【1】封面故事：中国科学现状与未来

doi | 10.1038/534451a

本期Nature 专刊分析中国科学的现状与未来。我们介绍了中国科研力量的迅速崛起(page 452)和中国的十大科学家(page 456)。该国试图领先世界的一个领域是DNA测序。发表在本期第462页上的一篇文章显示，中国也计划在精准医学方面独占鳌头。在一篇Comment文章中， 国家自然科学基金委员会主任杨卫认为，中国需要提高基础研究的质量、诚信度和适用性(page 467)。而Douglas Sipp和裴端卿认为，与人们一般看法相反的是，中国给其他国家提供了怎样管理生命科学领域伦理敏感性研究工作的经验(page 465)。

【2】强子的构造

doi | 10.1038/nature18011

量子色动力学(QCD)描述夸克怎样聚集在一起形成强子。最常见的强子是重子，如质子和中子(它们由三个夸克组成)及介子(它由一个夸克-反夸克对组成)。但原则上，QCD允许存在的构造要奇异得多：由更多夸克组成的粒子或由胶子(强作用力的载体)及夸克组成的粒子。虽然这种奇异状态的例子最近已被发现，但实验结果和来自 “格点QCD” 的高准确度理论预测并未产生一个能够据其从QCD推导出强子构造规则的清晰模式。这篇Review文章讨论最近在寻找决定强子构造的规则过程中所获得的实验和理论结果，作者就这一领域当前和未来的研究工作表达了他们的观点。

【3】Nav1.1通道介导机械疼痛

doi | 10.1038/nature17976

影响几个Nav1子型电压门控钠通道的突变，已被发现与失痛症或持续性疼痛症相关。Nav1.1是由体觉神经元表达的，但并未确定这一子型与伤害感受之间有直接联系。进一步的研究工作一直受阻于能够对Nav1家族密切相关的成员加以区分的药物的缺乏。现在，David Julius 及同事识别出专门以Nav1.1为目标的两种蜘蛛毒素，并用它们显示，这一通道是有髓Aδ感觉神经纤维对机械疼痛(但不是热疼痛)的特异性传导的关键。以前对Nav1.1所做的遗传研究表明，这种选择性药物也许会为与中枢神经系统相关的疾病如癫痫、自闭症和阿尔茨海默氏症等开辟治疗途径。本文所报告的Nav1.1通道在介导机械疼痛中的参与是人们过去没有料到的。

【4】自然遗传多样性和蛋白质组

doi | 10.1038/nature18270

关于基因变异怎样决定基因表达的研究工作迄今主要集中在量化对RNA转录体的影响上。本文作者主要关注一个具有遗传多样性的小鼠类群中的蛋白和转录体丰度。在一项蛋白质组范围的分析中，他们对来自小鼠肝脏的转录体和蛋白进行量化，识别出一大批 “蛋白层面的数量性状位点” (pQTL)。中介分析 (Mediation analysis)识别出了 “distant pQTL”背后的蛋白中间体以及数百个蛋白-蛋白关联。

【5】TRPV6 Ca2 通道的结构

doi | 10.1038/nature17975

“瞬时感受器电位” (TRP)通道是一个 “阳离子可渗透离子通道”大家族，充当包括温度、味道、嗅觉、视觉、听觉和触觉在内的感觉模块的传感器。TRPV5 和 TRPV6是对Ca2+有高度选择性的TRP通道，它们在钙平衡中起至关重要的作用。在这篇论文中，作者报告了大鼠TRPV6的3.25 A 分辨率的X-射线晶体结构。虽然TRPV6的总体架构与TRPV1的结构很相似，但这一新结构显示，极高的Ca2+ 选择性是通过这一选择性过滤结构内由天冬氨酸侧链构成的一个环对Ca2+ 的直接配位(direct coordination)实现的。这项研究为了解上皮Ca2+ 吸收及其在病理生理中所起作用提供了结构基础。

【6】黑洞合并检测的一个路线图

doi | 10.1038/nature18322

Krzysztof Belczynski 等人发表了对双黑洞的形成所做的数值模拟，其模拟为解读最近检测到的第一个引力波源(被称为GW150914，由两个大质量黑洞合并而成)提供了一个框架。他们的模型显示，这些事件是在一个金属性不到太阳10%的环境中发生的，其前体是初始质量为40-100个太阳质量、通过质量转移和一个 “common-envelope相”相互作用的恒星。根据他们的计算预测，一旦引力波观测装置达到其最大灵敏度，那么每年将会检测到大约1000个黑洞合并事件。

【7】通过四个离子进行粒子物理学模拟

doi | 10.1038/nature18318

量子模拟有望为经典计算方法无法解决的问题提供解决办法。具有挑战性的计算问题的一个例子是规范场论(对现代粒子物理学至关重要的场论)中的实时动态。这篇论文发表了在由几个量子位(这些量子位由被电磁场控制的处于束缚状态的钙构成)组成的一台量子计算机上对“格点规范场论” (lattice gauge theory)所做的数字量子模拟(digital quantum simulation)。本文作者所模拟的这一特定模型是 “Schwinger mechanism”，它描述电子-正电子对从真空中的生成。作为通过一项原子物理实验所模拟的一个粒子物理理论的一个早期例子，这项模拟有可能为模拟更复杂的、通过计算无法模拟的模型打开大门。

【8】活细胞中观察到半融合和半分裂

doi | 10.1038/nature18598

脂质双层会发生融合或分裂，分别产生更大或更小的细胞器，但它们是通过一个半融合的中间体还是一个内壁有蛋白的小孔来做这件事情的仍然存在争议。Ling-Gang Wu及同事利用超高分辨率显微镜在融合和分裂过程中对活细胞中的半融合中间体进行了直接观察。他们的数据表明，钙和动力蛋白在融合和分裂之间控制两个方向的可逆转变。

【9】Rocaglate 药物的作用机制

doi | 10.1038/nature17978

癌症药物Rocaglamide A (RocA)抑制一个子类的RNA 转录体的翻译。因为它以RNA 螺旋酶 eIF4A为作用目标，所以RocA 的特异性过去被认为在于信使RNA (它们需要eIF4A活性)的高度结构化的5′ 未翻译区域。Nicholas Ingolia及同事现在发现，抑制机制有一个不同的基础。RocA将eIF4A 固定在 “聚嘌呤”序列上，从而阻止43S亚单元沿信使RNA被扫描。这篇论文突显了一种药物何以能够通过稳定序列选择性 “RNA-蛋白” 相互作用来发挥作用。

【10】人受精复合体的结构

doi | 10.1038/nature18595

在哺乳动物受精过程中，与精子相关的蛋白IZUMO1识别卵子表面上的受体JUNO，但二者之间相互作用的结构细节以前却不知道。在本期Nature上发表的两篇论文中，Halil Aydin等人和Umeharu Ohto等人发表了人IZUMO1 和JUNO在非结合构形和结合构形下的第一个原子分辨率的结构。Aydin等人描述了IZUMO1的一个 “回飞棒”形状的结构，他们的数据表明，IZUMO1在以高亲和度与JUNO相结合时会发生一个很大的构形变化。Ohto等人报告了IZUMO1的一个被拉长的棒状结构，由通过一个 “β-发卡区域” 与一个类似免疫球蛋白的区域相连接的一个 “螺旋束IZUMO区域” 构成。 两个小组对IZUMO1–JUNO界面所做的突变研究，都显示了结合所需的结构决定因素。这些结果所提供的数据将有助于新型非荷尔蒙避孕药的研发和不育症治疗。（生物谷Bioon.com）