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肿瘤发生与癌症治疗交叉点的细胞周期

细胞周期进程异常是肿瘤发生的基本机制之一，因此维护细胞周期机制的调节因子被作为抗肿瘤治疗靶点。越来越多的证据表明，细胞周期调节通路与癌症的其他标志紧密相关，包括代谢重塑和免疫逃逸。因此，针对细胞周期机制相关因子的治疗不仅可以抑制癌细胞的分裂，还能逆转肿瘤代谢，恢复癌症的免疫监视。细胞周期机制的小分子抑制剂（SMIs）的开发有持续性影响，除此之外，蛋白质水解靶向嵌合体（PROTACs）近来也被应用于靶向这些与细胞周期进程相关的致癌蛋白。来自哈佛大学医学院的Jing Liu、Yunhua Peng和Wenyi Wei发表综述文章，讨论了细胞周期靶向疗法的基本原理，特别是PROTACs，以更加有效地延缓肿瘤发生。

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基质中的“故障”：转移灶中的器官特异性基质体

细胞外基质（ECM）的修饰对于器官转移灶的形成至关重要。最近，关于可促肿瘤转移的ECM改变的研究工作揭示了不同器官转移灶的相似之处以及各自的独特特征。来自以色列特拉维夫大学的Sarah K. Deasy和Neta Erez发表综述文章，介绍了ECM修饰如何支持四个最常见的器官转移灶——肺、肝、骨和脑——实现转移的最新发现。作者讨论了这些修饰在转移器官中的共同点以及不同位点的独特特征，还讨论了有助于未来研究的技术创新以及值得进一步探索的研究方向。

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上皮向间充质细胞转化的中间态：变形状态

在许多生物过程中，细胞迁移发挥着重要作用；但异常的细胞迁移是癌细胞的特征。通过上皮-间充质转化（EMT），上皮细胞变得可以移动；间充质细胞通过采用变形特征以提高转移速度。来自伦敦玛丽女王大学的Vittoria Graziani及同事发表综述文章，强调了变形行为不仅是一种迁移模式，还是一种EMT范围内/过程中的细胞状态。在这种状态下，癌细胞存活、侵入并定植在有挑战性的微环境中。作者讨论了与变形行为相关的分子生物标志物和物理化学触发因素，包括与变形相关的肿瘤微环境。作者思考了变形状态如何支持细胞转移，以及可以如何利用这种状态下的不利因素开发新的治疗机会。

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使用正交双同源重组酶更加精确地破译细胞命运

精确破译体内的细胞可塑性对于理解许多关键的生物过程至关重要。特异位点重组酶是用于体内谱系追踪和基因操作的遗传工具。传统的Cre-loxP、Dre-rox以及Flp-frt 技术构成了正交重组系统，也可以组合使用以提高精度。因此，可以针对一个以上的标记基因进行谱系追踪、研究细胞异质性、记录细胞活动，甚至可以进行基因编辑。近来，它们的组合使用解决了定义细胞命运可塑性方面的一些争议。来自中国科学院生物化学与细胞生物学研究所的周斌研究员团队发表综述文章，介绍了在细胞命运研究中，基于正交双同源重组策略的设计原则，描述了用这一方案解决细胞命运相关争议的一些研究实例，并讨论了此种方案的技术优势与局限性。

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线粒体长寿蛋白及其存在的原因

细胞内的长寿蛋白（LLPs）为一些高稳定的蛋白质复合物和组装体提供结构支持，这些复合物和组装体在细胞稳态和功能方面发挥重要作用。近期，在有丝分裂后旧细胞组织的线粒体内膜（IMMs）和嵴内陷中发现了线粒体长寿蛋白（mt-LLPs）。这一观察结果与以往对线粒体的认识不相符：线粒体是高度动态的细胞器，通过分裂、融合、生物生成以及各种质量控制途径不断重塑。来自美国西北大学医学院的Ewa Bomba-Warczak和Jeffrey N. Savas发表观点文章，提出线粒体蛋白质的一个亚集在很长一段时间内持续存在，并且这些mt-LLP为线粒体结构的长期维持提供了关键的结构支持。

