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bioRxiv 2026-06-15

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一项在秀丽隐杆线虫中进行的前向遗传学筛选,旨在寻找通过线粒体未折叠蛋白反应调节α-突触核蛋白诱导神经退行性变的基因。 Willicott, K. 2026-06-15 PDF α-突触核蛋白(α-syn)作为一种天然无序蛋白,其过表达会触发秀丽隐杆线虫线粒体未折叠蛋白反应(UPRmt)通路的慢性激活,并伴随多巴胺能(DAergic)神经退行性病变加重。将UPRmt主要转录调控因子atfs-1的功能缺失型突变引入α-syn转基因线虫后,可显著保护DA神经元免受α-syn诱导的损伤,表明补偿机制具有神经保护作用。我们以atfs-1功能缺失突变体为背景,在秀丽隐杆线虫中开展F3代正向遗传学筛选,旨在鉴定通过UPRmt信号调控α-syn表达DA神经元退行性病变的分子组分。通过检测纯合突变体增强的神经退行性表型,我们发现了多个独立等位基因。其中鉴定出编码组蛋白赖氨酸去甲基化酶(H3K27me3)jmjd-1.2和jmjd-3.1的新型无义突变等位基因,另一株系携带twk-14的无义突变。该基因编码哺乳动物中称为KCNK12的保守蛋白,通过介导被动背景钾离子漏电流来设定并稳定静息膜电位。为深入探究这些基因产物与DA神经退行性病变的关联,我们采用突变体分析和/或RNA干扰技术。在α-syn + atfs-1功能缺失背景下,分别敲低jmjd-1.2、jmjd-3.1或twk-14均可观察到DA神经退行性病变。这些结果证明:编码已知H3K27me3去甲基化酶的jmjd-1.2和jmjd-3.1,以及与人KCNK12同源但功能未明的twk-14基因产物,天然具有抵御α-syn神经毒性的保护作用。
利用皮质-肌肉相干性,深入了解感觉运动皮层中β振荡抑制的非聚焦性 Georgiev, C. 2026-06-15 PDF 在运动准备和执行过程中,常观察到13-30 Hz感觉运动区(SM1)β振荡的事件相关去同步化(ERD)。人体电生理测量表明,这种β ERD沿SM1具有广泛的地形分布,但目前尚无便捷方法量化其局灶性程度。本研究测试了一种方法,用于探究单侧躯体定位SM1区域运动诱发的β ERD如何影响邻近SM1区域的β振荡。36名受试者在保持右侧第一骨间背侧肌(FDI)次最大等长收缩的同时,执行右侧上臂运动。通过脑电图(EEG)评估左侧SM1上臂区域的β ERD,并通过SM1脑电信号与静止等长收缩的右侧FDI肌电及力信号之间的皮质肌相干性(CMC),评估该ERD对邻近SM1 FDI区域β活动的影响。结果显示,SM1上臂区域出现强烈的运动诱发β ERD,同时伴随与两种FDI信号的CMC衰减。这些发现表明,β ERD可能并非严格局灶性现象,因其可能扩散至邻近SM1区域。重要的是,我们提出了一种结合双运动任务范式与CMC评估β传播效应的新方法,该方法可应用于研究健康及临床人群中β振荡的地形特性及其在运动控制中的作用。
红细胞计数与人类自然寿命极限:来自长寿家族研究的证据 Arbeev, K. G. 2026-06-15 PDF 红细胞生成是体内复制最密集的过程。其终生的复制需求可能削弱造血细胞的复制能力,导致老年人红细胞计数下降并限制其寿命。我们在长寿家庭研究中分析了1620名年龄≥70岁参与者的红细胞计数与死亡率之间的关系,发现较低的红细胞计数进一步加剧了随年龄呈指数增长的死亡率。我们识别出一个红细胞计数阈值(约3.8×10¹²/L),低于该阈值时死亡率显著升高(p=9.3×10⁻⁶)。随着红细胞计数随年龄增长而下降(p=8.2×10⁻¹⁸),许多参与者的红细胞计数降至该阈值以下,导致其死亡风险急剧增加。这一基于死亡率的老年人红细胞计数阈值源于建模分析,独立于世界卫生组织基于≤65岁人群血红蛋白分布统计阈值(第5百分位数)定义的贫血标准。因此,红细胞计数下降可能是对许多老年人施加自然寿命限制的生物学因素之一。
