《实验室开发出新颖的方法来研究声学定向动物的声音识别》

  • 来源专题:可再生能源
  • 编译者: pengh
  • 发布时间:2019-09-23
  • 如果您在这些夏夜里在外面闲逛,您可能会听到现场field发出的叫喊声。雄产生这些歌曲以吸引他们的同伴,但它们也可能引起听觉上定向的寄生虫蝇的注意。苍蝇Ormia ochracea已经进化出方向敏感的耳朵,可以监听田的通讯信号。被这些苍蝇寄生的几乎要死。这些苍蝇如何识别音乐,以及whether是否可以改变自己的情歌以避免寄生虫。

    由Norman Lee博士与圣奥拉夫学院学生Alexander Kirtley '19,Isaiah Pressman '19和Karina(Kari)Jirik '20以及多伦多大学合作者Dean Koucoulas和Andrew C. Mason博士合作进行的一项新研究展示了一种可用于研究O.ochracea中歌曲识别的新颖方法。他们的工作是作为一个特别研究主题的一部分而发表的,该主题名为“敌人如何塑造通信系统:避免逃避掠食者和寄生虫的猎物的感官策略”,在生态与进化前沿杂志中进行了介绍。

    这种方法依赖于使用新开发的性能指标和跑步机系统来衡量果蝇对不同板球歌曲的反应程度。

    “这是一个令人振奋的进步,因为该方法可广泛应用于更好地理解窃听敌人中歌曲识别,信号识别,学习和记忆以及其他听觉感知现象的感官基础,” St生物学助理教授李说。奥拉夫“反过来,这将使我们能够评估行为策略的有效性以及猎物或宿主为减轻死亡风险而可能采取的通信信号的设计。”

    圣奥拉夫学院的Lee Lab神经系统和行为研究所将采用这种新方法来揭示草的不同地理种群如何进化,以识别和偏爱特定物种的,而的主要变化是声脉冲的时空分布。时间模式识别是许多与声音信号(包括人类语音)进行通信的动物共同承担的常见感官处理任务。研究O菜中的时间模式识别可能会提供有关信号识别中涉及的一般听觉系统功能的见解。

    Lee认为,通过为工程师提供对自然界如何解决常见听力挑战(例如识别时间模式声音)的见解,可以利用他对骨听虫的研究来帮助改善人类的听力。 工程师们依靠仿生技术来设计基于O骨蛇耳的微型麦克风,希望将这些麦克风用于制造定向助听器。

    Lee说:“了解听觉系统已经发展为评估识别突出声音而设计的信号特征,可以帮助工程师改善在助听器技术中实施的信号处理策略。”