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多重金属同位素标记的单细胞读数揭示新的生物学

质谱流式技术（MC）是近年来新兴的一种技术，将悬浮细胞的等离子体电离与飞行时间（TOF）质谱联合使用，更加灵敏地量化金属同位素标记的亲和试剂对关键蛋白、RNA以及肽的单细胞丰度。MC技术可以实现多重读数（每个细胞约50个参数），并且一次试验可以捕获数百万个细胞，因此MC技术提供了一种可靠的方法来分析与人类发育和疾病相关的罕见、过渡性细胞状态。来自斯坦福大学的Reema Baskar、Sam C. Kimmey和Sean C. Bendall发表综述文章，回顾了常用的MC方法，借助这种技术，可以在一次实验中跨越多种条件和样本类型来探索细胞调控的动力学。另外，作者还讨论了MMC当前的局限性与未来的发展，以及常用于从单细胞蛋白质组数据集提取生物学观点的计算工具。

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细胞力学中的代谢互惠：发现需求/满足需求

代谢程序的改变和组织结构的破坏是疾病的特征。对细胞行为的时空控制需要将信息从复杂的组织结构传递到其组成细胞。细胞骨架的机械传导通过感知机械环境以及适应细胞行为来实现这种传输。然而，这个过程需要能量支持。近期研究发现了机械力与上下游代谢信号之间的双向关系。来自法国国家科学研究中心的Stéphanie Torrino和Thomas Bertero发表综述文章，讨论了互惠调节（“代谢互惠”）相关研究的最新进展，这种调节方式使细胞能够调节其代谢需求以适应机械环境，但也会导致推动疾病进展的调节反馈。

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细胞mRNA转录物维持稳态的机制

对大多数基因来说，mRNA转录物的丰度会根据细胞大小而调节，以确保浓度恒定。mRNA的合成速率会随细胞体积进行调节，这一点具有重要作用。其中，RNA聚合酶Ⅱ（Pol II）的活动和丰度的调节是该过程的控制关键点。不过，也有许多证据表明，反馈机制在动力学上将mRNA的合成、核输出以及降解联系起来，使细胞能够通过调节另外几个来补偿其中一个的变化。研究人员通过整合不同领域的结果，试图揭示维持转录物稳态的潜在机制。该项工作有助于超越目前对于相对基因表达的理解，转向理解绝对转录水平如何与细胞表型的其他方面联系起来。来自瑞士苏黎世大学的Scott Berry和Lucas Pelkmans发表综述文章，系统性回顾了这一领域的相关研究。

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糖酵解酶和糖异生酶对基因表达的调控

基因转录和细胞代谢是两个相互调节的基本生物过程。葡萄糖代谢（糖酵解和糖异生）基因表达的上调或改变，是肿瘤细胞中有氧糖酵解增强的主要动力。重要的是，肿瘤细胞中的糖酵解和糖异生酶还具有代谢之外的非典型作用，可以通过调节染色质或转录复合物直接调控肿瘤基因的表达。细胞代谢和基因表达通过反馈机制构成的相互调节关系，是肿瘤细胞的独特特点，为癌症治疗提供了特异性的分子靶点和功能靶点。来自浙江大学的吕志民教授和青岛大学的方靖教授团队发表综述文章，回顾了糖酵解和糖异生酶对基因表达调控的最新研究进展，及其对癌症治疗方案的启发。

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细胞-3D基质相互作用：最新进展与机遇

组织由细胞及其周围的细胞外基质（ECM）构成。细胞-ECM的相互作用在胚胎发育、分化、组织重塑以及包括纤维化和癌症在内的各类疾病中起着关键作用。来自美国国立卫生研究院的Kenneth M. Yamada、Andrew D. Doyle和Jiaoyang Lu发表综述文章，回顾了这一领域的研究进展。在细胞-基质相互作用方面，近期的研究发现包括：对数百种ECM及相关分子的详细描述；它们在发育和疾病中复杂的分子间相互作用；在不同3D ECM中探索细胞迁移的独特模式；以及对器官形成机制的新观点。探索不同ECM微环境的物理特点的作用，以及细胞信号传导和基质组织的双向调节，强调了这些相互作用的动态特征，可能包括使疾病恶化的反馈回路。了解细胞-基质相互作用的机制可能会带来有针对性的治疗干预。

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溶酶体上的非经典mTORC1信号

雷帕霉素复合物1 (mTORC1) 信号枢纽的机制性靶标整合了多种环境线索来调节细胞的生长和代谢。在过去十年里，已经对调节mTORC1溶酶体募集和激活的机制有了相当多的了解。但是，mTORC1能否以及如何引发对各种信号的选择性应答一直没有定论。来自意大利Telethon遗传与医学研究所的Gennaro Napolitano、Chiara Di Malta和Andrea Ballabio发表综述文章，讨论了关于非经典mTORC1信号通路新发现的证据，该信号通路控制小眼畸形相关转录因子E（MiT-TFE）的功能，是细胞代谢的关键调节因子。这一信号通路由一种独特的底物募集机制调节，对覆盖在溶酶体表面的刺激物作出反应。作者讨论了这种通路在生理和疾病状态下的相关性。

