《科学》

上位性漂移导致蛋白质进化可预测性逐渐降低

美国芝加哥大学Joseph W. Thornton团队发现，上位性漂移导致蛋白质进化中可预测性的逐渐降低。这项成果发表于近日出版的《科学》。

研究人员使用系统发育深度突变扫描来测量一系列祖先和现存类固醇受体 DNA 结合结构域中，每个可能的氨基酸突变的功能效应。在7亿年的进化过程中，上位性相互作用导致大多数突变效应与它们的初始效应，以及它们的进化可及性窗口瞬时打开和关闭变得不相关。大多数效应逐渐变化且没有偏差，其速率随时间基本保持不变，表明由许多弱上位相互作用引起的中和过程。

研究结果表明，蛋白质序列漂移不可避免地会陷入偶然性和不可预测性，但如果有足够的系统发育和实验数据，该过程在统计学上是可预测的。

据悉，上位性相互作用可以使进化的结果不可预测，但没有全面的数据可以说明随着蛋白质序列的进化，突变效应的变化程度和时间动态。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/science.abn6895

《自然—方法学》

空间转录组数据的排列和整合

美国普林斯顿大学Benjamin J. Raphael团队研究提出了一种用于空间转录组数据的排列和整合的新方法。这一研究成果近日在线发表于《自然—方法学》。

研究人员介绍了一种PASTE的方法，用来排列和整合多个相邻组织切片的空间转录组学（ST）数据。PASTE使用最佳传输公式来计算切片的成对排列，该公式模拟转录相似性和点之间的物理距离。PASTE进一步组合，成对对齐以构建组织的堆叠3D对齐。另外，PASTE可以将多个ST切片集成到一个一致性切片中。

研究人员表明，在模拟和真实的ST数据中，PASTE都能准确地将相邻切片上的点对齐，展示了同时使用转录相似性和空间信息的优势。他们进一步表明，与分析单个ST切片或忽略空间信息的现有方法相比，PASTE集成切片提高了细胞类型和差异表达基因的识别。

据了解，ST能够用来测量组织切片中数千个点的mRNA表达，同时也记录每个点的二维（2D）坐标。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41592-022-01459-6

《细胞—代谢》

禁食通过酮体信号进入高弹性深静息状态

美国斯坦福大学医学院Thomas A. Rando团队研究发现，禁食通过酮体信号诱导肌肉干细胞进入高弹性深静息状态。相关成果近日在线发表于《细胞—代谢》。

研究人员报告说，禁食会减缓肌肉修复，无论是在禁食立马结束后，还是在多天的再进食后。他们表明，无论是在禁食或生酮饮食期间内源性产生的酮症，还是外源性给予的酮症，都能促进肌肉干细胞（MuSCs）的深度静息状态。尽管深度静息的MuSC不太容易被激活，减缓了肌肉细胞再生，但它们在面临细胞压力时显著提高了存活率。

此外，研究人员表明，酮体特别是β—羟基丁酸，通过非代谢机制直接促进MuSC深度静息。他们发现β—羟基丁酸盐在MuSCs中起到HDAC抑制剂的作用，导致HDAC1靶蛋白p53的乙酰化和活化。最后，他们表明p53激活有助于在禁食期间观察到深度静息和恢复力的增强。

据介绍，短期禁食有利于多种组织类型的再生。然而，禁食对肌肉再生的影响在很大程度上是未知的。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.cmet.2022.04.012

《细胞—干细胞》

科学家发现肌肉干细胞响应损伤的分子开关

美国西奈山伊坎医学院Robert S. Krauss团队发现，损伤反应性Rac-Rho GTP酶开关通过快速细胞骨架重塑驱动肌肉干细胞的激活。这一研究成果近日在线发表于《细胞—干细胞》。

通过结合体内和体外的方法，研究人员发现，静止的骨骼肌干细胞（MuSC）具有精心设计的、由Rac GTP酶促进的细胞质突起，这会通过Rho/ROCK信号的上调对损伤作出反应，进而促进突起回缩并推动下游的激活事件。这些早期事件涉及快速的细胞骨架重排，并且不依赖于外源性生长因子而发生。这种机制在广泛的造血干细胞激活模型中是保守的，包括损伤、疾病和遗传性静止期的丧失。

这些结果重新定义了MuSC的激活，并提出了一个核心机制，即静止的干细胞启动对损伤的反应。

据介绍，许多组织都有静止的干细胞，在受伤时被激活，随后增殖和分化以修复组织损伤。然而，干细胞感知损伤并从静止状态过渡到激活的机制在很大程度上仍是未知的。常驻MuSC是肌肉再生和修复的重要协调者。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.stem.2022.04.016