【生物医疗】生物学家“穿越时空”超30亿年 破解细胞蛋白质合成机制的重要部分；酶进化研究揭示了生物圈...

▼

1. 生物学家“穿越时空”超30亿年 破解细胞蛋白质合成机制的重要部分

2. 酶进化研究揭示了生物圈早期的氧合作用

3. 美国CDC称散养鸡是最新一轮沙门氏菌感染的背后原因

4. 新研究显示口罩很大程度上能有效限制COVID-19的传播

关注视频号，发现更多精彩

01

生物学家“穿越时空”超30亿年 破解细胞蛋白质合成机制的重要部分

乌普萨拉大学的一个研究小组成功地研究了 '翻译因子'--细胞蛋白质合成机制的重要组成部分，这种机制已持续了几十亿年。通过研究这些古老的 '复活'因子，研究人员能够确定它们比现在的、更专业的对应物具有更广泛的特性。

为了生存和生长，所有细胞都包含一个内部的蛋白质合成工厂。这由核糖体和相关的翻译因子组成，它们一起工作以确保复杂的蛋白质生产过程顺利进行，但直到现在科学家们还不知道这个过程是如何演变的。

发表在《分子生物学与进化》杂志上的这项新研究，将细胞和分子生物学系的Suparna Sanyal教授领导的研究小组带入了一个回到过去的史诗般的旅程。之前发表的一项研究使用了一种特殊的算法来预测一种重要的翻译因子的祖先的DNA序列，这种翻译因子被称为热不稳定延长因子，或EF-Tu，可以追溯到数十亿年前。乌普萨拉研究小组利用这些DNA序列复活了古老的细菌EF-Tu蛋白，然后研究其特性。

研究人员查看了EF-Tu进化史上的几个节点。他们创造的最古老的蛋白质大约有33亿年历史。

Suparna Sanyal是乌普萨拉大学细胞和分子生物学系的教授

'看到祖先的EF-Tu蛋白与地球上相应时间段的地质温度相匹配，这很令人惊讶。'Suparna Sanyal说：'30亿年前的天气要暖和得多，这些蛋白质在70°C时甚至功能都保持良好，而3亿年前的蛋白质只能承受50°C。'

研究人员能够证明古代的延伸因子与各种类型的核糖体兼容，因此可以被归类为'万能钥匙'，而它们的现代后代则已经进化为履行更专一的任务。虽然这使它们更有效率，但它们需要特定的核糖体才能正常运作。研究结果还表明，核糖体可能是在其他相关翻译因子之前进化出了它们的RNA核心。

'我们现在知道蛋白质合成是如何进化到这一点的，这使得我们有可能对未来进行建模。如果翻译因子已经进化到了这样的专业化水平，那么将来会发生什么，例如在新的突变情况下？'Suparna Sanyal提出了这样的问题。

研究人员已经证明有可能重新创造这种古老的蛋白质，而且极其古老的翻译因子与许多不同类型的核糖体配合得很好，这一事实表明，这一过程对蛋白质制药研究具有潜在的兴趣。如果事实证明，蛋白质合成的其他古老成分也是通用的，那么将来就有可能利用这些古老的变种，用非天然或合成成分来生产治疗性的蛋白质。

02

超百岁老人的DNA揭示了人类长寿的线索

通过研究105岁以上老人的基因组，一个国际研究小组发现了几个似乎与人类长寿有关的遗传因素--它们的核心是人体修复自身DNA的能力。当今世界的平均预期寿命是72岁，但许多人的寿命长达几十年。研究表明，遗传学在人类长寿中发挥了作用，但我们并不确切知道是什么让一些人比其他人活得更久。

不过，如果我们能够弄清楚原理，也许能够利用这些知识来对抗衰老，让更多人有机会活得更久。在一项对的人类长寿的研究中，研究人员对81名半百岁老人和超百岁老人（分别为105岁和110岁以上的人）的基因组进行了排序，然后他们将其与平均年龄为68岁的36名健康人的基因组进行比较。

博洛尼亚大学的第一作者Paolo Garagnani在一份新闻稿中解释说：'这个年轻年龄组的人倾向于避免许多与年龄有关的疾病，因此代表了健康老化的最佳范例。'105岁以上组的人比年轻组的人更有可能拥有与更有效的DNA修复有关的五种常见基因变异。当研究人员将他们的结果与之前一项涉及300多名100岁以上的人的研究进行比较时，他们在该组中看到了相同的变异。

这些基因都是继承自父母的变体，但DNA在我们的一生中会发生变化。其中一些变化，被称为体细胞突变，发生在整个身体的特定细胞系中。这种突变与衰老有关，因此研究人员也想对他们的参与者进行测试--特别关注那些突变与癌症有关的基因。

研究人员发现老年组的人，尽管多活了三四十年，但在测试的七个基因中，有六个的突变积累远远少于年轻组的人。

在老年组中发现的基因变异表明，有些人只是天生具有使他们的身体在DNA修复方面更有效的基因，因而他们更有可能活得更长。

然而，这项研究并没有证明为什么老年组的人不太可能积累体细胞突变，可能是他们发现的特定DNA修复基因，也可能是其他原因。需要未来的研究来解决这个问题。

这项研究表明，人体自行抵御细胞损伤的能力在人类长寿中起着关键作用，可能为未来的衰老研究提供新的目标。

博洛尼亚大学的高级作者Cristina Giuliani告诉《新地图集》：'以前的研究表明，DNA修复是允许跨物种延长寿命的机制之一，在人类内部也是如此。'

