1、Cell：重大发现！剪接体抑制能够产生小鼠全能干细胞
2021年5月14日，来自北京大学杜鹏研究组在《细胞》杂志上发表了题为“Mouse totipotent stem cells captured and maintained through spliceosomal repression.“的研究结果，发现剪接体抑制能够产生小鼠全能干细胞。
Fig 1|来源cell
研究人员发现，小鼠胚胎干细胞（ESC）剪接体抑制能够驱动多能到全能状态的转换。使用剪接抑制剂Pladienolide B，研究人员可以在全能的ESC上实现稳定的体外培养，这在分子水平上与2细胞和4细胞卵裂球（被称为全卵裂卵球样细胞TBLC）相媲美。小鼠嵌合检测与单细胞RNA测序（scRNA-seq）结合表明TBLC具有强大的双向发育能力，可产生多种胚胎和胚外细胞谱系。
在机制上，剪接体抑制导致多能基因的广泛剪接抑制，而几乎不含短内含子的全能基因被有效剪接并转录激活。这项研究提供了一种捕获和维持全能干细胞的方法。
据了解，自建立第一株ESC以来，实现在功能和分子上与体内卵裂球相当的全能细胞体外培养仍具有巨大挑战性。
Highlights
- Spliceosomal repression reprograms pluripotent mouse ESCs to a totipotent state
- PlaB enables in vitroculture of TBLCs molecularly close to totipotent blastomeres
- TBLCs have robust bidirectional embryonic and extraembryonic differentiation potential
- Pluripotent and totipotent genes respond differentially to spliceosomal repression.
Summary
Since establishment of the first embryonic stem cells (ESCs), in vitro culture of totipotent cells functionally and molecularly comparable with in vivo blastomeres with embryonic and extraembryonic developmental potential has been a challenge. Here we report that spliceosomal repression in mouse ESCs drives a pluripotent-to-totipotent state transition. Using the splicing inhibitor pladienolide B, we achieve stable in vitro culture of totipotent ESCs comparable at molecular levels with 2- and 4-cell blastomeres, which we call totipotent blastomere-like cells (TBLCs). Mouse chimeric assays combined with single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) demonstrate that TBLCs have a robust bidirectional developmental capability to generate multiple embryonic and extraembryonic cell lineages. Mechanically, spliceosomal repression causes widespread splicing inhibition of pluripotent genes, whereas totipotent genes, which contain few short introns, are efficiently spliced and transcriptionally activated. Our study provides a means for capturing and maintaining totipotent stem cells.
（评论：此项研究首次建立了体外捕获和培养全能性干细胞的方法，而且令人惊奇的发现了揭示了剪接体在干细胞命运转变中的重要决定作用。因此，该成果不但对于早期胚胎发育相关的基础研究提供了新的体外研究体系，同时也为未来干细胞相关的临床医学研究提供了新型的发育潜能极高的“种子细胞”来源。）
文章来源：
Hui Shen, Min Yang, Shiyu Li, Mouse totipotent stem cells captured and maintained through spliceosomal repression. DOI: 10.1016/j.cell.2021.04.020, Cell：最新IF：36.216
2、《科学》：建立植物表皮细胞壁复杂力学的模型
2021年5月14日，来自美国宾州州立大学Daniel J. Cosgrove团队在国际学术期刊《科学》发表了题为“Molecular insights into the complex mechanics of plant epidermal cell walls.“的研究论文，研究人员建立植物表皮细胞壁复杂力学的模型。
Fig 2 | 植物初生细胞壁的CGMD模型的组装
研究人员试图通过开发基于聚合物物理学的粗粒度模型来阐明纤维素和基质多糖的机械作用，该模型概括了表皮细胞壁的组装和拉伸力学等方面。在模型中，简单的非共价结合相互作用产生类似于原代细胞壁的捆绑纤维素网络，并具有超过弯曲阈值的应力依赖性弹性、刚度和可塑性。可塑性源自在对齐的纤维素网络中的原纤维-原纤维滑动。该物理模型提供了对植物力学生物学基本问题的定量见解，并揭示了将刚度与弯曲和可扩展性相结合的生物材料设计原理。
据介绍，植物已经进化出了复杂的基于纳米原纤维的细胞壁，用于满足各种生物学和物理上的限制。长期以来，如何解决强度和可扩展性如何从不断增长的细胞壁的纳米尺度到中尺度尺度的组织中出现的问题。
（评论：科研人员根据对洋葱表皮的观察建立了一个计算模型，描述了这些复杂的空间变化如何支配细胞壁力学。这些结果为设计多功能纤维材料的方法提供了参考。）
文章来源：
Yao Zhang, Jingyi Yu et al, Molecular insights into the complex mechanics of plant epidermal cell walls. DOI: 10.1126/science.abf2824, Science：最新IF：41.037
3、Nature Biotechnology：新方法可解析染色质可及性的遗传决定因素
2021年4月29日，来自美国纽约大学Neville E. Sanjana研究组在学术期刊《自然—生物技术》发表了题为“Profiling the genetic determinants of chromatin accessibility with scalable single-cell CRISPR screens.“的研究论文，研究人员利用可扩展的单细胞CRISPR筛选解析染色质可及性的遗传决定因素。
Fig 3| CRISPR-sciATAC工作流程
研究人员报道了一种用于转座酶可及性染色质的CRISPR单细胞组合索引测定法（CRISPR–sciATAC），可将遗传扰动与大量细胞中全基因组的染色质可及性联系起来。在人类骨髓性白血病细胞中，研究人员将CRISPR–sciATAC应用于105个染色质相关基因，从而产生约30,000单细胞的染色质可及性数据。研究人员将特定染色质重塑因子的丢失与全局可及性以及单个转录因子（TFs）结合位点的变化联系起来。
例如，研究人员表明H3K27甲基转移酶EZH2的丢失会增加参与胚胎发育异染色区的可及性，并触发HOXA和HOXD簇中基因的表达。在调控位点的亚群中，研究人员还分析了染色质重塑因子丢失后核小体间距的变化。CRISPR-sciATAC是一种高通量单细胞方法，可用于研究正常状态和疾病状态下遗传扰动对染色质的影响。
（评论：CRISPR筛选已用于将遗传扰动与基因表达和表型的变化联系起来。）
文章来源：
Noa Liscovitch-Brauer, Antonino Montalbano et al, Profiling the genetic determinants of chromatin accessibility with scalable single-cell CRISPR screens. DOI: 10.1038/s41587-021-00902-x, Nature Biotechnology：最新IF：31.864
