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7月Nature杂志不得不看的亮点研究
作者:    来源:    发布时间:2016-07-27

7月份快要结束了,本月Nature杂志又有哪些亮点研究值得学习呢?小编对此进行了整理,与各位分享。

【1】神经科学:人类可以分辨出单个光子

DOI:10.1038/ncomms12172

发表在《自然-通讯》上的一项研究表明,人类的视力能以高于随机水平的概率侦测到单光子。这一研究为人类肉眼的分辨极限提供了新的洞见。

20世纪40年代的研究已经证实,人类被试对象能报告出低至几个(5到7个)光子的光信号。然而,人类能否感知到单光子仍然是个悬而未决的问题,这在一定程度上是因为先前实验中的实验限制,与产生光子的光源有关。

Alipasha Vaziri与他的同事们使用量子光学技术设计了一个单光子光源,并在三位被试身上测试了人类视力的侦测极限。他们的光源系统能够产生一对相互关联的光子,其中一个光子射向被试的眼睛,另一个光子则射向一台高感光度的相机。

【2】灵长类大脑中的基因表达

doi | 10.1038/nature18637

继近年来小鼠和人类大脑基因表达图集发表之后,Ed Lein及同事现又发表了反映猕猴出生前和出生后大脑发育情况的一个高分辨率转录图集。猕猴是用于人脑发育和疾病研究的最重要非人灵长类模型。他们的数据呈现了与脑成熟相关的全面转录动态,同时比较分析也揭示了人类特有的基因轨迹。与人类神经发育疾病相关的候选风险基因倾向于在发育中的猕猴新脑皮层中以疾病特异性模式共表达(co-expressed)。

 

【3】变化中的生物季节

doi | 10.1038/nature18608

不同物种对气候的物候反应的不同使人们担心,关键物种相互作用可能会随着时间的推移去同步(desynchronize),对生态系统功能造成一定后果。Stephen Thackeray等人利用时间跨度从1960年到2012年的超过1万个物候数据集再结合温度和降水数据对英国各地812种陆地和水生生物的气候敏感性进行了研究。物候气候敏感性的幅度和方向在不同营养级(trophic level)之间存在一个系统性差别,尽管在具有共同分类相近度(taxonomic affinity)和营养位(trophic position)的生物之间存在明显异质性。尤其是,次级消费者比初级生产者和消费者的气候敏感性更低。作者提出,不同营养级的不同物候-气候敏感性今后有可能导致季节性事件的去同步。

【4】方向选择性的神经网络

doi | 10.1038/nature18609

视网膜的 “星爆无长突细胞” (SAC)树突在计算运动视觉刺激之检测的方向选择性中扮演一个必不可少的角色。过去关于SAC解剖情况的研究工作大多涉及野兔的视网膜。现在,Kevin Briggman及同事发表了在单突触层面对小鼠视网膜所做的一次大规模重建,它显示抑制性和激发性输入突触在SAC树突上的分布存在明显的非对称性。通过电脑模拟和进一步的生理成像,本文作者发现,小鼠特定的视网膜回路适应了其与野兔相比较小的眼睛大小。如果没有这种适应性,那么小鼠将看不见慢速运动的物体。

 

【5】由蛋白质Gasdermin 诱导的细胞死亡的机制

doi | 10.1038/nature18590

Pyroptosis是一种由炎症造成的程序化细胞死亡,是先天免疫反应的组成部分,由炎性体蛋白Gasdermin D在半胱天冬酶介导下的分解触发。这项研究分析Gasdermin在Pyroptosis中发挥功能的分子机制。Jingjin Ding等人发现,Gasdermin D、A和A3的N-端区域是有细胞毒性的,因为它们在哺乳动物细胞和人工转化的细菌中都通过膜孔(membrane pore)的形成破坏细胞膜。这些孔大多数直径约为10-14纳米,有16个对称的原体(protomer)。在本期Nature的另一篇论文中,Judy Lieberman及同事提供的证据表明, “半胱天冬酶-11”对Gasdermin D的分解(以前被发现介导Pyroptosis)诱导N-端区域的寡聚和膜孔的形成。

【6】肠道微生物和宿主胰岛素敏感性

doi | 10.1038/nature18646

这项研究探讨微生物肠道代谢组与胰岛素抗性之间的关系,发现在胰岛素抗性个体中脂多糖和支链氨基酸(BCAA)生物合成的潜力增大。这表明,由生态失调诱导的血清代谢组变化有助于糖尿病的发生。微生物功能与胰岛素抗性之间的正相关主要是由少数几种微生物驱动的,尤其是普氏菌(Prevotella copri)和普通拟杆菌(Bacteroides vulgatus)。让小鼠感染普氏菌,导致血清中BCAA循环水平升高和葡萄糖耐受不良加重。

 

【7】变成药物治疗对象的抗肿瘤目标

doi | 10.1038/nature18611

免疫调控药物如thalidomide、lenalidomide 和 pomalidomide已证明对骨髓瘤有疗效。这些药物通过 “E3泛素连接酶” CRL4CRBN 的基质受体部分 “cereblon” (CRBN)定向作用于CRL4CRBN (CUL4–DDB1–RBX1–cereblon)。在这项研究中,Mary E. Matyskiela 等人识别出一种新的免疫调控药物,即CC-885,它以一个不同的基质为作用目标,该基质就是 “翻译终止因子” GSPT1。来自患者的急性骨髓性白血病肿瘤细胞对CC-885高度敏感。作者还获得了CRBN–DDB1–CC-885–GSPT1复合物的晶体结构,发现GSPT1在其表面上以相同方式与这种酶和这种药物结合。另一个cereblon 基质,即Ikaros,也通过一个类似的结构特征与该 “药物-酶”复合物结合,这可能意味着该药物对基质增补(substrate recruitment)采用一个共同的主题。

【8】成神经细胞瘤的一个统一的致病机制

doi | 10.1038/nature18632

MYCN基因充当神经细胞瘤的一个主致癌基因,其致癌作用是由肿瘤抑制因子 “微RNAlet-7”调控的。let-7 抑制因子LINB28被认为对MYCN的致癌作用有贡献。这篇研究报告发现了一个新的调控层,通过它,高水平的MYCN 信使 RNA针对let-7能充当一块海绵,绕过对LIN28B负调控的需要。在人类成神经细胞瘤的发展过程中,let-7的破坏可以通过包括基因丢失、LIN28B破坏或MYCN扩增在内的不同非重叠机制实现,说明它在致病过程中起一个重要作用。

 

【9】埃博拉糖蛋白的结构

doi | 10.1038/nature18615

David Stuart 及同事发表了埃博拉病毒糖蛋白的第一个无配体结构。该糖蛋白是负责宿主细胞附着和膜融合的惟一病毒蛋白,因此从逻辑上来说也是抗病毒药物研发的一个目标。他们还确定了该糖蛋白在与两种以前被发现对埃博拉病毒复制有抑制作用的药物(这两种药物分别是toremifene 和ibuprofen)所形成的复合物中的结构,从而有助于了解这些药物是怎样抑制病毒与核内体膜(endosomal membrane)融合的。

【10】以核小体为目标的一种病毒蛋白

doi | 10.1038/nature18317

Matthew Weitzman及同事揭示了病毒用来破坏宿主炎性反应的一个以前人们不知道的方法。他们显示,人类腺病毒的一个小核心蛋白与组蛋白结合,能改变蛋白在宿主染色质上的封存( sequestration)。具体来说,腺病毒蛋白VII与核小体形成复合物,导致炎性蛋白HMGB1在染色质上的留置,从而阻止其被释放和触发炎症。