生物评论周报第215期:Science揭示声音镇痛的神经机制

1、Science:揭示声音镇痛的神经机制

2022年7月8日,来自国科学技术大学生命科学与医学部张智团队与美国国立卫生研究院刘元渊团队以及安徽医科大学陶文娟团队共同合作在《科学》杂志上发表了标题为”Sound induces analgesia through corticothalamic circuits.“的研究成果,发现在声音镇痛的神经环路机制方面取得进展。

据介绍,声音(包括音乐和噪音)可以减轻人类的疼痛,但潜在的神经机制仍然未知。

声音镇痛的神经机制

fig 1|

研究人员发现声音在小鼠中的镇痛作用取决于相对环境噪声约5分贝的声强差 (SNR),因此建立了声音镇痛的小鼠模型。 病毒追踪、显微内窥镜钙成像和自由移动小鼠的多极记录表明,低信噪比声音抑制了从听觉皮层 (ACxGlu) 到丘脑后核 (PO) 和腹后核 (VP) 的谷氨酸能输入。ACxGlu→PO 和 ACxGlu→VP 回路的光遗传学或化学遗传学抑制分别模拟了发炎的后爪和前爪中的低SNR声音诱导的镇痛作用。这两个环路的人工激活消除了声音诱导的镇痛作用。

他们的研究通过破译听觉系统在疼痛处理中的作用,揭示了声音促进镇痛背后的皮质丘脑回路。

 

(评论:揭示了与环境噪音的声强差对声音缓解疼痛至关重要,揭示声音镇痛的精细神经环路机制,为靶向感知觉系统刺激调控疼痛行为提出了新思路。)

文章来源:

Hong, Benke, Grzech, Dagny et al, Sound induces analgesia through corticothalamic circuits.

DOI: abn4663,Science:最新IF:41.037

 

2、Nature:士的宁Strychnine)的生物合成途径

2022年7月6日,来自德国马普化学生态研究所Sarah E. O’Connor团队在《自然》杂志上发表了标题为”Biosynthesis of strychnine“的研究成果,士的宁(Strychnine)的生物合成。

据介绍,士的宁(Strychnine)是一种天然产物,通过分离、结构解析和合成工作,塑造了有机化学领域。目前,士的宁因其强大的神经毒性而被用作控制啮齿动物的杀虫剂。士的宁的多环结构激发了化学家们开发新的合成转化和和获取这种分子支架的策略,但植物是如何创造这种复杂结构的仍是未知的。

 

士的宁(Strychnine)的生物合成途径

fig 2| 达波灵、士的宁和马钱子碱的完整生物合成途径

 

研究人员报告了士的宁的生物合成途径,以及相关的分子马钱子碱(brucine)和达波灵碱(diaboline)。

此外,研究人员从上游中间体成功地再现了烟草中士的宁、马钱子碱和达波灵碱的生物合成,从而表明,现在可以通过代谢工程方法来利用这类复杂的、具有药理活性的化合物。

 

(评论:不仅是揭示植物中士的宁和马钱子碱生物合成的完整途径。同时,为马钱子类生物碱衍生物的异源生产提供了遗传基础,对合成生物学提出了新的挑战。)

文章来源:

Hong, Benke, Grzech et al,Biosynthesis of strychnine,DOI: 10.1038/s41586-022-04950-4,Nature,最新IF:43.07

 

3、Nature:人类性腺发育的单细胞路线图

2022年7月6日,来自英国威康桑格研究所Roser Vento-Tormo小组在《自然》杂志上发表了标题为”Single-cell roadmap of human gonadal development.“的研究成果,绘制出人类性腺发育的单细胞路线图。

Fig. 1

fig 3|人类和小鼠性腺和性腺外组织单细胞图谱

 

据介绍,性腺发育是一个复杂的过程,包括性别的确定,然后是不同的成熟,变成睾丸或卵巢。历史上,有限的组织可及性、缺乏可靠的体外模型以及人类和小鼠之间的关键差异阻碍了人们对人类性腺发育的了解,尽管它在性腺状况和不孕不育中具有重要意义。

 

通过使用单细胞和空间转录组学、染色质可及性检测和荧光显微镜的组合,研究人员生成了第一和第二孕期人类性腺的综合图谱。通过对小鼠同等发育阶段的分析,研究人员提取了控制生殖细胞和体细胞系发育的人类特异性调控方案。在这两个物种中,研究人员定义了在性别特化时存在的体细胞状态,包括双能的早期支持群体,在雄性中,它上调睾丸决定因子SRY和sPAX8s,一个位于性腺-小肠界面的性腺系。

在雌性中,研究人员解析了产生第一和第二波颗粒细胞的细胞和分子事件,这些细胞将发育中的卵巢分隔开来以调节生殖细胞的分化。在雄性中,研究人员确定了人类SIGLEC15+和TREM2+的胎儿睾丸巨噬细胞,它们分别向发育中的睾丸索外部和内部的体细胞发出信号。这项研究提供了人类和小鼠性腺分化的全面时空图,可以指导体外性腺的发生。

 

(评论:)

文章来源:

Garcia-Alonso, Luz, Lorenzi et al, Single-cell roadmap of human gonadal development.DOI: 10.1038/s41586-022-04918-4,Nature:,最新IF:43.07

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