特别引荐︱Cell神经科学范畴最新总述文章精选

2020-05-22 13:47:06 分享 3参与

原标题:特别推荐︱Cell神经科学领域最新综述文章精选

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细胞能够以精确的模式形成多细胞结构,但前提是细胞能够高特异性地识别彼此。哥伦比亚大学朱克曼大脑行为研究所的Barry Honig教授和Lawrence Shapiro教授一起讨论了在理解细胞-细胞识别的分子基础方面取得的最新进展,包括神经细胞的独特相互作用。其次作者描述了选择性粘附受体复合物的结构,以及这些复合物如何组装成更大的细胞间连接结构,此外也探讨了新兴的原理,这些原理将细胞组装体与粘附受体的结合特异性和能量学相关联了起来。最后,作者认为,有了这些知识基础,那么蛋白质设计和基因编辑方面的进展将有利于理解体内细胞模式的分子基础。相关综述文章已于2020年4月30日以Adhesion Protein Structure, Molecular Affinities, and Principles of Cell-Cell Recognition为题在线发表于Cell。

内容详见:https:///cell/fulltext/S0092-8674(20)30405-0

2

发育中的神经元以某些特定的且模式化的方式相连接,进而形成具有大脑功能基础的复杂回路。这一过程通常分为三个步骤:轴突找到合适的靶区域(即轴突引导),在这些区域内选择正真适合的突触伙伴(即突触特异性),最后形成功能性突触(即突触发生)。然而,与揭示神经发育中的这些早期步骤的工作相比,鉴定介导突触选择的细胞表面识别分子的研究进展缓慢,也更具有挑战性。但是,欣喜的是,随着高通量成像技术、遗传和分子方法等方面的新发展,极大地促进了这一研究领域的快速进展。在过去的十年中,学者已经发现了许多大大小小的基因家族都参与了靶点的识别,包括免疫球蛋白、钙粘蛋白以及富含亮氨酸的重复超家族成员等。在次,哈佛大学脑科学中心的Joshua R. Sanes教授与加州大学洛杉矶分校大卫格芬医学院/霍华德·休斯医学研究所的S. Lawrence Zipursky教授共同回顾了这些最新的研究进展,并前瞻性地提出了综合应用多功能识别分子来揭示突触特异性下复杂神经元-神经元的相互作用的研究方法。该篇前瞻性综述文章已于2020年4月30日以Synaptic Specificity, Recognition Molecules, and Assembly of Neural Circuits为题发表于Cell。

内容详见:https:///cell/fulltext/S0092-8674(20)30403-7

3

神经调节(neuromodulation)技术是治疗多种复杂疾病的有效途径。为了良好地促进这一医学领域的持续发展,则需要提高我们对器官功能的神经控制机制的理解,以及具备以可编程方式精确调节这些功能的先进的技术。在来自美国西北大学的John A. Rogers教授及其合作者共同撰写的一篇前瞻性综述文章中,作者详细的介绍了与机制理解和先进的技术相关的设备的最新研究,作者重点介绍了多模态操作、微型化尺寸、生物相容性设计、先进的神经接口方案、以及免蓄电池和无线功能。文章最后,作者认为,用这些体系来记录和调节神经活动,包括那些利用闭环策略和(/或)生物可吸收设计的体系等,在不久的将来是可实现的,并进一步用于多种复杂疾病的有效治疗。该工作已于2020年4月30日以Emerging Modalities and Implantable Technologies for Neuromodulation为题见刊于Cell第181卷第1期。

内容详见:https:///cell/fulltext/S0092-8674(20)30231-2

4

RNA结合蛋白(RBPs)包含了超过2000多种的蛋白质,它们以RNA驱动加工的方式与转录发生相互作用。RBPs结合和调控RNA的结构与机制是非常多样化的。在于2020年4月2以How RNA-Binding Proteins Interact with RNA: Molecules and Mechanisms为题的发表在Molecular Cell上的综述中,美国加州大学圣地亚哥分校的Gene W. Yeo教授等人,从分子水平到多组分相互作用,综述了蛋白质-RNA相互作用的组分。首先作者总结了已知结构分析的蛋白质- RNA分子相互作用,并描述了目前可用的预测蛋白质-RNA相互作用的软件,以及对RBPs研究有用的其他资源。其次作者回顾了17个已知的RNA结合域的结构和功能,并逐个分析了这些结合域的蛋白质-RNA结构对氢键的偏好性。文章最后作者总结了调控蛋白质-RNA相互作用的高级机制。

