

原发性肝癌是一个主要的健康问题。它包括肝细胞癌(HCC)和肝内胆管癌(ICC),它们的形态,转移潜能和对治疗的反应明显不同。然而,将肝细胞转化为HCCICC的调节分子和组织环境在很大程度上是未知的。本研究表明,肝脏微环境表观遗传性地塑造了肝脏肿瘤发生的镶嵌小鼠模型中的谱系。然而,与坏死性凋亡相关的肝细胞因子微环境决定了来自致癌转化的肝细胞的ICC向外生长,含有相同致癌驱动因子的肝细胞如果被凋亡的肝细胞包围则产生HCC。小鼠HCCICC的表观基因组和转录组分析显示Tbx3Prdm5是主要的微环境依赖性和表观遗传学调节的谱系 - 承诺因子,这是人类保守的功能。总之,本结果提供了对肝脏肿瘤发生谱系的深入了解,并解释了为什么常见的肝脏损害风险因素可导致HCCICC[3]

 图3.jpg

Figure 3 Nearby cell death influences cancer subtype.

 

4.肠道微生物的生物电化学过程

 

From NatureA flavin-based extracellular electron transfer mechanism in diverse Gram-positive bacteria.

 

DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-018-0498-z

细胞外电子转移(EET)描述了微生物生物电化学过程,其中电子从细胞质转移到细胞外部。矿物呼吸细菌使用精心设计的基于血红素的电子转移机制,但其他EET的存在和机制基础仍然很大程度上未知。在这里,本研究显示食源性病原体单核细胞增生李斯特氏菌使用独特的基于黄素的EET机制将电子传递给铁或电极。通过进行正向遗传筛选以鉴定具有减少的细胞外铁铁还原酶活性的单核细胞增生李斯特菌突变体,研究者鉴定了负责EET8个基因座位。该基因座编码专门的NADH脱氢酶,其通过将电子引导至离散的膜定位的醌池来将EET与有氧呼吸隔离。其他蛋白质促进丰富的细胞外黄素蛋白的组装,其与自由分子黄素穿梭机一起介导电子转移至细胞外受体。因此,该系统建立了与革兰氏阳性细胞的单膜结构相容的简单电子导管。 EET的活化支持在不可发酵的碳源上生长,并且EET突变体在小鼠胃肠道内表现出竞争性缺陷。负责EET的基因的直系同源物存在于厚壁菌门的数百种物种中,包括多种病原体和肠道微生物群的共生成员,并且与测定菌株中的EET活性相关。这些研究结果表明,基于EET的生长能力普遍存在,并且在不同环境(包括宿主相关微生物群落和传染病)中建立了先前未被充分认识的致电细菌相关性。[4]

 图4.jpg

Figure 4 Bacterial electron-transfer pathways.

 

参考文献

1.Findlay, G.M., et al., Accurate classification of BRCA1 variants with saturation genome editing. Nature, 2018.

2.Akcakaya, P., et al., In vivo CRISPR editing with no detectable genome-wide off-target mutations. Nature, 2018.

3.Seehawer, M., et al., Necroptosis microenvironment directs lineage commitment in liver cancer. Nature, 2018.

4.Light, S.H., et al., A flavin-based extracellular electron transfer mechanism in diverse Gram-positive bacteria. Nature, 2018.

 


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『每日资讯』日本人群体自闭症与精神分裂症CNV;中国人群体胰腺癌风险EWAS;肿瘤eQTL分析;单细
参考文献下载:链接:https://pan.baidu.com/s/1KzbRVXRu4WXHYAb_rO1aLQ 密码:dyna1.Cell Reports:日本人群体自闭症与精神分裂症CNV From Cell Reports,Comparati...

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1.Cell Reports:日本人群体自闭症与精神分裂症CNV

 

From Cell ReportsComparative Analyses of Copy-Number Variation in Autism Spectrum Disorder and Schizophrenia Reveal Etiological Overlap and Biological Insights.

