Trends in Cell Biology编辑精选：2020年15篇最佳综述
过去这一年充满挑战，但科学界依然取得了进展，我们很高兴为大家带来2020年Trends in Cell Biology (2020 IF: 20.808) 精选综述合辑。在策划该合辑时，我们考虑了话题的多样性以及各种引用指标。我们也收录了麻省理工已故教授Angelika Amon共同撰写的一篇综述文章，以此致敬她传奇般的职业生涯。本次精选还包含了两篇来自国内作者的文章，分别是上海科技大学的Tiffany Horng团队和中国科技大学的周荣斌与龚涛团队。这些优秀论文反映了Trends in Cell Biology的广度和深度，希望大家会喜欢。如果您对这些文章有任何想法，请通过Email与我们联系：tcb@cell.com 。
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亚细胞化学成像：细胞生物学的新工具
为了更好地了解细胞的生理和适应能力，未来的巨大挑战之一是进入细胞的内部并揭示其化学组成（元素和分子的组成与分布）。化学成像在灵敏度和空间分辨率方面取得了很大的进步，可以在亚细胞水平上对单细胞中的营养物质、代谢物、有毒成分和药物进行可视化和量化。来自法国格勒诺布尔大学的Johan Decelle团队展示了这些新兴成像技术的潜力，并指导生物学家制定策略，从而在纳米尺度上审视生物过程。Johan Decelle团队还描述了有机结合多种成像技术的各种解决方案，并对多学科综合亚细胞成像及其发展方向进行了展望。
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细胞骨架在细胞迁移中的交流
细胞迁移是一个高度动态的过程，由细胞骨架驱动，而后者主要包括肌动蛋白微丝、微管和中间丝。在迁移过程中，细胞极化、前端伸出伪足，形成新的粘附。这些新的粘附发展为黏着斑（focal adhesion），传递运动所需的牵引力。所有这些步骤都与主要细胞骨架的重排有关，并由一系列广泛的信号级联控制。肌动蛋白、微管和中间丝之间的持续交流确保了它们的协调动态，以促进细胞迁移。来自法国巴斯德研究所的Sandrine Etienne-Manneville团队首先描述了主调节因子，如RhoGTPases，如何同时控制这三种细胞骨架结构，随后总结了最新发现的细胞骨架交流机制。通过这些机制，局部细胞骨架网络可以相互调节，以便在迁移过程中保持协调和高效。
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成体干细胞的代谢调控
成体干细胞介导器官的平衡和再生，因此需不断地决定，是保持静止状态，还是开始增殖，抑或是分化为特定成熟细胞。这些决定往往也受外部信号影响，如能量平衡和生物体的营养状况。现已发现，调节表观遗传和信号通路的代谢底物和副产品在调节细胞命运决定方面并非单纯的旁观者，而是具有重要作用。在这篇综述中，来自加州大学洛杉矶分校的Heather R. Christofk团队回顾了有关代谢物和饮食调整如何影响细胞命运决定的最新研究，尤其是这些因素对成体干细胞的调节作用。
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抗氧化剂和活性氧在癌症中的复杂相互作用
活性氧（reactive oxygen species）在组织稳态、细胞信号传递、分化和生存中发挥着重要作用。在本综述中，来自美国罗切斯特大学医学中心和H. Lee Moffitt 癌症中心与研究所的Isaac S. Harris和Gina M. DeNicola讨论了活性氧的类型、活性氧对各种细胞过程的影响，及其促肿瘤和抗肿瘤作用。他们还讨论了有关内源性和外源性抗氧化剂在致瘤过程中所扮演角色的最新研究进展。此外，他们讨论了转录因子NFE2相关因子2（NFE2-related factor 2，NRF2）对抗氧化程序的异常激活如何影响肿瘤的发生和转移，以及当前该领域的研究空白。
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脂质筏假说：争议已经解决，但谜团仍未解开
