一周科研精选|紫甘蓝上Science子刊封面

1.竞争的信号肽是关键

华东师范大学生命科学学院李超课题组在Science发表论文，揭示了柱头和花粉相互识别的分子机理。该研究以十字花科中的模式植物拟南芥为研究对象，发现花粉通过其覆盖物中的PCP-B小肽竞争柱头中的RALF33小肽，从而抑制柱头中RALF33-FER/ANJ受体激酶信号通路维持的活性氧水平，从而影响花粉水合的分子机理。

Pollen PCP-B peptides unlock a stigma peptide–receptor kinase gating mechanism for pollination Science p. 171

2.修复心脏

斑马鱼可以治愈自己的心脏，但是直到现在，它们如何实现这种令人难以置信的行为的仍是未知之谜的。在最近发表的论文中，研究团队深入分析了一个关键基因：Klf1，该基因以前仅在红细胞中被发现。他们首次发现它在治愈受损心脏方面起着至关重要的作用。

Krüppel-like factor 1 is a core cardiomyogenic trigger in zebrafish Science p. 201

3.由紫甘蓝大量生产稳定食用色素

制造一种天然的可食用蓝色染料并不难。拿一个紫甘蓝，切成块，煮一下。你得到的是一个紫色的肉汤，当你加入一些发酵粉时会变成亮蓝色。

几十年来，孩子们一直在这样做，但研究人员一直在努力将这种或类似的天然蓝色转变成一种稳定而丰富的着色剂，这种着色剂可以用来自然地给你最喜欢的糖果、苏打水或冰淇淋染色。现在，一个研究小组说他们已经找到了一种方法，关键在于不起眼的卷心菜本身。

用天然着色剂取代现有的染料已被证明是困难的。这在一定程度上是因为自然界很少有自然的蓝色。一种名为花青素的色素，包括紫甘蓝中的色素，可以产生蓝色。但它们不是很稳定，有很多紫色的底色。这项新的研究为了让花青素保持真正的蓝色。研究人员集中研究了一种特别有前途的紫甘蓝色素，他们称之为P2。将这种分子与铝离子混合，形成了三种P2分子的络合物，这些P2分子排列在一个铝离子周围，就像车轮上的辐条一样。复合物是一种更强烈、更稳定的蓝色。

然而，这只解决了部分问题。紫甘蓝中只有大约5%的花青素是P2，这使得这个过程非常低效。通过搜索酶数据库，科学家们找到了一种来自细菌的酶，这种酶可以帮助其他一些花青素转化为P2。突变酶可以提高它的效率。研究小组本周在《科学进步》杂志上报道，现在，紫甘蓝中大约一半的花青素可以转化为蓝色P2分子。

Discovery of a natural cyan blue: A unique food-sourced anthocyanin could replace synthetic brilliant blue Sci. Adv. 10.1126/sciadv.abe7871 (2021).

4.招募T细胞

免疫检查点阻断对某些患者是一种有效的免疫治疗策略，但反应的生物标志物尚不清楚。为了能够有效治疗更多患者或治疗最有可能反应的患者，了解这些药物的作用机制非常重要。从一个角度来看，新文章讨论了免疫检查点阻断反应涉及将T细胞募集到肿瘤而不是激活已经存在于肿瘤内的T细胞的证据。这种思维转变对于何时给予患者相对于手术的免疫治疗以及可能改善T细胞向肿瘤的浸润从而改善反应的组合治疗具有意义。

Recruiting T cells in cancer immunotherapy Science p. 130

5.追踪细胞谱系的新方法

根据一项新的研究，利用一种名为intMEMOIR的新型基因编辑系统，研究人员揭示了单个细胞在其原生组织环境下的细胞谱系历史。

intMEMOIR使用基于整合酶的合成条形码系统对细胞遗传密码的目标区域进行不可逆的核苷酸编辑。利用单分子荧光原位杂交技术可以在一个细胞群体中读取各种不同的改变组合，从而可以同时分析细胞在其原组织中的谱系和转录状态。Chow等人通过重建小鼠胚胎干细胞的谱系历史证明了这一新方法。更重要的是，作者利用intMEMOIR将果蝇大脑中的细胞谱系、细胞命运和空间结构联系起来。

Imaging cell lineage with a synthetic digital recording system Science p. eabb3099

6.超越光合作用的生物合成能力

光合生物以其捕获光能并将其用于生物合成的能力而闻名。一些藻类已经超越光合作用，可以利用光引发脂肪酸的酶促光脱羧，产生长链烃。为了理解这种转化，研究人员采用一系列结构，计算和光谱技术，并充分表征了酶的催化循环。这些实验与从脂肪酸到光激发的氧化黄素辅因子的电子转移开始的机制一致。脱羧产生烷基，然后通过反向电子转移和质子化而不是氢原子转移将其还原。大量的实验数据解释了藻类如何利用光能产生链烷，并为更普遍地理解酶催化光化学提供了一个吸引人的模型系统。

Mechanism and dynamics of fatty acid photodecarboxylase Science eabd5687

7.英国变种的传播率不容忽视

严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）具有产生具有主要基因组变化的变体的能力。英国变体B.1.1.7（也称为VOC 202012/01）具有许多改变病毒附着和进入人类细胞的突变。Davies等人使用各种统计和动态建模方法对B.1.1.7变体在英国的传播进行了表征。作者发现，该变种的传播率比以前的谱系高43%至90%，但没有明确的证据表明疾病严重程度发生了变化，尽管传播的增强将导致更高的发病率和更多的住院率。缓解控制措施后，病毒可能会大量复苏，可能有必要大大加速疫苗的推广以控制疫情。

Estimated transmissibility and impact of SARS-CoV-2 lineage B.1.1.7 in England Science p. eabg3055

8.现代人类的大脑起源于约170万年前的非洲

我们今天所知道的人类大脑是相对年轻的。大约在170万年前，非洲的石器文化变得越来越复杂。苏黎世大学的研究人员通过计算机断层扫描技术对头骨化石进行分析，发现大脑进化不久之后，新的人属种群传播到了东南亚。

The primitive brain of early Homo Science p. 165

9.颠覆近100年癌症代谢经典理论

奥托·沃伯格在1922年指出，癌细胞需要大量的葡萄糖，以非常高的速率消耗葡萄糖，这是近100年来开发和完善的癌症代谢经典理论。最近来自范德堡大学的一项最新研究则认为，癌细胞本身并不是罪魁祸首，这颠覆了癌症代谢经典模型。

相关研究成果公布在4月7日在《Nature》杂志上，研究认为是肿瘤中的非癌细胞（主要是称为巨噬细胞的免疫细胞）具有最高的葡萄糖摄取。而且肿瘤微环境中不同细胞根据其自身的代谢程序使用不同营养素，这些发现可用于开发新疗法。

Cell-programmed nutrient partitioning in the tumour microenvironment Nature (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03442-1