 

DOI: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.08.022

 

高加索人群中令人信服的证据表明,自闭症谱系障碍(ASD)和精神分裂症(SCZ)中拷贝数变异(CNVs)起着非常重要的作用。本研究在日本人群中分析了1,108ASD病例,2,458SCZ病例和2,095例对照,并证实这两种疾病中罕见外显子CNV的负担增加。在约8%的ASDSCZ病例中发现临床上显着(或致病)的CNV,包括在这两种疾病中共同的29个位点的CNV,其显著高于对照。表型分析揭示了临床上显着的CNV与智力残疾之间的关联。基因组分析显示两种疾病中的生物途径的显着重叠,包括氧化应激反应,脂质代谢/修饰和基因组完整性。最后,基于生物信息学分析,研究在8个众所周知的ASD / SCZ相关CNV基因座中鉴定了多种疾病相关基因(例如,22q11.2,3q29)。本研究结果表明ASDSCZ的病因重叠,并为这些疾病提供生物学见解。[1]

 图1.jpg

Figure 1 research summary.

 

2.Nature Communications:中国人群体胰腺癌风险EWAS

 

From Nature CommunicationsExome-wide analysis identifies three low-frequency missense variants associated with pancreatic cancer risk in Chinese populations.

 

DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-018-06136-x

 

对于胰腺导管腺癌(PDAC)尚未系统地研究种系编码变体。在这里,来自中国的研究者报告使用Illumina Human Exome Beadchip在中国人群中使用943PDAC病例和3908个对照进行外显子组研究,随后是两个独立的重复样本,包括2142个病例和4697个对照。研究确定了与PDAC风险相关的三种低频错义变异:PKN1中的rs34309238OR = 1.77,95CI1.48-2.12P = 5.35×10-10),DOK2中的rs2242241OR = 1.85,95CI APO中的1.50-2.27P = 4.34×10-9)和rs183117027OR = 2.34,95CI1.72-3.16P = 4.21×10-8)。功能分析显示PKN1 rs34309238变体显着增加磷酸化PKN1的水平,从而通过磷酸化和激活FAK / PI3K / AKT途径增强PDAC细胞的增殖。这些发现突出了编码变异在PDAC发展中的重要性,并为预防这种疾病提供了更多见解。[2]

 图2.jpg

Figure 2 Summary of the study design and work flow.

 

3.Genome Biology 肿瘤eQTL分析方法

 

From Genome BiologyCancer expression quantitative trait loci (eQTLs) can be determined from heterogeneous tumor gene expression data by modeling variation in tumor purity.

 

DOIhttps://doi.org/10.1186/s13059-018-1507-0

 

使用肿瘤基因表达数据鉴定的表达数量性状基因座(eQTL)可以影响癌细胞,肿瘤相关正常细胞或两者中的基因表达。 在这里,研究者已经证明了通过模拟基因型和肿瘤纯度之间的统计相互作用来鉴定影响癌细胞中表达的eQTL的方法。 只有三分之一的乳腺癌风险变异被确定为常规分析的eQTL,可以自信地归因于癌细胞。 其余变体可影响肿瘤微环境的细胞,例如免疫细胞和成纤维细胞。 肿瘤eQTL的解卷积将有助于确定遗传多态性如何影响癌症风险,发展和治疗反应。[3]

 图3.jpg

Figure 3 The interaction model can accurately attribute eQTLs to cancer using bulk tumor gene expression in simulated data.

 

4.Cell Reports:单细胞声力谱

 

From Cell ReportsSingle-Cell Acoustic Force Spectroscopy: Resolving Kinetics and Strength of T Cell Adhesion to Fibronectin.

 

DOI: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.08.034

 

评估细胞与细胞外基质的分子相互作用的强度和动力学是理解细胞粘附过程的基础。鉴于这些过程的相关性,强烈需要物理方法来定量评估单细胞水平的细胞粘附机制,允许区分具有不同行为的细胞。在这里,研究者介绍单细胞声力谱(scAFS),这种方法利用声波对数百个单独的细胞并行施加高达1 nN的受控力。研究者通过测量CD4 + T淋巴细胞(CD4)与纤连蛋白的粘附力和动力学来证明scAFS的潜力。他们确定CD4粘附通过其主要调节细胞因子白细胞介素-7加速,而CD4结合强度保持不变。这些细胞的活化可能增加它们在血流中结合血管壁以渗透发炎组织并局部协调免疫应答的机会。[4]

 图4.jpg

Figure 4 research summary.