脂质筏假说（lipid raft hypothesis）认为，脂质与脂质的相互作用可以将生物膜横向组织成不同结构、成分和功能的结构域。几十年来，这一假说使膜研究工作既令人兴奋，又令人沮丧。虽然经过几十年的研究，科学界已经对脂质驱动的结构域进行了深入探索，并充分理解了其物理化学原理，但这种结构域在细胞中的存在及其意义仍然令人难以捉摸。来自德克萨斯大学医学院的Ilya Levental团队回顾了脂质筏假说的概念基础，批判性地讨论了支持和反对这一假说的细胞证据，重点阐述了为何学界对于脂质筏的组成、特性、甚至于存在，仍然存在争议。最后，Ilya Levental团队强调了最新的相关研究突破，这些突破或可解决现有的争议；此外，他们还建议科学界超越脂质筏的存在问题，尝试去理解其生理意义，并提出了一些一般化的研究方法。
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细胞密度的重要性与调控
对每种特定类型的细胞来说，细胞密度的变化非常小，以人类为例，一种细胞的密度变化要比质量变化小100倍。这种严格的控制表明，维持细胞密度对细胞功能而言很重要。事实上，细胞衰老等病理状态都伴随着细胞密度的变化。尽管细胞类型特异性密度的重要性显而易见，但我们对细胞密度如何影响细胞功能、机体如何调控细胞密度、以及发育过程或环境变化带来的细胞密度改变知之甚少。最新技术进展使得准确测量悬浮液和组织中的单细胞密度成为可能，这有望为这些重要问题提供答案。
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环状RNA的产生与功能
许多真核生物的蛋白质编码基因能够产生外显子环状RNA。这些共价连接的转录产物的表达水平大多较低，但其中有一些的累积水平会高于相关的线性mRNA。来自宾夕法尼亚大学的Jeremy E. Wilusz和麻省理工的Angelika Amon介绍了近年来开发的几种识别、分析这些转录产物的方法，这些方法详细地揭示了环状RNA的产生和功能。目前科学界已然明确，环状RNA水平调控的不同可以带来不同的分子和生理表型，包括影响神经系统、固有免疫、microRNAs和许多疾病相关途径。
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肌球蛋白在吞噬作用中的功能
吞噬作用是一个由受体介导、依赖肌动蛋白的大型细胞外颗粒（如病原体或凋亡细胞）内化过程。吞噬离不开肌球蛋白，它是依赖肌动蛋白的分子马达，在吞噬过程中的各个阶段发挥各种功能。通过对肌动蛋白丝、细胞膜、细胞内蛋白质和细胞器施力，肌球蛋白可以产生收缩性，直接调节肌动蛋白的组装以确保吞噬内化的正常进行，并将吞噬体或其他被吞噬物转移到恰当的胞内位置。近期研究利用微环境和吞噬目标生物工程，已经揭示了肌动球蛋白细胞骨架改变对吞噬行为的影响。来自纽约州立大学医学院的Mira Krendel团队讨论了这些利用肌球蛋白遗传和生化操纵、测力技术和活细胞成像的研究如何帮助我们进一步理解特定肌球蛋白在吞噬各个步骤中所发挥的作用。
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信号通路、YAP/TAZ与细胞膜
细胞膜通过细胞内信号网络传递外部输入，使细胞能够感知并适应细胞外环境的变化。Hippo信号通路是一条核心的细胞信号通路，可调节稳态并在致癌和再生过程中起主要作用。新近研究发现，机械刺激和可扩散的化学成分可以调节Hippo通路，这种调节主要通过细胞膜上的受体来完成。细胞膜上依据形态定义的各种结构，如细胞连接、粘着斑、初级纤毛、细胞膜穴样内陷（caveolae）、凝集素包裹的凹坑、斑块，发挥着额外的关键作用。来自爱丁堡大学的Carsten G. Hansen团队讨论了最新的研究证据，这些证据强调了这些专门的细胞膜结构域在Hippo信号通路介导的细胞反馈中的重要性。
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信号传递的三维模型：肠道类器官的最新应用
通过成体干细胞培养出来的肠道类器官已经成为研究组织更新和稳态的三维器官模型。肠道类器官对Wnt信号的严格依赖，为研究正常生理状态下和癌症中的Wnt信号通路调节提供了一个前所未有的机会。来自荷兰乌得勒支大学医学中心的Madelon M. Maurice团队回顾了如何通过改变生长因子依赖性和类器官形态来确定Wnt信号传导机制、分析突变通路的组成并预测患者衍生的肿瘤对靶向治疗的反应；在解释突变引起的类器官形态变化时应考虑目前对基因型-表型关系理解的不足之处，Madelon M. Maurice团队对此进行了讨论。
