科学家揭开蚊子如何闻到人类气味的神秘面纱

科学家揭开蚊子如何闻到人类气味的神秘面纱在各种蚊子传播的疾病之间，最明显的是疟疾，每年有近一百万人的死亡可以追溯到简单的蚊子叮咬。因此，遏制蚊子和人类之间的致命吸引力是一个重要的公共卫生优先事项。不幸的是，迄今为止，试图通过干扰蚊子如何接收我们的气味来做到这一点的尝试已被证明是徒然的。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1330067.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1330067.htm

蚊子是如何找到人类的？科学家揭开背后的秘密

蚊子是如何找到人类的？科学家揭开背后的秘密无论是蚊香液、蚊香、驱蚊水，在夏天人类必然要面对的是蚊子的侵扰。那么这些蚊子是如何找到我们的呢？现在研究人员发现了背后的秘密。人类散发出一种由体味、热量和二氧化碳组成的独特气味，这种气味虽然因人而异，但是蚊子利用它追踪人类。虽然大多数动物都有一组特定的神经元来检测每种类型的气味，但蚊子可以通过几种不同的途径来接收气味。该研究发表在科学杂志《细胞》上。该研究的主要作者之一，来自波士顿大学生物学助理教授MegYounger说：“结果表明和目前已知的其他动物相比，蚊子对它们所遇到的气味进行编码的方式是不同的”。研究小组随后检查了蚊子触角中的气味受体，这些受体与漂浮在环境中的化学物质结合，并通过神经元向大脑发出信号。Younger表示：“我们假设蚊子会遵循嗅觉的中心教条，即每个神经元只表达一种类型的受体。但结果和预期相反，同一个神经元中不同受体可以对不同的气味做出反应”。这意味着失去一个或多个受体并不影响蚊子对人类气味的接收能力。研究人员说，这种备份系统可能已经进化为一种生存机制。Younger说：“埃及伊蚊专门叮咬人类，据说它们之所以进化成这样，是因为人类总是靠近淡水，因此蚊子在淡水中产卵。”研究人员说，最终，了解蚊子的大脑如何处理人类的气味可以用来干预叮咬行为，减少蚊子传播的疾病的传播，如疟疾、登革热和黄热病。Younger表示：“控制蚊子的一个主要策略是把它们吸引到诱捕器中，把它们从咬人的人群中清除出去。如果我们能够利用这些知识来了解人类的气味在蚊子的触角和大脑中是如何体现的，我们就可以开发出比人类更吸引蚊子的混合剂。我们还可以开发针对那些检测人类气味的受体和神经元的驱虫剂”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1306477.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1306477.htm

科学家用最先进的成像技术揭开细胞结构的神秘面纱

科学家用最先进的成像技术揭开细胞结构的神秘面纱沿纵轴切开并从上方观察的人类中心粒模型。图片来源：©CentrioleLab这种细胞器对细胞骨架的组织至关重要，在功能障碍的情况下与某些癌症、脑部疾病或视网膜疾病有关。这项发表在《细胞》（Cell）杂志上的研究成果阐明了中心粒组装的复杂性。它还为研究其他细胞器开辟了许多新途径。细胞器的形成是按照连续的蛋白质招募事件的精确序列进行的。通过实时观察这种组装过程，可以更好地了解这些蛋白质在细胞器结构或功能中的作用。然而，要获得具有足够分辨率的视频序列来分辨如此复杂的显微元件，却面临着许多技术限制。为更好地观察细胞而充气中心粒尤其如此，这个尺寸不到500纳米（千分之五毫米）的细胞器由大约100种不同的蛋白质组成，分为六个亚结构域。直到几年前，人们还无法看到中心粒结构的细节。联合国大学理学院分子和细胞生物学系联合研究主任保罗-吉夏尔（PaulGuichard）和维吉妮-哈梅尔（VirginieHamel）的实验室利用膨胀显微镜技术改变了这一局面。这项尖端技术可以使细胞及其成分在不变形的情况下逐渐膨胀，这样就可以使用传统显微镜以极高的分辨率对它们进行观察。以如此高的分辨率获取中心粒图像可以确定蛋白质在特定时间的确切位置，但却无法提供关于亚结构域或单个蛋白质出现顺序的信息。该研究的第一作者、前联合国工程师学会研究和教学人员MarineLaporte利用膨胀显微镜分析了一千多个中心粒在不同生长阶段的六个结构域中24种蛋白质的位置。重组图片，让它们运转起来"在这项非常繁琐的工作之后，我们进行了伪时间运动学重建。换句话说，我们能够将中心粒生物发生过程中随机拍摄的数千张图像按时间顺序排列起来，利用我们开发的计算机分析方法重建中心粒亚结构形成的各个阶段，"这项研究的共同负责人维吉妮-哈梅尔解释说。这种独特的方法结合了极高分辨率的膨胀显微镜和运动学重建，使我们能够首次建立人类中心粒的4D组装模型。保罗-吉夏尔总结说："我们的工作不仅加深了我们对中心粒形成的理解，还为细胞和分子生物学开辟了令人难以置信的前景，因为这种方法可以应用于其他大分子和细胞结构，研究它们在空间和时间维度上的组装。"编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427550.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427550.htm