 

参考文献

1.Kushima, I., et al., Comparative Analyses of Copy-Number Variation in Autism Spectrum Disorder and Schizophrenia Reveal Etiological Overlap and Biological Insights. Cell Reports, 2018. 24(11): p. 2838-2856.

2.Chang, J., et al., Exome-wide analysis identifies three low-frequency missense variants associated with pancreatic cancer risk in Chinese populations. Nature Communications, 2018. 9(1): p. 3688.

3.Geeleher, P., et al., Cancer expression quantitative trait loci (eQTLs) can be determined from heterogeneous tumor gene expression data by modeling variation in tumor purity. Genome Biology, 2018. 19(1): p. 130.

4.Kamsma, D., et al., Single-Cell Acoustic Force Spectroscopy: Resolving Kinetics and Strength of T Cell Adhesion to Fibronectin. Cell Reports, 2018. 24(11): p. 3008-3016.

 


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『每日资讯』分析人细胞分裂动态蛋白质图谱方法;多种方法联合检测癌症基因组SV;大豆表观组;日本樱花基
今日重要文章:链接:https://pan.baidu.com/s/1mwudUFWGtDl10Xi4bQAJuQ 密码:ip0j1.Nature:分析人细胞分裂动态蛋白质图谱方法 From Nature,Experimental and compu...

今日重要文章:

链接:https://pan.baidu.com/s/1mwudUFWGtDl10Xi4bQAJuQ 密码:ip0j


1.Nature:分析人细胞分裂动态蛋白质图谱方法

 

From Nature,Experimental and computational framework for a dynamic protein atlas of human cell division.

 

DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-018-0518-z

 

必需的生物功能,如有丝分裂,需要在空间和时间上紧密协调数百种蛋白质。定位,相互作用的时间和细胞结构的变化对于确保蛋白质复合物的正确组装,功能和调节至关重要。活细胞的成像可以揭示蛋白质的分布和动态,但实验和理论上的挑战阻碍了定量数据的收集,这是制定有丝分裂模型所必需的,有丝分裂模型能够全面整合信息,并能够分析分子部分之间的动态相互作用,改变细胞边界内的有丝分裂机制。本研究基于四维图像数据生成人类细胞有丝分裂过程中形态变化的规范模型。研究者使用该模型整合了许多荧光敲入有丝分裂蛋白的动态三维浓度数据,通过荧光相关光谱 - 校准显微镜成像。这里采用的方法是生成人类细胞分裂的动态蛋白质图谱是通用的;它可以应用于系统地绘制和挖掘动态蛋白质定位网络,驱动不同细胞类型的细胞分裂,并可以在概念上转移到其他细胞功能。[1]

 图1.jpg

Figure 1 Quantitative imaging of mitotic proteins.

 

2.Nature Genetics:多种方法联合检测癌症基因组SV

 

From Nature Genetics,Integrative detection and analysis of structural variation in cancer genomes.

 

DOI: https://doi.org/10.1038/s41588-018-0195-8

 

结构变体(SV)可通过多种机制促成肿瘤发生。尽管它们很重要,但在癌症基因组中鉴定SV仍然具有挑战性。在这里,研究者提出了一个框架,集成了光学图谱,高通量染色体构象捕获(Hi-C)和全基因组测序,以系统地检测各种正常或癌症样本和细胞系中的SVs。研究者确定了每种方法的独特优势,并证明只有综合方法才能全面识别基因组中的SV。通过结合Hi-C和光学图谱,研究者将复杂的SV和多个SV事件分解为单个单倍型。此外,研究者观察到影响非编码序列功能的广泛结构变异事件,包括远端调控序列的缺失,DNA复制时间的改变,以及新的三维染色质结构域的产生。本研究结果表明,非编码SV可能是癌症基因组中未被充分认识的突变驱动因子。[2]

 图2.jpg

Figure 2 Overall strategy of SV detection in cancer genomes.

 

3.Genome Biology:大豆表观组

 

From Genome Biology,DNA methylation footprints during soybean domestication and improvement.