词汇产生的认知控制中的半球分离 Yucel, A. 2026-06-15 PDF 本研究探讨了在受限与非受限任务中,额下回(IFG)对词汇产生的半球贡献。本研究采用假对照、双盲设计的聚焦环形经颅直流电刺激(tDCS),结合图片-词汇干扰(PWI)任务和图片描述任务。54名健康年轻成年人在相同刺激时段内完成两项任务,分别接受左侧或右侧IFG的阳极刺激。根据任务特异性数据排除标准,每项任务分析各纳入52名参与者。在PWI任务中,类别相关干扰词产生语义干扰效应,联想相关干扰词促进命名反应时,这与先前研究结果一致。刺激未影响反应时。在错误率方面,两个刺激部位以相反方向调节联想效应:左侧IFG阳极刺激增强了错误率中的联想优势,而右侧IFG阳极刺激则产生相反模式。在图片描述任务中,右侧IFG阳极刺激提高了语速,对每分钟词汇数、未修剪每分钟词汇数及每分钟音节数产生显著影响,而左侧IFG组未出现等效效应。词汇多样性和话语长度未受刺激影响。综合来看,这些发现为词汇产生的半球分离提供了汇聚证据:右侧IFG似乎参与言语输出的调节和干扰抑制的控制,而左侧IFG则支持词义的检索与选择。
在鸣禽求偶过程中,听觉皮层的反馈信号会重新调整。 Jones, C. B. 2026-06-15 PDF 听觉反馈对于发声学习和控制至关重要,但尚不清楚观众的存在如何影响自我发声的神经表征。本研究记录了斑胸草雀在独自练习鸣唱和向雌鸟定向求偶鸣唱时的听觉皮层神经活动。我们首先发现许多听觉神经元在求偶鸣唱期间改变了其与鸣唱相关的放电模式。通过使用针对音节失真的听觉反馈(DAF),我们测试了与鸣唱反馈失真相关的信号如何依赖于求偶情境。尽管过往研究表明多巴胺神经元在求偶期间会统一降低对DAF的反应,但皮层听觉神经元在雌鸟存在时表现出异质性的DAF信号重调。因此,鸣禽听觉皮层中的单个神经元在处理自我发声的反馈时,独自鸣唱与向雌鸟定向求偶鸣唱存在差异。
蓝藻中c-di-GMP受体与两个转录因子相互作用调控IV型菌毛依赖功能的研究 Wallner, T. 2026-06-15 PDF 蓝藻利用IV型菌毛实现多种行为反应,如趋光性、聚集、漂浮和DNA摄取。IV型菌毛依赖的功能受核苷酸第二信使c-di-GMP和cAMP调控。本研究探究了蓝藻中近期发现的含ComFB结构域的c-di-GMP受体(CdgR)的功能。ComFB结构域蛋白广泛存在于蓝藻及异养细菌中。我们证实模式蓝藻集胞藻PCC 6803(用于研究IV型菌毛依赖功能的模式生物)中的CdgR同源物能特异性结合c-di-GMP。遗传与表型分析表明,集胞藻CdgR参与趋光运动与自然转化能力。cdgR失活导致特定次要菌毛蛋白(对运动或自然转化至关重要)的表达谱改变。我们鉴定出CdgR与CRP家族转录因子SyCRP1和SyCRP2存在相互作用。c-di-GMP水平升高会触发CdgR-SyCRP1与CdgR/SyCRP2复合体的解离。此外,cAMP和c-di-AMP等其他环核苷酸也影响这些复合体的组装与稳定性。这些相互作用表明,CdgR通过响应环核苷酸信使(特别是c-di-GMP)信号调控基因表达的复杂机制。本研究揭示了CdgR在c-di-GMP信号传导中的重要性,及其在集胞藻IV型菌毛依赖功能调控中的作用。CdgR通过与转录因子SyCRP1和SyCRP2的互作,调控特定次要菌毛蛋白基因的表达,从而建立蓝藻多种IV型菌毛功能与适应性行为。