    ——文章发布于2019年9月20日

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    • 编译者:黄翠
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    • 癌症是一种非常复杂的疾病,但是它的定义是相当简单的:细胞发生异常和不受控制地生长。如今,在一项新的研究中,来自美国罗彻斯特大学的研究人员鉴定出一种新的方法来潜在地延缓快速生长的细胞(fast-growing cell)的方法。快速生长的细胞是所有癌症的典型特征。这一发现是在实验室中针对肾癌细胞和宫颈癌细胞取得的,离在人体中的应用还有较长的路要走。但是它可能在未来成为治疗方案开发的基础。相关研究结果发表在2017年5月26日的Science 期刊上,论文标题为“Tudor-SN–mediated endonucleolytic decay of human cell microRNAs promotes G1/S phase transition”。论文通信作者为罗彻斯特大学医学与牙医学院RNA生物学中心主任Lynne E. Maquat博士。 癌症:细胞周期发生差错 所有细胞都经历“细胞周期”,即发生的一连串事件导致细胞有序生长和分裂。在癌症中,细胞周期发生紊乱:细胞不停止地分裂,侵入周围的组织。 这些研究人员鉴定出一种被称作Tudor-SN的蛋白在细胞周期的准备阶段(即细胞为发生分裂作出准备所花费的时间)中发挥着重要的作用。当他们利用基因编辑技术CRISPR-Cas9剔除细胞中的这种蛋白时,细胞花费更长的时间为分裂做好准备。Tudor-SN丢失延缓细胞周期。 论文共同第一作者、罗彻斯特大学医学与牙医学院生物化学与生物物理学系、RNA生物学中心助理教授Reyad A. Elbarbary博士(在Maquat实验室开展研究)说,“我们知道相比于健康的细胞,Tudor-SN在癌细胞中更加丰富,而且我们的研究提示着靶向这种蛋白可能抑制快速生长的癌细胞。” Elbarbary补充道,现存的阻断Tudor-SN的化合物可能是开发一种疗法的良好候选物。 给细胞生长踩刹车 Maquat团队发现Tudor-SN通过控制微小核糖核酸(microRNA, 也译作微RNA, miRNA)来影响细胞周期。miRNA能够微调上千种人基因的表达。 当将Tudor-SN从人细胞中剔除时,几十种miRNA的水平上升了。提高这些miRNA的水平抑制促进细胞生长的基因的表达。通过让这些基因处于“开关”状态,细胞更加缓慢地从这种准备阶段进入到细胞分裂阶段。 Maquat注意到,“鉴于癌细胞具有缺陷的细胞周期,寻找参与细胞周期的因子是开发癌症治疗的一种有前景的方法。” Maquat为靶向Tudor-SN来治疗和阻止癌症的方法申请了专利。下一步的研究包括理解Tudor-SN如何与其他的分子和蛋白协同发挥作用,这样科学家们能够鉴定出靶向它的最为合适的药物。
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    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2018-08-25
    • CRISPR/Cas9基因编辑技术可能有朝一日治疗目前被认为是无法治愈的疾病。负责切除致病性的DNA片段的Cas9蛋白长期留在体内是不安全的。这就是为什么科学家们正在寻找方法来缩短这种蛋白在消除它的靶标后停留在体内的时间。为了这个目的,在一项新的研究中,来自美国桑迪亚国家实验室的研究人员开发出首个同类型的测试方法,它能够廉价地快速准确地筛选数千种分子是否能够有效地关闭这种DNA切割蛋白。相关研究结果近期发表在Analytical Chemistry期刊上,论文标题为“Versatile High-Throughput Fluorescence Assay for Monitoring Cas9 Activity”。 DNA切割:我们如今能够观察它 CRISPR/Cas9基因编辑技术是建立在细菌的免疫系统之上的。通过使用一种俗称为CRISPR的系统,细菌能够保存来自入侵病毒的DNA片段。当病毒再次发起攻击时,Cas9蛋白经向导RNA(gRNA)招募后结合、切割和破坏病毒DNA。 科学家们如今能够像分子剪刀那样利用Cas9和gRNA移除发生突变的DNA序列,并能够校正遗传疾病。这为治疗从癌症到遗传疾病(如肌肉萎缩症和囊性纤维化)到病毒感染(如埃博拉病毒)等各种疾病打开了大门。 然而,Cas9在切割它的靶标后在体内停留的时间越长,就越有可能找到并切割不应被切割的类似DNA片段,这可能导致疾病。 找到在Cas9完成它的预定任务后能够关闭它的化学物的第一步是开发发现这些化学物的工具。桑迪亚国家实验室生物化学家Kyle Seamon解释道,他们开发出的这种测试方法将两种化学物放在一个DNA片段的两条相反的链上。在一条DNA链上,这种测试方法添加一个发出光线的荧光团(第一种化学物),而在另一条DNA链上,它添加一个吸收这个荧光团发出的光线的猝灭剂(第二种化学物)。 接下来,这种测试方法添加了一种潜在的Cas9抑制剂。如果这种抑制剂不起作用,那么Cas9将切割这个DNA片段,将这个荧光团与这个猝灭剂分离开来,从而使得这种测试方法在30分钟内发出明亮的光线。如果这种抑制剂有效地发挥作用,那么这种测试方法将不会发光。 不过在这种测试方法能够给出这种最终结果之前,这些研究人员必须添加一种能够导致Cas9从DNA上释放下来的化学物。Seamon说,“Cas9与DNA之间结合得非常紧密,即便DNA已被切割,它也会将切割后的DNA保持在一起。它不会放手。” 由于这个原因,很少有人开发出Cas9测试方法来测试DNA切割,而且也已存在的测试方法并不能够用于高通量应用中。这种新的测试方法一次可筛选一到两种化学物。通过这种方法,这些研究人员迄今为止已能够筛选将近20万种化学物抑制Cas9的能力,并鉴定出6种具有抑制效果的化学物。 继续寻找'关闭开关' 制药行业和农业行业对让基因编辑更安全非常感兴趣,而且世界各地的科学家们正为此采取多种方法。 天然存在的抗CRISPR是小蛋白。然而即便是小蛋白分子也是比较大的,因此如果不借助于单独的化学载体(如纳米颗粒),它们就不能被运送到细胞中进行治疗。鉴于蛋白运送,特别是抗CRISPR运送,是一个重要的生物技术目标,桑迪亚国家实验室的科学家们已集中精力开发能够将大分子运送到细胞中而不会引起任何不良反应的颗粒。 通过以各种方式寻找Cas9抑制剂,这些研究人员希望增加找到无副作用且可在小鼠和人体临床试验中制造和使用的抑制剂的可能性。当前,这些测试方法仅能够在体外的试管中开展。有朝一日,他们希望这些抑制剂将在世界各地的医生办公室中找到,同时开发出简单的治疗方法来治疗之前被认为是无法逆转的疾病。