 

DOI:https://doi.org/10.1186/s13059-018-1516-z

 

背景

除遗传变异外,表观遗传变异在确定各种生物过程中起着重要作用。自然遗传变异对作物驯化和改良的重要性已被广泛研究。然而,很少探索作物驯化在种群水平上的表观遗传变异的贡献。

 

结果

为了解表观遗传学对作物驯化的影响,来自中国的科研工作者研究了大豆驯化过程中DNA甲基化的变异以及45种大豆品种(包括野生大豆,地方品种和栽培品种)的全基因组亚硫酸氢盐测序(BS-seq)的改进。通过甲基组学分析,研究者鉴定了5412个差异甲基化区域(DMR)。这些DMR表现出与遗传选择区域不同的特征。特别是,它们具有显着更高的遗传多样性。关联分析表明,只有22.54%的DMR可以通过局部遗传变异来解释。有趣的是,DMR中与任何遗传变异无关的基因富含碳水化合物代谢途径。

 

结论

本研究为不同种质的DNA甲基化提供了有价值的图谱,并剖析了大豆驯化过程中DNA甲基化变异与遗传变异之间的关系,从而扩大了我们对大豆驯化和改良的认识。[3]

 图3.jpg

Figure 3 Accession information and methylation sequencing.

 

4.Genome Biology:日本樱花基因组

 

From Genome Biology,Draft genome sequence of wild Prunus yedoensis reveals massive inter-specific hybridization between sympatric flowering cherries.

 

DOI: https://doi.org/10.1186/s13059-018-1497-y

 

背景

杂交是一个重要的进化过程,导致植物多样性增加。开花李属包括受欢迎的樱桃品种,这些品种因其花卉而受到全世界的青睐。通过天然和通过人工杂交具有杂合基因组的物种获得观赏特征。因此,杂交开花李属的基因组在植物基因组学和进化生物学中都提出了重要的挑战。

 

结果

本研究使用长读取来序列和分析野生李属yedoensis的高度杂合基因组。基因组装配覆盖了基因空间的93%以上;注释确定了41,294个蛋白质编码基因。对具有16个相关分类群的16个基因组的基因组的比较分析显示,41%的基因被分配到母系或父系状态。这表明野生P. yedoensis是源自母体P. pendula f的杂交的F1杂种。 ascendens和paternal P. jamasakura,它可以清楚地区别于它令人困惑的分类,Yoshino cherry。对同源自然栖息地中分布的密切相关的分类群的S-基因座单倍型的集中分析表明,由于强配子体自交不亲和性而导致的特异性杂交限制的减少可能促进野生李属物种的复杂杂交和发育。

 

结论

本研究使用长读序列和序列定相报告天然杂种李属物种的基因组装配草案。基于与相关分类群的综合比较基因组分析,似乎在同域栖息地中的跨物种杂交是促进开花李属多样化的持续过程。[4]

 图4.jpg

Figure 4 The reference accession of wild Prunus yedoensis used in this study.

 

参考文献

1.Cai, Y., et al., Experimental and computational framework for a dynamic protein atlas of human cell division. Nature, 2018.

2.Dixon, J.R., et al., Integrative detection and analysis of structural variation in cancer genomes. Nature Genetics, 2018.

3.Shen, Y., et al., DNA methylation footprints during soybean domestication and improvement. Genome Biology, 2018. 19(1): p. 128.

4.Baek, S., et al., Draft genome sequence of wild Prunus yedoensis reveals massive inter-specific hybridization between sympatric flowering cherries. Genome Biology, 2018. 19(1): p. 127.

 


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『每日资讯』威尔逊病;肝片吸虫病;CPR细菌和DPANN古菌;临床上的全基因组测序;单细胞方法在
重要综述合集: 链接:https://pan.baidu.com/s/1qRvVkKOnWVXJ1xPkasBYGg 密码:5lsg1.威尔逊病 From Nature Reviews Disease Primers,Wilson dise...

重要综述合集:

 链接:https://pan.baidu.com/s/1qRvVkKOnWVXJ1xPkasBYGg 密码:5lsg


1.威尔逊病

 

From Nature Reviews Disease PrimersWilson disease.

