真理就具备这样的力量。你越是想要攻击它。你的攻击就愈加充实和证明了它。
——伽利略
第276期
一
刺激头发生长新信号分子“现身”
有望为雄性激素脱发提供新疗法
近日，美国加州大学-欧文分校研究人员确定了毛乳头细胞促进毛发新生的精确机制，发现名为SCUBE3的信号分子能有效刺激头发生长，有望为人们常见的脱发形式——雄性激素脱发提供新疗法。研究情况已刊发于《发育细胞》杂志在线版。
毛乳头细胞是一组位于毛囊基底部的真皮源性细胞，对毛囊的生长发育、周期调控以及维持毛发生长起着主导作用。虽然科学家们此前就知道毛乳头细胞在控制毛发生长中起关键作用，但对激活分子却知之甚少。
该研究通讯作者马克西姆·普利库斯说：“在毛囊生命周期的不同阶段，同样的毛乳头细胞可以发送不同信号：使毛囊处于休眠状态或触发新毛发生长。我们发现，毛乳头细胞自然产生的SCUBE3信号分子，是用来‘告诉’邻近毛干细胞开始分裂，这预示着其是新毛发开始生长的信使。”
研究人员开发了一种毛乳头细胞过度激活和毛发过多的小鼠模型，通过研究这种模型，确定了SCUBE3是一种以前未知的信号分子，可促使毛发生长。进一步的测试也证实，SCUBE3可以激活人类毛囊中的毛发生长。随着将微量SCUBE3注射到移植进人类头皮毛囊的小鼠皮肤后，它即可诱导休眠的人类毛囊及其周围的小鼠毛囊，使新头发长出。
目前，美国食品和药物管理局批准非那雄胺和米诺地尔用于治疗雄性激素脱发，但这两种药物并非普遍有效，而且患者需要每天服药以维持效果。
此次相关实验提供的数据已经表明，雄性激素脱发患者的毛乳头细胞功能紊乱，大大降低了激活分子的数量，而SCUBE3或其衍生分子可能是一种很有希望的治疗雄性激素脱发的药物。
作者：刘霞 来源：科技日报
二
具有传播优势，但长期或致种群退化
“自私超基因”严重破坏遗传多样性
美国罗切斯特大学的生物学家，首次使用群体基因组学来阐明一种被称为分离变相因子（SD）的“自私遗传元素”的进化和后果。其发表在《eLife》杂志上的论文表明，SD已导致染色体组织和遗传多样性发生了巨大变化。
人类基因组中充斥着“自私”的遗传元素，这些元素似乎对宿主没有好处，而只是寻求自我繁殖。
研究人员此次使用果蝇作为模式生物来研究SD。果蝇有大约70%的基因与导致人类疾病的基因相同，而且由于它们的繁殖周期短至不到两周，科学家们能够在相对较短的时间内创造出几代果蝇。
正如孟德尔遗传定律所预期的那样，雌性果蝇将受SD感染的染色体传递给大约50%的后代，而雄性会将SD染色体传递给其近100%的后代，因为SD会杀死任何不携带自私遗传元素的精子。
几十年来，研究人员已知道SD进化为一种超基因，但这是他们第一次使用群体基因组学研究SD的动态、进化和对基因组进化的长期影响。群体基因组学是一种检查群体中个体之间DNA序列变异的全基因组模式。
作为超基因的优势在于，多个基因可共同作用，导致SD几乎完美地传递给后代。然而，正如研究人员发现的那样，超基因存在重大缺陷。
在有性生殖中，来自母亲和父亲的染色体交换遗传物质，以产生每个后代独有的新遗传组合。在大多数情况下，染色体正确排列并交叉。通过交叉（称为重组）进行的遗传物质交换至关重要，因为它使自然选择能够消除有害突变并促进有益突变的传播。
而自私遗传元素通过关闭重组以确保将其传递给所有后代，从而获得了短期传播优势。但SD并不具有“前瞻”性：与正常染色体相比，阻止重组导致SD积累了更多有害突变。
研究人员表示，如果没有重组，自然选择就无法有效清除有害突变，因此它们会在SD染色体上积累，这些突变可能会破坏基因的功能或调控。缺乏重组也可能导致SD染色体已经开始在演化上显示出退化的迹象。
作者：张梦然 来源：科技日报
三
控制胰腺癌扩散关键机制发现
科学家现已证明，逆转胰腺癌细胞在体内生长和扩散的关键过程是可能的。据近日《自然》杂志报道，一种名为GREM1的蛋白质是调节胰腺癌细胞类型的关键，调控其水平既可刺激这些细胞，也可将这些细胞转变为更具侵袭性的亚型的能力。研究人员认为，这一基本发现最终可能为新的胰腺癌治疗方法铺平道路。
伦敦癌症研究院的研究团队对胰腺癌和胰腺“微型肿瘤”进行了研究，通过利用一种BMP调节蛋白，他们可以使小鼠体内的GREM1蛋白关闭。
研究发现，关闭GREM1会导致肿瘤细胞迅速改变形状并发展新的特性，帮助它们侵入新组织并在体内迁移。在短短10天内，所有的肿瘤细胞都改变了“身份”，成为一种危险的侵袭性细胞类型。