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蛋白质结构遇上细胞多样性

绘制蛋白质-蛋白质相互作用网络——即相互作用组（interactomes）——是为了了解表型如何出现，以及在疾病状态下如何改变。绘制相互作用网络的早期工作集中在与情境无关的参考网络的组装。不过，近期的研究绘制了不同细胞系和组织的相互作用组图，发现由于不同情境下蛋白质-蛋白质相互作用的重构，相互作用组的变化很大。越来越多的证据显示，蛋白质结构与跨细胞类型和组织的相互作用组多样性之间有显著联系。来自加拿大英属哥伦比亚大学的Jorge A. Holguin-Cruz、Leonard J. Foster和Jörg Gsponer发表综述文章，讨论了近期的研究结果支持选择性剪接和磷酸化这两种成熟的蛋白质结构和功能多样性调节剂，在确定细胞类型与组织特异性相互作用组方面的关键作用。此外，作者表示，内部无序的蛋白质区域可以充当蛋白质结构和功能调节的枢纽，最有利于支持相互作用组的重构。

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暗蛋白质组：来自非经典开放阅读框的翻译

基于组学的技术已经彻底改变了我们对基因组编码潜力的理解。特别是，这些研究揭示了基因组中广泛存在的未标明的开放阅读框（ORFs），并且这些区域有潜力编码新的功能性（微）蛋白和/或发挥调节作用。然而，尽管这些非经典ORFs在基因组中广泛存在，但只对少部分的功能有了解，部分原因可能是更广泛的科学界对其认识不足。已经证明，被详尽研究的少部分非经典ORFs在不同的关键生物过程中发挥重要作用。来自美国德克萨斯大学西南医学中心的Jin Chen及同事发表综述文章，讨论了关于非经典ORFs的多样性及其作用的最新进展，并详细介绍了哺乳动物基因组中具有生物学重要意义的例子。

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肾小管线粒体功能障碍在肾病发展中多方面的作用

全世界超过8亿人患有肾脏疾病。遗传学研究以及后续的动物模型和细胞生物学实验表明，近端肾小管代谢在肾病中发挥了关键作用。肾脏是线粒体密度最高的器官之一，线粒体的生物生成、融合与裂变以及再循环（如线粒体自噬）对于线粒体的正常功能至关重要。线粒体功能障碍会导致能量危机，可能引发不同类型的细胞死亡（细胞凋亡、坏死性凋亡、细胞焦亡和铁死亡），并影响细胞的钙水平和氧化还原状态。总结而言，肾小管中的线粒体缺陷会导致上皮萎缩、炎症或细胞死亡，诱发肾脏疾病。来自美国宾夕法尼亚大学的Tomohito Doke和Katalin Susztak发表综述文章，总结了线粒体功能障碍在肾脏疾病中的不同作用，并展望了未来的研究方向及相关研究带来的肾病治疗方案新策略。

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细胞生物学中的液晶物理学

过去十年中，人们对于机械应力和物理力在细胞生物学中关键作用的了解有了长足发展。基于此，关于细胞生物学的综合性观点正在形成，细胞的基因和分子特征与物理和机械特征被放在一起研究。在过去几年里，得益于细胞生物学中对取向有序和拓扑缺陷越来越多的认识（涵盖从亚细胞丝到单个细胞和多细胞组织的各个尺度），液晶物理学已经成为细胞生物学的一个新兴的前沿领域。来自丹麦哥本哈根大学的Amin Doostmohammadi和法国巴黎大学的Benoit Ladoux发表综述文章，介绍了该领域的最新研究和发现，以及这一蓬勃发展的跨学科研究方向的未来前景与挑战。

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分子伴侣网络对无膜细胞器的时空动态调控

无膜细胞器（MLOs）是不同蛋白质和RNA通过液-液相分离组织起来的凝聚亚稳相。最近的研究证据表明，分子伴侣广泛参与无膜细胞器的动态组装。其中，不同的分子伴侣协调维持蛋白质的时空平衡，避免蛋白质的异常聚集。来自中国科学院生物与化学交叉研究中心的刘聪研究员与上海交通大学张江高等研究院的李丹教授发表文章，总结了近年来关于分子伴侣动态调控不同无膜细胞器的相关研究，并探讨了分析伴侣抑制蛋白质异常聚集的方法及对疾病治疗的启发。

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