 

DOI: https://doi.org/10.1038/s41572-018-0018-3

 

威尔逊病(WD),是一种潜在可治疗的遗传性铜代谢疾病,其特征在于铜的病理性积累。 WDATP7B的突变引起,ATP7B编码跨膜铜转运ATP酶,导致肝脏,脑和其他器官中的铜稳态受损和铜过载。 WD的临床过程可能在症状的类型和严重程度上有所不同,但进行性肝病是一种常见的特征。患者还可能出现神经障碍和精神症状。 WD使用诊断算法进行诊断,该算法包含临床症状和体征,铜代谢测量和ATP7BDNA分析。可用的治疗包括螯合疗法和锌盐,它们通过不同的机制逆转铜过载。另外,在选定的病例中指示肝移植。目前正在临床试验中研究新的试剂,例如四硫代钼酸盐,并且正在动物模型中测试遗传疗法。经过早期诊断和治疗,预后良好;然而,一个重要的问题是在严重症状发作前诊断患者。因此,WD筛查的进展可能会为WD患者带来早期诊断和改善。[1]

图1.jpg 

Figure 1 A timeline of key discoveries in WD.

 

 图2.jpg

Figure 2 Copper toxicity in the pathogenesis of WD.

 

 2.肝片吸虫病

 

From Trends in ParasitologyImpact of Human Activities on Fasciolosis Transmission.

 

DOI: https://doi.org/10.1016/j.pt.2018.08.004

 

肝片吸虫病是由肝吸虫Fasciola spp引起的世界性疾病。这种食源性和水源性疾病是一个主要的公共卫生和兽医问题。它目前正在几个地区(重新)出现,主要是由于人类活动的迅速发展。本文回顾了目前对灌溉系统管理,牲畜管理,人类饮食和卫生习惯对筋膜病的影响的影响。作者还确定了这些知识中的差距以及限制这些影响的可能解决方案。综合控制似乎是控制筋膜炎的最有效解决方案,因为它可以在疾病(重新)出现的情况下实现监测,预防和快速行动。

 

Fasciolosis是一种被忽视的水和食物传播疾病。世界上每年约有1700万人类病例。在某些地区,这些数字可能被低估了。

 

由于寄生虫在许多淡水蜗牛物种以及家养和野生哺乳动物(包括人类)中的繁殖,这种疾病在世界范围内具有重要的分布。

 

肝片吸虫病也被认为是一个主要的兽医问题,因为它导致牲畜(肉和牛奶)生产能力的重大损失。

 

某些国家的筋膜病的(重新)出现可以通过最近人类活动的演变来解释,例如灌溉系统的建立,牲畜管理,不安全水的使用和生蔬菜消费。[2]

 图3.jpg

Figure 3 Fasciola spp. Transmission Cycle

 

3.CPR细菌和DPANN古菌

 

From Nature Reviews MicrobiologyBiosynthetic capacity, metabolic variety and unusual biology

in the CPR and DPANN radiations.

 

DOIhttps://doi.org/10.1038/s41579-018-0076-2

 

候选门控辐射(CPR)细菌和DPANN(第一个包括门的名称的首字母缩写)古菌是广泛分布在地球环境中的大量生物辐射,但我们对它们知之甚少。最初的迹象表明,它们与基本上所有其他细菌和古细菌一致,因为它们的细胞和基因组大小小,代谢能力有限,并且通常与其他细菌和古细菌有关联性。在本分析中,研究者通过分析从几个基于宏基因组学的研究重建的大约1,000个基因组来研究它们的生物学和代谢能力的变化。研究发现它们在新陈代谢方面不是单一的,而是具有多种能力,与一系列生活方式和对其他生物的依赖程度相一致。然而值得注意的是,某些CPRDPANN组似乎具有极低的生物合成能力,而其他组可能是自由生活的。从进化研究的角度来理解这些微生物是很重要的,因为它们与其他生物的相互作用可能会影响天然微生物组的功能。[3]

 

 图4.jpg

Figure 4 Phylogenetic trees of bacteria and Archaea.

 

4.临床上的全基因组测序

 

From Trends in MicrobiologyFrom Theory to Practice: Translating Whole-Genome Sequencing

(WGS) into the Clinic.