内容详见:https:///molecular-cell/fulltext/S1097-2765(20)30159-3

5

在最新一篇观点文章(Perspective)中,来自加州大学洛杉矶分校神经外科的Emily A. Mankin教授和Itzhak Fried教授详细聚焦了内嗅-海马回路(系统)的外部调节的最新进展(背景知识、深脑刺激的位置和时间等),同时也展望了未来的挑战和研究方向。影响人类记忆的神经障碍(neurological disorders)是一个重大的科学、医学及社会问题。对大脑主要的记忆中枢,即内嗅-海马系统的直接性或间接性深脑刺激(deep brain stimulation),已在癫痫或阿尔茨海默病患者身上进行了相关研究,旨在提高记忆表现或减缓记忆衰退。虽然,到目前为止,刺激的时空参数是不统一的,然而,在未来的相关研究中,对于记忆的深脑刺激可能会采用一些闭环、细致入微的方法,这些方法与自然的生理过程相辅相成。人类记忆编辑(比如解码、增强、启发或删除特定的记忆)的潜力,提升了令人兴奋的治疗可能性,但同时也引起了相当大的伦理关注。相关工作已于2020年4月22日以Modulation of Human Memory by Deep Brain Stimulation of the Entorhinal-Hippocampal Circuitry为题发表在了Neuron上。

内容详见:https:///neuron/fulltext/S0896-6273(20)30147-1

6

自从眼优势可塑性(ocular dominance plasticity)的发现以来,神经科学家们已经认识到,在一个离散的发展时期,即关键时期,视觉体验的变化会引起视觉皮层的强烈改变。一些具有细胞特异性分辨率的先进研究工具已被用于探测细胞之间的连接(connectivity),这加深了我们对经验依赖性可塑性下的回路变化的理解。在于2020年4月8日以Circuitry Underlying Experience-Dependent Plasticity in the Mouse Visual System为题在线发表在Neuron的综述文章中,来自美国匹兹堡大学医学院的Bryan M. Hooks博士、及波士顿儿童医院Chinfei Chen教授一起回顾了小鼠的视觉回路,并描述了从视网膜到丘脑、丘脑与皮质之间、以及皮质内的投射。作者也讨论视觉回路的发育如何导致精确的连接,以及突触基因座的识别。此外,作者认为,眼优势可塑性不仅延伸到了视觉特征,而且超出了眼优势本身,包括皮层下和皮层区域,以及皮层抑制性间神经元之间的连接。而且,经验依赖的可塑性有助于从视网膜到丘脑再到大脑皮层的神经网络的排列。这种可塑性的破坏可能是某些神经发育障碍中感觉加工异常的基础。

内容详见:https:///neuron/fulltext/S0896-6273(20)30057-X

7

老年人数量的增多导致了与年龄有关的疾病发病率的增加。研究表明,衰老本身就是一个潜在的与年龄相关疾病的干预点。基因表达能够最终靠调控转录因子的活性来改善老年人的健康状况。在最新的一篇综述中,来自英国伦敦大学学院康健老龄化研究所的Guillermo Martínez Corrales博士和Nazif Alic教授一起讨论了对影响衰老具有保守性的众多转录因子,这些因子调控了多个功能,包括抗压力,新陈代谢和生长等。此外,作者认为,这些转录因子在不同的细胞类型之间进行的复杂的相互作用,影响了整个有机体的生理机能。文章最后,作者讨论到,由于衰老过程不是程序化的,因此,转录因子对寿命的影响的保守性很有可能反映了它们在青年时期功能的保守性。此文章于2020年5月1日以Evolutionary Conservation of Tranion Factors Affecting Longevity为题在线发表于Trends in Genetics。

内容详见:https:///trends/genetics/fulltext/S0168-9525(20)30048-2

8

结构与功能的关系是许多自然发生系统的基本原理。然而,网络神经科学的研究表明,大脑中的结构连接和功能连接之间存在不完全的联系。在此,加拿大蒙特利尔麦吉尔大学蒙特利尔神经学研究所的Bratislav Misic博士等人叙述了大尺度大脑网络的结构-功能关系的研究现状,并讨论了用于评估这种关系的不一样的模型。Bratislav Misic等人认为,目前的这些模型不能完全预测功能所需的生物学细节。然而,结构网络重组富集了局部分子和细胞元数据,更加微妙地呈现了功能和特性,这些结构网络重组将为多尺度地理解结构-功能关系提供了巨大的潜力。该综述已于2020年4月1日刊发于Trends in Cognitive Sciences第23卷第4期,题目为linking Structure and Function in Macroscale Brain Networks。