预测连续结果:联想方法在偶然性学习中的一些新测试。 Chow, J. 2026-06-15 PDF 传统联想学习模型通常依赖对线索和结果的二元分类来简化权变学习,例如是否实施医疗干预、是否观察到患者康复。这类模型虽能成功捕捉人类与动物研究中的基础学习现象,却无法表征现实情境中普遍存在的人类经验变异性。事实上,当结果量值存在差异时(如医疗场景中疾病严重程度),这类模型至多只能近似结果均值,而无法呈现潜在数值分布。本文提出一种将分布式架构整合至预测误差学习模型的方法,该模型可追踪线索与维度化结果间的权变关系。我们的分布式模型允许线索节点与结果节点之间形成联想连接,根据结果量值提供分布式表征,从而突破均值近似的学习局限。通过四项权变学习实验对比分布式模型与简单增量模型,我们发现几乎所有被试中,分布式模型对经验数据的拟合度显著更优。这些发现表明人类学习者依赖一种保留事件连续性的结果编码方式,深化了我们对复杂环境中因果推理机制的理解。
进化核糖体中增强翻译动力学的结构适应性 Raskar, T. 2026-06-15 PDF 核糖体RNA序列调控翻译动力学,但保守催化中心以外的序列变化如何影响动力学和蛋白质产量仍不明确。通过正交核糖体噬菌体辅助连续进化技术,我们近期报道了源自大肠杆菌、铜绿假单胞菌和霍乱弧菌的嵌合核糖体,其正交翻译活性较原始核糖体显著提升。本研究利用冷冻电镜解析了这些动力学增强核糖体的结构,发现16S rRNA稳定性与翻译效率之间存在潜在关联。相较于原始核糖体,进化后的核糖体展现出广泛的RNA结构适应性变化,通常由关键螺旋连接处的错配引发,导致局部RNA-蛋白质重排并破坏非经典碱基对。恢复碱基配对稳定性和消除柔性的补偿性突变使翻译活性降至野生型水平。在不同进化路径中,翻译输出增加与16S rRNA序列中特定元件引入有限结构不稳定的细微局部变化相关。综上,本研究揭示了rRNA结构可塑性的新机制,并为设计具有改变翻译特性的核糖体建立了原理基础。
多平台重新评估人类线粒体DNA甲基化揭示与技术假象一致的信号 Basrai, S. 2026-06-15 PDF 线粒体DNA甲基化的存在及其功能相关性仍存争议。本研究采用无需文库制备中化学转化的正交测序方法,系统分析了人类脑组织和血液组织(涵盖健康与恶性状态)中的胞嘧啶甲基化与羟甲基化图谱。核DNA呈现典型甲基化模式,而线粒体DNA始终显示可忽略的信号,与背景技术噪声无差异。通过比对线粒体DNA与核基因组嵌入的线粒体序列中的胞嘧啶-鸟嘌呤位点,我们证实这些核同源序列不仅可能干扰胞嘧啶甲基化测量,同样会影响羟甲基化检测,这印证并拓展了先前关于核污染可能是表观线粒体信号来源的发现。研究还识别出多种导致线粒体DNA甲基化信号虚高的技术因素,包括序列背景偏差、测序芯片化学性质、以及重链与轻链间覆盖度依赖性差异。综合而言,这些结果提供了趋同证据,反对线粒体DNA中存在具有生物学意义的胞嘧啶甲基化或羟甲基化。该发现警示:未经严格正交验证及全面考量技术与分析混杂因素,不应将人类成体组织中的表观线粒体DNA甲基化信号解读为具有生物学意义。
人脑中词类的不变神经表征 Misra, P. 2026-06-15 PDF 阐明大脑中语言的内部表征对于认知科学、脑部疾病和人工智能具有重大意义。语言学研究的基石之一是词语具有特定功能(通常称为词性)的概念。本研究在20名癫痫患者颅内植入1801个电极,记录其处理由形容词和名词构成的双词短语时的神经生理反应。我们观察到能够区分这两种词性的神经信号。这些选择性信号局限于左侧外侧眶额皮层的一个小区域。词性表征在视觉和听觉呈现模态下表现出不变性,对词语长度、顺序、频率和语义等属性具有稳健性,甚至能跨语言泛化。这种针对名词与形容词的选择性、不变性及局部化词性表征,为语言的组合加工提供了关键要素。