科学家揭开可以让人造肉更多汁的秘密

科学家揭开可以让人造肉更多汁的秘密采用植物性肉类替代品的最大障碍之一是它们在食用时通常口感干燥、涩味重。以利兹大学的AnweshaSarkar教授为首的科学家团队正在率先改变植物蛋白的质地。他们正在努力改变人们对植物蛋白的感知，将其从粘稠、干燥的感觉转变为多汁、丰富的感觉，类似于脂肪。而他们在植物蛋白中添加的唯一物质就是水。植物蛋白微凝胶为了实现这种变化，科学家们通过一种叫做微溶胶的过程制造出了植物蛋白微凝胶。植物蛋白一开始是干的，质地粗糙，将其放入水中并加热。这改变了蛋白质分子的结构，使其聚集在一起，形成一个相互连接的网络或凝胶，将水困在植物蛋白质周围。然后对凝胶进行均质处理，将蛋白质网络分解成肉眼无法看到的微小颗粒。在压力下，就像被食用时一样，微凝胶会渗出水，产生类似于单一奶油的润滑效果。使用原子力显微镜进行分析后发现，植物蛋白微凝胶并没有凝结在一起，而是充满了水分。图片来源：利兹大学BenKew萨卡尔教授说："我们所做的是将干燥的植物蛋白转化为水合植物蛋白，利用植物蛋白形成蜘蛛网状，将水保持在植物蛋白周围。这就为口腔提供了急需的水分和多汁的感觉。利用食品行业目前广泛使用的技术，无需添加任何化学物质或制剂，就能制造出植物蛋白微凝胶。关键成分就是水。"重振消费者兴趣研究小组在科学杂志《自然通讯》（NatureCommunications）上发表了他们的研究成果，并表示植物蛋白的干燥度一直是"......消费者接受度的关键瓶颈"。有了这一突破，研究小组希望能重振消费者对植物蛋白的兴趣，鼓励人们减少蛋白质摄入对动物产品的依赖，而这是实现全球气候变化目标的必要步骤。每年食品生产产生的180亿吨二氧化碳当量中，一半以上来自动物产品的饲养和加工。研究人员说，蛋白质微凝胶"......为设计下一代健康、美味和可持续食品提供了一个独特的平台"。在整个研究过程中，研究小组对植物蛋白微凝胶的行为进行了数学建模，并坚信他们的方法会奏效。但是，在利兹工程与物理科学学院的原子力显微镜套件中产生的可视化效果证明了这一点。原子力显微镜是用一个微小的探针扫描分子表面，以获得分子形状的图像。这些图像相当于概念验证。植物蛋白质一开始是结块的，水合性很差。加入水后对其进行加热。蛋白质会改变形状，将水困在自身周围，形成凝胶。凝胶被分解成植物蛋白微凝胶，植物蛋白颗粒被水包围。图片来源：利兹大学BenKew萨卡尔教授补充说："看到原子力显微镜的图像是我们激动人心的时刻。可视化图像显示，蛋白质微凝胶基本呈球形，没有聚集或凝结在一起。我们可以看到独立间隔的植物蛋白微凝胶。我们的理论研究曾说过这是会发生的事情，但没有什么能比得上亲眼目睹这一切"。利兹大学食品科学与营养学院副教授、论文作者之一梅尔-霍姆斯博士说："这项研究揭示了现代食品技术所涉及的科学的独创性和深度，从蛋白质的化学性质、食物在口腔中的感知方式到对摩擦学--材料与口腔中感官细胞之间的摩擦--的理解。解决食品科学中的重大问题需要跨学科科学"。鉴于微凝胶的润滑性（类似于单一奶油的润滑性），这意味着它们可以用于食品加工业的其他用途，例如替代食品中被去除的脂肪，以开发更健康的食品。利兹大学食品科学与营养学院博士生、该项目的首席研究员本-邱（BenKew）说："这是一个非常了不起的发现。令人吃惊的是，在不添加一滴脂肪的情况下，微凝胶就具有类似于20%脂肪乳液的润滑性，我们是第一个报告这种情况的人"。"我们的实验数据得到了理论分析的支持，这也意味着我们可以开始在必须去除脂肪的食品中使用这些植物蛋白微凝胶，重新配制成更健康的下一代植物蛋白食品。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1386241.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1386241.htm