 

DOI: https://doi.org/10.1016/j.tim.2018.08.004

 

全世界的医院都面临着难以治疗的感染率日益增加的问题。限制感染并为患者提供最佳药物治疗方案需要及时鉴定菌株以及毒力和耐药性分析。另外,基于识别复发性感染的环境来源(例如,污染的水槽)和重建传播链(即,谁感染谁)的预防性干预可以帮助减少医院感染的发生率。 WGS可以成为解决这些问题的关键。然而,临床上的吸收一直很慢。在WGS实现其临床微生物诊断潜力之前,需要解决一些重大的科学和后勤挑战。在本综述中,研究者确定了需要解决的主要瓶颈,以便WGS定期为临床干预提供信息并讨论可能的解决方案。[4]

 

原则上,WGS可以近乎实时地为临床微生物学提供高度相关的信息,从表型测试到追踪爆发。

 

     然而,尽管有这样的承诺,到目前为止,临床上WGS的使用受到限制,未来的实施可能是一个缓慢的过程。

 

     WGS提供的信息越来越多,可能会与传统的微生物概念和分型方案产生冲突。

 

     降低原始测序成本并没有转化为已经稳定的细菌基因组总成本的降低。

 

     现有的研究流程不适合临床,应开发定制的临床流程。

 

 图5.jpg

Figure 5 The Standard WGS Research Bioinformatics Pipeline Can Be Modified for Clinical Use.

 

5.单细胞方法在细胞工程学上应用

 

From Nature MethodsSingle-cell genomics to guide human stem cell and tissue engineering.

 

DOI: https://doi.org/10.1038/s41592-018-0113-0

 

为了了解人类发育和疾病,以及再生受损组织,科学家们正致力于在体外设计某些细胞类型,并创建细胞在生理上表现的3D微环境。 单细胞基因组学(SCG)技术正被应用于原始人体器官和工程细胞和组织,以无与伦比的分辨率在这些系统中产生细胞多样性的altas SCG方法超越了altas,是深入了解工程和疾病过程的强大工具。 在这里,作者讨论科学家如何通过测量精确度,检测低效率和评估准确性来使用单细胞测序来优化人体细胞和组织工程。 作者还提供了一个关于如何使用新兴的SCG方法对人体细胞和组织进行逆向工程并解开疾病机制的观点。[5]

 图6.jpg

Figure 6 a human cell atlas is an optimal reference for cell and tissue engineering.

 

参考文献

1.Członkowska, A., et al., Wilson disease. Nature Reviews Disease Primers, 2018. 4(1): p. 21.

2.Sabourin, E., et al., Impact of Human Activities on Fasciolosis Transmission. Trends in Parasitology, 2018.

3.Castelle, C.J., et al., Biosynthetic capacity, metabolic variety and unusual biology in the CPR and DPANN radiations. Nature Reviews Microbiology, 2018.

4.Balloux, F., et al., From Theory to Practice: Translating Whole-Genome Sequencing (WGS) into the Clinic. Trends in Microbiology, 2018.

5.Camp, J.G., D. Wollny, and B. Treutlein, Single-cell genomics to guide human stem cell and tissue engineering. Nature Methods, 2018. 15(9): p. 661-667.

 


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『每日资讯』CRISPR系统的天然抑制剂;阿尔兹海默症小鼠模型认知;受精的生物学机制;水稻产量与抗病
本周science重要文章:链接:https://pan.baidu.com/s/1UztjONtKmhxYPgC2EP1nnQ 密码:2akr1.Science:CRISPR系统的天然抑制剂 From Science,Systematic disc...

本周science重要文章:

链接:https://pan.baidu.com/s/1UztjONtKmhxYPgC2EP1nnQ 密码:2akr


1.ScienceCRISPR系统的天然抑制剂

 

From ScienceSystematic discovery of natural CRISPR-Cas12a inhibitors.

 

DOI: 10.1126/science.aau5138

 

From ScienceDiscovery of widespread Type I and Type V CRISPR-Cas inhibitors.

 

DOI: 10.1126/science.aau5174

 

第一篇:

Cas12aCpf1)是一种CRISPR相关核酸酶,对合成基因组工程,农业基因组学和生物医学应用具有广泛的应用。 虽然携带CRISPR-Cas9CRISPR-Cas3适应性免疫系统的细菌有时获得编码抑制Cas9Cas3DNA结合级联复合物的抗CRISPR蛋白的移动遗传元件,但是没有发现CRISPR-Cas12a的这种抑制剂。 在这里,Doudna领导的研究组采用全面的生物信息学和实验筛选方法来鉴定阻断或减少CRISPR-Cas12a介导的人类细胞基因组编辑的三种不同抑制剂。 他们还发现原核表达基因组中CRISPR自我靶向和抑制剂流行之间存在广泛的联系,这表明了从微生物世界发现更多抗CRISPR的直接途径。