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内质网自噬：内质网的质量控制和更新
内质网是细胞内最大的细胞器，具有蛋白质折叠、加工和运输，细胞代谢和离子储存等基本功能。为了维持功能，内质网不得不更新，这种更新在某些压力条件下甚至会更加活跃。内质网的质量控制主要由两种途径介导：泛素-蛋白体系统和自噬（称为ER-phagy，内质网自噬）。内质网自噬适应分子（adaptor molecule）的识别揭示了内质网自噬的机制和生理学意义。来自东京大学的Noboru Mizushima团队描述了近期发现的各种类型的内质网自噬，并阐述了内质网自噬机制和调节相关的未解之迷。
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铁死亡的新机制和疾病相关性
作为多细胞生物体发育的基本特征之一，细胞凋亡是退行性疾病的一个关键驱动因素，亦可用于治疗一些癌症。理解细胞凋亡的机制对于理解其在疾病中的作用而言至关重要。同样，新陈代谢对于正常的能量和生物分子生成必不可少，但在许多疾病状态下，新陈代谢却会出现问题。新陈代谢和细胞凋亡在铁死亡（ferroptosis）现象中联系紧密，铁死亡是一种调节性细胞死亡形式，由磷脂过氧化驱动。谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase 4 ，GPX4）通过消除磷脂过氧化物，利用谷胱甘肽保护细胞免于铁死亡。近期研究数据揭示了独立于谷胱甘肽/GPX4的铁死亡抑制轴线，并为理解铁死亡情况下铁和线粒体的调节提供了洞见。近年来，科研人员发现铁死亡现象出现在多种疾病中，起到抑制肿瘤的作用。对于包括肿瘤性疾病在内的若干病症，诱导铁死亡是一种颇有希望的治疗方法。来自哥伦比亚大学和纽约纪念斯隆-凯特琳癌症中心（Memorial Sloan Kettering Cancer Center）的Brent R. Stockwell、Xuejun Jiang和Wei Gu对该领域的最新进展进行了总结。
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脂质代谢对巨噬细胞功能的调节作用
巨噬细胞是属于固有免疫系统的免疫细胞，负责调节、维持组织稳态，在病原体感染时进行宿主防御，并在组织损伤后进行组织修复。新近研究表明，巨噬细胞的功能受到细胞代谢的影响，包括脂质代谢。来自上海科技大学的Tiffany Horng团队回顾了巨噬细胞的脂质代谢如何在不同的生理和病理背景下发生动态改变，及其涉及的关键调节器。此外，Tiffany Horng团队还阐述了脂质代谢的改变如何与决定巨噬细胞功能的信号通路结合在一起，从而实现对巨噬细胞生物学的协调控制。最后，他们讨论了在动脉粥样硬化和病原体感染等情况下，脂质代谢失调是如何导致巨噬细胞功能紊乱的。
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高尔基体：一个新兴的先天免疫平台
高尔基体是一个接收站，来自内质网的蛋白质在高尔基体得到进一步处理，随后才被送往其他细胞区室。既往已知高尔基体在囊泡运输和蛋白质、脂质分泌中扮演重要角色，而新近研究表明，高尔基体亦是一个信号平台，促进了多种先天免疫通路。此外，连接高尔基体与内质网、线粒体、胞内体和自噬体的膜质网络促进了先天免疫信号转导和随后的效应器反应。来自中国科技大学的周荣斌和龚涛团队回顾了高尔基体在启动和激活先天免疫信号方面的作用，并讨论了抑制高尔基体相关先天免疫反应的微生物劫持策略（microbial hijacking strategy）。
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衰老和老化情况下的经典和非经典细胞间通讯
细胞间通讯指的是细胞之间相互交流和传递各种信息的各种方式。这些通讯方式涉及一些单独或同时发生的过程，这些过程会根据生理或病理情况而变化。细胞间通讯的最佳特征手段是释放影响邻近细胞功能的可溶性因子。但是细胞还可以通过许多其他的方式相互沟通。来自伦敦玛丽女王大学的Ana O’Loghlen团队回顾了细胞间交流的不同方式，包括在衰老（senescence）、老化（aging）和年龄相关疾病状态下的可溶性因子。
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