人工智能系统在识别气味方面比人类更胜一筹

人工智能系统在识别气味方面比人类更胜一筹当然，已经有电子鼻可以嗅出血细胞中的癌细胞，并对废水处理厂周围的空气进行评估，但真正由计算机驱动的嗅觉却一直难以实现。这也许是因为我们的鼻子有400个嗅觉受体，比视觉的4个受体和味觉的约40个受体多出许多。宾夕法尼亚大学莫奈尔化学感官中心的研究人员与Osmo公司（GoogleDeepMind的衍生公司）的同事们一起，领导了一项研究，创建了一个基于神经网络的系统，该系统可以分析气味分子，并用人类语言描述该分子应该是什么味道。该人工智能系统开发出了研究人员所称的"主要气味图"（POM）。"在嗅觉研究中[......]，是什么物理特性让空气中的分子在大脑中产生这样的气味一直是个谜。"但是，如果计算机能够辨别出分子的形状与我们最终如何感知其气味之间的关系，科学家们就可以利用这些知识来加深对我们的大脑和鼻子如何协同工作的理解。这些知识可以帮助研究人员开发出更好的驱蚊剂或除臭产品，以及其他可能的应用。为了训练该系统，研究小组向它输入了5000种气味物质的分子结构，以及一系列描述气味的描述，如"薄荷味"或"霉味"。研究小组还请来了15位专家组成员，让他们嗅出400种气味，并给他们55个词来描述每种气味。在测试中，人工智能系统的表现略好于小组成员。但还有一个更令人印象深刻的结果。"然而，最令人惊讶的结果是，该模型成功地完成了它没有接受过训练的嗅觉任务，"Mainland说。"让人大开眼界的是，我们从未训练它学习气味强度，但它仍能做出准确的预测"。接下来，研究人员利用该系统绘制了50万种从未被实际合成过的气味分子--研究小组表示，这项任务需要人类嗅闻70年才能完成。研究人员写道："神经科学的进步通常以神经回路支持的新世界地图的创建和发现来衡量。之所以能够做到这一点，是因为科学家们首先拥有了外部世界的地图，然后测量了大脑中的反应是如何随着刺激物在地图上的位置而变化的。这项研究提出并验证了以数据为驱动的人类嗅觉地图。我们希望这张地图能对化学、嗅觉神经科学和心理物理学研究人员有所帮助[......]成为研究嗅觉本质的新工具。"这项研究发表在《科学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380867.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380867.htm

科学家发现开发无副作用药物的新方法

科学家发现开发无副作用药物的新方法有趣的是，大约三分之一的现有药物都是通过控制这种蛋白质的活化来发挥作用的。日本研究人员现在揭示了一种通过引发受体细胞内区域形状变化来激活GPCR的新方法。这种新方法可以帮助研究人员设计出副作用更小甚至没有副作用的药物。如果说细胞膜就像奥利奥饼干夹心饼干，那么GPCR就像一条蛇，有七段在饼干夹心饼干表面穿来穿去。细胞外环是信息的收件箱。当信息分子与受体的细胞外侧结合时，会引发形状变化，激活G蛋白和连接在受体细胞内侧的ß-arrestin蛋白。就像分子中继一样，信息向下游传递并影响身体的各种过程。这就是我们的视觉、嗅觉和味觉，即对光、嗅觉和味觉信息的感觉。如果作用于GPCR的药物激活了多种信号通路，而不是特定的目标通路，就会产生不良副作用。因此，药物研发的重点在于激活细胞内的特定分子信号通路。从细胞内而不是细胞外激活GPCR可能是实现特异性的一种方法。但到目前为止，还没有证据表明，只有细胞内侧的GPCR可被直接激活，而无需细胞外侧的启动。以东京大学教授OsamuNureki及其实验室为首的研究小组发现了一种与骨代谢相关的GPCR，即人类甲状旁腺激素1型受体（PTH1R）的新的受体激活模式，而无需从细胞外侧进行信号转导。这项研究的作者、博士生小林一弘（KazuhiroKobayashi）说："了解分子机制将使我们能够设计出最佳药物。这种药物'有望治疗骨质疏松症'。"小林从大学本科开始就一直从事动物模型骨形成方面的研究。他说："针对PTH1R的骨质疏松症治疗需要严格的剂量，有行政限制，而且目前还没有更好的替代品。这促使他们的团队寻找针对甲状旁腺激素受体的更好的药物设计策略。"为了通过结构了解功能，他们使用冷冻电子显微镜揭示了与信息分子结合的PTH1R和G蛋白的三维结构。研究小组合成了一种名为PCO371的非肽信息分子，它与受体的细胞内区域结合，并直接与G蛋白亚基相互作用。换句话说，PCO371进入细胞后会激活受体。与PCO371结合的PTH1R结构可以直接稳定地调节PTH1R的胞内侧。而且，由于PCO371只激活G蛋白而不是ß-arrestin，因此不会产生副作用。它的这种特异性结合和受体激活模式使其成为目前缺乏口服药物配体的B1类GPCR（如PTH1R）潜在小分子药物的合适候选者。这类药物可作用于特定的分子通路，从而减少不良反应，减轻患者负担。这项研究的发现将有助于"开发治疗肥胖、疼痛、骨质疏松症和神经系统疾病等疾病的新药"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1373409.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1373409.htm