 

第二篇:

细菌CRISPR-Cas系统保护其宿主免受噬菌体和其他移动遗传因素的影响。 反过来,移动元件编码各种抗CRISPRAcr)蛋白以抑制CRISPR-Cas的免疫功能。 迄今为止,已发现Acr蛋白用于I型(亚型I-DI-EI-F)和II型(II-AII-C),但不发现其他CRISPR系统。 在这里,另一个研究组报告了12acr基因的发现,包括V-AI-C CRISPR系统的抑制剂。 值得注意的是,当在人细胞中测定时,AcrVA1抑制广谱的Cas12aCpf1)直向同源物,包括MbCas12aMb3Cas12aAsCas12aLbCas12a 这里报道的acr基因提供了有用的生物技术工具,并标志着许多细菌和噬菌体中acr基因座的发现。[1, 2]

 图1.jpg

Figure 1 Bioinformatic approach for discovering Acr genes.

 

2.Science:阿尔兹海默症小鼠模型认知

 

From ScienceCombined adult neurogenesis and BDNF mimic exercise effects on cognition in an Alzheimers mouse model.

 

DOI: 10.1126/science.aan8821

 

阿尔兹海默症是我们这个时代最大的医学挑战之一。全世界约有3000万人患有阿尔兹海默症,如果我们找不到有效的预防或治疗策略,预计到2050年这一数字将增加到1亿。大量证据表明,健康的生活方式,包括定期运动,可以降低患阿尔兹海默症的风险。然而,运动保护大脑的机制以及我们是否可以将这些作为治疗药物仍然存在争议。在本期ScienceChoi等人揭示在阿尔兹海默症的小鼠模型中,运动通过结合促进海马中的神经发生和增加脑源性神经营养因子(BDNF)(一种支持神经元存活的生长因子)的水平来改善记忆。他们的研究结果表明,促进BDNF信号传导和神经发生的药物可能有效预防或治疗阿尔兹海默症。[3, 4]

 图2.jpg

Figure 2 How might exercise protect against Alzheimer’s disease.

 

3.Science:受精的生物学机制

 

From ScienceThe Ly6_uPAR protein Bouncer is necessary and sufficient for species-specific fertilization.

 

DOI10.1126/science.aat7113

 

卵子和精子的结合发生在受精过程中;这就产生了一种受精卵,它将发育成一种携带亲本基因组混合物的新型独特生物体。因此,涉及两个独立配子的有性繁殖使遗传库多样化并加速进化。然而,增加受精的必要性带来了挑战。首先,具体的配对至关重要。精子必须满足卵子,正好一个精子需要精确受精一个卵子,因为未受精的卵子不能发育,精子过多(精子丰富)受精同样致命。此外,受精必须通过产生卵子精子不相容性在物种之间提供屏障。尽管在理解卵子和精子相遇的机制中存在着令人着迷的生物学问题,进化意义以及人类避孕和不育的明确应用,但这些仍然知之甚少。在本期的Science中,Herberg等人研究斑马鱼的受精情况并鉴定Bouncer,这是一种对精子 - 卵子相互作用很重要的蛋白质,也可以产生物种特异性屏障。这一发现使我们更接近了解物种特异性受精和物种进化。[5, 6]

 

 图3.jpg

Figure 3 Fertilization in fish.

 

4.Science:水稻产量与抗病协同调控机制

 

From ScienceA single transcription factor promotes both yield and immunity in rice.

 

DOI: 10.1126/science.aat7675

 

在维持可居住环境的同时养活不断扩大的世界人口是我们这个时代面临的最大挑战。为了应对这一挑战,必须解决提高作物产量同时保护其免受进化病原体影响的科学难题。水稻(Oryza sativa)为世界一半以上的人口提供大部分膳食能量。世界上最具破坏性的水稻病原体是稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae),稻瘟病的致病因子,导致全球估计产量损失30%。因此,控制米曲霉感染是改善全球水稻生产的关键战场。在本期Science中,来自四川农业大学的陈学伟团队确定了IPA1(一种先前鉴定为高产的转录因子)也可以促进对稻瘟病的免疫力的机制。这一发现为水稻品种的合理育种提供了很好的补充,同时具有高产量和高抗病性。[7, 8]

 图4.jpg

Figure 4  How IPA1 promotes growth and resistance.