关闭GREM1还会使小鼠体内的肿瘤更有可能扩散。胰腺导管腺癌是胰腺癌中最常见和最具侵袭性的病理类型，在没有GREM1功能的小鼠中，大约90%的小鼠患上了肿瘤，且已扩散到肝脏，而GREM1正常工作的小鼠中，这一比例为15%。
随后的研究表明，提高GREM1水平可以逆转这一过程，并导致侵袭性细胞类型恢复到不那么危险的形式。研究人员希望，未来可以找到将更晚期的胰腺癌逆转为侵袭性较小、更容易治疗的方法。
研究人员强调，需要进行大量研究才能发现和开发胰腺导管腺癌细胞的治疗方法，这样的根本性发现对于寻找新的抗癌药物和治疗方法至关重要。此外，腺肿瘤中的细胞模式遵循艾伦·图灵1952年提出的数学模型，未来还需要进一步研究以确定该模式是否也适用于其他形式的癌症。
作者：张佳欣 来源：科技日报
四
利用更好电解质
新型锂离子电池能耐极寒和酷热
美国工程师近日开发了一种锂离子电池，其在极寒和酷热的温度下表现良好，同时还能储存大量电能。相关介绍已发表在《美国国家科学院院刊》上。
加州大学-圣地亚哥分校-雅各布斯工程学院纳米工程教授、该研究资深作者陈政说，这种电池可让寒冷气候下的电动汽车一次充电就能行驶更远，同时还可减少对冷却系统的需求，以防止车辆的电池组在炎热气候下过热。
在测试中，概念验证电池在-40℃和50℃下分别保留了87.5%和115.9%的电能容量。在这些温度下，它们还分别具有98.2%和98.7%的高库仑效率，这意味着电池在停止工作之前可进行更多的充电和放电循环。
研究人员此次开发了一种更好的电解质，这种电解质既耐寒又耐热，而且与高能阳极和阴极兼容。电解质由二丁醚与锂盐混合而成的溶液制成。二丁基醚的一个特点是其分子与锂离子的结合较弱，当电池运行时，电解质分子很容易释放锂离子。
这种电解质的另一个特别之处在于它与锂硫电池兼容。锂硫电池是下一代电池技术的重要组成部分，因为它们有望实现更高的能量密度和更低的成本，但锂硫电池的阴极和阳极都具有超强反应性。在高温下，锂金属阳极容易形成称为枝晶的针状结构，可刺穿电池的某些部分，导致电池短路。结果，锂硫电池只能持续数十次循环。
二丁基醚电解质可防止这些问题，即使在高温和低温下也是如此。他们测试的电池比典型的锂硫电池具有更长的循环寿命。研究团队还通过将硫阴极接枝到聚合物上来设计更稳定的硫阴极，可防止更多的硫溶解到电解液中。
下一步团队的研究工作将包括扩大电池化学成分、优化电池以使其在更高的温度下工作以及进一步延长循环寿命。
作者：张梦然 来源：科技日报
五
细菌代谢产物可用于制造喷气燃料
飞机燃油短缺是一些国家面临的问题。发表在近期《焦耳》杂志上的研究中，美国劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员发现，常见的细菌代谢过程产生的一种环丙烷分子可用于制造喷气燃料，这种生物合成过程产生的燃料或可成为传统燃料的替代品。
论文主要作者、丹麦技术大学-生物可持续发展中心的微生物学家巴勃罗·克鲁兹-莫拉莱斯说，当喷气燃料被点燃时，它会释放出大量的能量，科学家们认为，肯定有一种方法可以复制这种方式，而不需要等待数百万年才能形成新的化石燃料。
此次，研究人员想要合成一种能够产生大量能量的分子，它被称为Jawsamycin。该词中的Jaws来源于电影《大白鲨》，因为这种新的分子有类似咬痕的凹痕，是由一种链霉菌产生的。
克鲁兹说：“这个配方已经存在于自然界中了。这种锯齿状的环丙烷分子是细菌吞噬葡萄糖时的自然新陈代谢产生的。当它们吃糖或氨基酸时，细菌会分解它们，并将它们转化为碳-碳键的构成原料。”
环丙烷分子之所以有易燃特性，是由于环丙烷三个碳原子以三角形排列的环。三角形会使化学键弯曲，而这种张力需要能量才能产生。
研究确定聚酮合酶是负责构建这些高能环丙烷分子的酶。研究人员在链霉菌宿主中导入迭代型聚酮合酶后，实现了脂肪酸的产生，然后，通过脂肪酸的酯化反应获得了燃料。
聚酮合酶是制造有机化学的终极生物工具，细菌产生的燃料很像生物柴油，需要对其进行处理，使其能够在低于燃烧脂肪酸所需的温度下点燃，点燃时它的威力将足以将火箭送入太空。
克鲁兹表示，如果能用生物制造飞机和火箭的燃料，将是一种化石燃料的替代方案，为实现可持续发展提供了新的可能性。
作者：张佳欣 来源：科技日报
转自： 建强伟业科研服务
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