内容详见:https:///trends/cognitive-sciences/fulltext/S1364-6613(20)30026-7

9

目前,依旧没有能够治愈的阿尔茨海默病(AD)药物,因此寻找AD最敏感的早期的认知标记物慢慢的变重要。在最新的一篇综述文章中,来自英国赫特福德大学生命与医学科学学院的Lia Kvavilashvili教授及其合作者共同回顾了最新的一些证据,这些证据表明,认知的自发,但却依赖于刺激的大脑机制与默认模式网络(default mode network)的关键中枢有重叠,然而,这些关键中枢,可能在AD的临床症状出现前几年就已经被淀粉样蛋白病理所破坏。由此,促使了一个新假设的形成,该假设预测了自发的,但是依赖刺激的,且有意识的检索过程。这些过程在健康的衰老过程中通常是完整的,但是在AD早期阶段尤其会受到损伤。一些相对固定的实验程序(即实验范式),比如前瞻记忆(prospective memory),冥想( mind-wandering)等证据已初步支持了这一假说,并为这一领域的研究开辟了新的途径。该综述文章已于2020年4月1日刊发在Trends in Cognitive Sciences第24卷第4期,标题为Deficits in Spontaneous Cognition as an Early Marker of Alzheimer’s Disease。

内容详见:https:///trends/cognitive-sciences/fulltext/S1364-6613(20)30021-8

10

维持细胞蛋白质稳态(proteostasis)是所有真核生物的基本需求。蛋白质稳态的衰竭会随着年龄的增长而恶化,而且这种衰竭被认为是包括神经退行性疾病在内的与年龄相关的疾病的原因和治疗靶点。调节稳态的细胞网络、以及疾病中致使稳态衰竭的致病事件仍然知之甚少。在模型生物,包括酵母菌和果蝇中的相关研究提示了线粒体功能和蛋白质稳定之间的意味深长的联系。在题为Mechanisms linking Mitochondrial Dysfunction and Proteostasis Failure的综述文章,美国斯坦福大学医学院的Bingwei Lu教授、以及加州大学旧金山分校药学院的Su Guo教授详细讨论了与线粒体外膜相关的mRNA翻译的一些最新成果,同时,作者分析了在这样的一个过程中,mRNA翻译是如何对线粒体功能异常敏感的、且如何利用核糖体相关质量控制持续性的研究这一过程,以及在这一过程中,缺陷如何导致异常蛋白质的产生,而这些蛋白的C端异常延伸,进而促进了蛋白的聚集以及蛋白质稳态的异常。文章最后,作者还讨论了粒体功能障碍,蛋白稳态衰竭,以及氧化应激和炎症,对人类疾病(包括衰老以及与衰老相关的疾病)的影响。该综述已于2020年4月1日见刊于Trends in Cell Biology第30卷第4期。

内容详见:https:///trends/cell-biology/fulltext/S0962-8924(20)30020-9

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衰老(aging)是一种普遍的、随时间变化的生物衰退,与细胞、组织和器官的逐渐退化密切相关。与年龄相关的衰老最终会引起病理变化,如心血管和神经退行性疾病、癌症和糖尿病等。衰老背后的一个重要的分子过程是端粒(telomeres)的不断缩短,端粒是保护染色体末端的结构,而缩短端粒最终会导致细胞的衰老。慢慢的变多的证据显示,非编码RNA是端粒长度动态平衡的主要调控因子。在题目为Noncoding RNAs Controlling Telomere Homeostasis in Senescence and Aging综述中,美国国立卫生研究院老龄化研究项目的Martina Rossi博士和Myriam Gorospe教授共同叙述了非编码RNA对端粒功能的影响,并讨论了它们在衰老和年龄相关疾病中的意义。作者也展望了在衰老病理中靶向端粒功能调控的非编码RNA的治疗策略。这篇综述已于2020年4月1日见刊于Trends in Molecular Medicine第26卷第4期。

内容详见:https:///trends/molecular-medicine/fulltext/S1471-4914(20)30036-8

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帕金森病(PD)的两个显著特征是多巴胺能神经元的不断损失,以及α-核突触蛋白(α-syn)在大脑中的聚集。鉴于α-syn聚集的关键作用,因此其被认为是PD疾病修饰治疗的潜在靶点。但是由于α-syn的无序性质、多步聚集机制、以及缺乏对α-syn淀粉样蛋白沉积的中间调节因子的结构信息,相关的研究仍然存在挑战,然而,有研究证明,一些小分子能够阻止α-syn的错误折叠和聚集,还可以解聚成熟α-syn淀粉样原纤维。在此,来自西班牙巴塞罗那自治大学的Jordi Pujols和Salvador Ventura等人综述了这些主要的小分子化合物的最新研究进展,并讨论了这些化学伴侣如何有望于改变PD的进展。此综述以Chemical Chaperones as Novel Drugs for Parkinson’s Disease为题刊发于Trends in Molecular Medicine第26卷第4期(2020年4月1日)

内容详见:https:///trends/molecular-medicine/fulltext/S1471-4914(20)30031-9

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