 

5.Cell:腹主动脉瘤基因组学

 

From CellDecoding the Genomics of Abdominal Aortic Aneurysm.

 

DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.07.021

 

基因组医学的一个关键方面是从个人基因组中做出个性化的临床决策。本研究开发了一个机器学习框架,用于整合个人基因组和电子健康记录(EHR)数据,并使用该框架研究腹主动脉瘤(AAA),这是一种流行的不可逆心血管疾病,病因不明。对AAA患者和对照组进行全基因组测序,研究者仅从个人基因组中证明了其预测精确度。通过使用EHR对个人基因组建模,该框架定量评估了根据个人基因组基线调整个人生活方式的有效性,证明其作为个人健康管理工具的实用性。研究者发现这个新框架在非生物学上鉴定了AAA中涉及的遗传成分,随后在人类主动脉组织和小鼠模型中进行了验证。本研究提出了一个新的疾病基因组分析框架,可用于健康管理和了解复杂疾病的生物结构。[9]

 图5.jpg

Figure 5 Research summary.

 

6.Molecular CellFTO介导RNA的各种去甲基化

 

From Molecular CellDifferential m6A, m6Am, and m1A Demethylation Mediated by FTO in the Cell Nucleus and Cytoplasm.

 

DOI: https://doi.org/10.1016/j.molcel.2018.08.011

发现的第一个RNA去甲基化酶FTO介导内部N 6 - 甲基腺苷(m 6A)和N 6,2 O-二甲基腺苷(m 6A m)在mRNA5'帽的+1位置的去甲基化。 在这里,芝加哥大学的何川研究组证明FTO的细胞分布在不同细胞系之间是不同的,影响FTO对不同RNA底物的接近。 他们发现FTO结合多种RNA种类,包括mRNAsnRNAtRNA,并且可以使mRNA内部m 6Acap m 6A m去甲基化,U6 RNA内部m 6AsnRNA中内部和帽6 m m,以及N 1 tRNA中的甲基腺苷(m 1A)。 FTO介导的去甲基化对具有内部m 6AmRNA的转录水平的影响大于在测试细胞中具有cap m 6A mmRNA的转录水平。 他们还表明FTO可以通过催化m 1A tRNA去甲基化直接抑制翻译。 总的来说,FTO介导的RNA去甲基化发生在mRNAsnRNA中的m 6Am 6A m以及tRNA中的m 1A[10]

 图6.jpg

Figure 6 Research summary.

 

参考文献

1.Watters, K.E., et al., Systematic discovery of natural CRISPR-Cas12a inhibitors. Science, 2018.

2.Marino, N.D., et al., Discovery of widespread Type I and Type V CRISPR-Cas inhibitors. Science, 2018.

3.Choi, S.H., et al., Combined adult neurogenesis and BDNF mimic exercise effects on cognition in an Alzheimer’s mouse model. Science, 2018. 361(6406).

4.Spires-Jones, T.L. and C.W. Ritchie, A brain boost to fight Alzheimer's disease. Science, 2018. 361(6406): p. 975-976.

5.Herberg, S., et al., The Ly6/uPAR protein Bouncer is necessary and sufficient for species-specific fertilization. Science, 2018. 361(6406): p. 1029-1033.

6.Lehmann, R., Matchmaking molecule for egg and sperm. Science, 2018. 361(6406): p. 974-975.

7.Wang, J., et al., A single transcription factor promotes both yield and immunity in rice. Science, 2018. 361(6406): p. 1026-1028.

8.Greene, G.H. and X. Dong, To grow and to defend. Science, 2018. 361(6406): p. 976-977.

9.Li, J., et al., Decoding the Genomics of Abdominal Aortic Aneurysm. Cell, 2018. 174(6): p. 1361-1372.e10.

10.Wei, J., et al., Differential m<sup>6</sup>A, m<sup>6</sup>A<sub>m</sub>, and m<sup>1</sup>A Demethylation Mediated by FTO in the Cell Nucleus and Cytoplasm. Molecular Cell.

 


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