03

美国CDC称散养鸡是最新一轮沙门氏菌感染的背后原因

美国疾病控制和预防中心发布了一项新的调查咨询，警告说散养的鸡很可能是另一次横跨数十个州的沙门氏菌大爆发的原因。据该机构称，有163份报告称有人因与这次爆发的沙门氏菌有关而患病。

截至5月20日，这次爆发包括43个州的患病报告；在这163个病例中，有34名病人因沙门氏菌感染而住院，不过没有死亡报告。

疾病预防控制中心指出，被感染的实际人数可能 '高得多'，因为大多数人都是自行恢复，从未寻求医疗护理。值得注意的是，CDC说，三分之一的报告疾病涉及五岁以下的儿童。

根据对一些患病者的采访，CDC表示，后院家禽，如鸭子和鸡可能是这次爆发的原因。健康的鸟类可以携带沙门氏菌病毒，并将其传播到更广泛的环境中；与这些鸟类或其栖息地接触的人可能会意外地感染病原体而患病。

与以前涉及后院鸡的沙门氏菌疫情一样，CDC详细介绍了人们可以做的几件事，以减少他们感染或传播病菌的风险，包括在接触鸡和在其环境中互动后洗手。此外，该机构还建议，不应允许五岁以下的孩子接触鸟类或其栖息地。

完整的预防措施清单，以及沙门氏菌感染症状，可以在CDC网站上找到：

https://www.cdc.gov/salmonella/backyardpoultry-05-21/index.html

04

新研究显示口罩很大程度上能有效限制COVID-19的传播

'不要忘记口罩'--尽管现在大多数人都遵循这一建议，但专业人士对口罩的有效性表达了自己的意见。由德国美因茨的马克斯·普朗克化学研究所的研究人员领导的一个国际团队使用观察数据和模型计算来回答开放性问题。

该研究显示，在哪些条件下，口罩以何种方式实际降低了个人和人群平均感染COVID-19的风险，并有助于缓解传染病大流行。在大多数环境和情况下，即使是简单的外科口罩也能有效减少SARS-CoV-2的传播和COVID-19的感染数量。然而，在空气中病毒浓度可能很高的环境中，如医疗环境和密集的室内空间，应使用过滤效率更高的口罩（N95/FFP2），并与其他防护措施相结合，如加强通风。

口罩是防止传染性呼吸道疾病在空气中传播的最简单、最容易使用和最有效的措施之一，但其对COVID-19的作用仍有争议。一些早期的调查发现，口罩在某些条件下显然是无效的。另一些则发现功效很高，但对研究结论明显的矛盾和不一致的情形，并没有专业人士给出一个解释。

来自马克斯-普朗克化学研究所（MPIC）、美因茨约翰内斯-古腾堡大学医学中心和柏林夏里特大学的研究人员与来自中国和美国的合作伙伴一起，利用观察数据和一种新型的空气传播病毒暴露定量模型，阐明了口罩的功效如何取决于空气传播病毒浓度的特征机制。

'对于SARS-CoV-2的空气传播，我们发现通常只是呼出的呼吸道颗粒中的一小部分含有病毒。大多数环境和接触者是在病毒有限的条件下，其中口罩，包括简单的外科口罩，对防止COVID-19的传播有很高的功效，'普朗克研究所的一个Minerva研究小组的负责人Yafang Cheng 解释说。'我们的研究提供了对人口平均口罩功效的详细和新颖的机制理解，这解释了为什么戴口罩的人口比例较高的地区能更好地控制传染病大流行'。

然而，在病毒丰富、感染概率高的室内环境中，需要更先进的口罩（N95/FFP2）和其他防护设备来防止空气传播。口罩功效对空气中病毒浓度的强烈依赖性突出了将口罩与其他保护措施（如通风和距离）相结合以保持低感染概率的重要性。

柏林夏里特大学肺病学研究领域负责人Christian Witt说：'高效口罩与其他保护措施的结合对医院、医疗中心和其他室内环境尤为重要，因为高危病人可能遇到高浓度的病毒。口罩仍将是预防SARS-CoV-2病毒感染的重要保护措施--即使是接种疫苗的人，特别是当接种疫苗提供的保护随着时间的推移而减少的时候'。

'我们将保护措施的有效性与感染概率和基本繁殖数联系起来的方法和结果适用于广泛的呼吸道病毒和疾病，包括冠状病毒、鼻病毒和流感。它们也可用于评估口罩和其他预防措施对SARS-CoV-2的新的和更具传染性的突变体的功效。' MPIC的研究小组负责人Hang Su说。'我们的调查还表明，气溶胶传播不一定会像麻疹那样导致非常高的繁殖数量，而且相对较低的繁殖数量并不排除空气传播的可能性'。

此外，该研究表明，高度依从性和正确使用口罩对于确保其在减少COVID-19的繁殖数量方面的有效性是多么重要。为了控制疫情不再持续，外科口罩至少需要60-70%的遵守率（N95/FFP2口罩为40%）。对于传染性更强的SARS-CoV-2变种，数字只会更高，这再次强调了口罩应与其他保护措施相结合，如通风和保持距离，以减少感染。

Science视频号