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    7月Nature雜志不得不看的亮點研究
    作者:    來源:    發布時間:2016-07-27

    7月份快要結束了,本月Nature雜志又有哪些亮點研究值得學習呢?小編對此進行了整理,與各位分享。

    【1】神經科學:人類可以分辨出單個光子

    DOI:10.1038/ncomms12172

    發表在《自然-通訊》上的一項研究表明,人類的視力能以高于隨機水平的概率偵測到單光子。這一研究為人類肉眼的分辨極限提供了新的洞見。

    20世紀40年代的研究已經證實,人類被試對象能報告出低至幾個(5到7個)光子的光信號。然而,人類能否感知到單光子仍然是個懸而未決的問題,這在一定程度上是因為先前實驗中的實驗限制,與產生光子的光源有關。

    Alipasha Vaziri與他的同事們使用量子光學技術設計了一個單光子光源,并在三位被試身上測試了人類視力的偵測極限。他們的光源系統能夠產生一對相互關聯的光子,其中一個光子射向被試的眼睛,另一個光子則射向一臺高感光度的相機。

    【2】靈長類大腦中的基因表達

    doi | 10.1038/nature18637

    繼近年來小鼠和人類大腦基因表達圖集發表之后,Ed Lein及同事現又發表了反映獼猴出生前和出生后大腦發育情況的一個高分辨率轉錄圖集。獼猴是用于人腦發育和疾病研究的最重要非人靈長類模型。他們的數據呈現了與腦成熟相關的全面轉錄動態,同時比較分析也揭示了人類特有的基因軌跡。與人類神經發育疾病相關的候選風險基因傾向于在發育中的獼猴新腦皮層中以疾病特異性模式共表達(co-expressed)。

     

    【3】變化中的生物季節

    doi | 10.1038/nature18608

    不同物種對氣候的物候反應的不同使人們擔心,關鍵物種相互作用可能會隨著時間的推移去同步(desynchronize),對生態系統功能造成一定后果。Stephen Thackeray等人利用時間跨度從1960年到2012年的超過1萬個物候數據集再結合溫度和降水數據對英國各地812種陸地和水生生物的氣候敏感性進行了研究。物候氣候敏感性的幅度和方向在不同營養級(trophic level)之間存在一個系統性差別,盡管在具有共同分類相近度(taxonomic affinity)和營養位(trophic position)的生物之間存在明顯異質性。尤其是,次級消費者比初級生產者和消費者的氣候敏感性更低。作者提出,不同營養級的不同物候-氣候敏感性今后有可能導致季節性事件的去同步。

    【4】方向選擇性的神經網絡

    doi | 10.1038/nature18609

    視網膜的 “星爆無長突細胞” (SAC)樹突在計算運動視覺刺激之檢測的方向選擇性中扮演一個必不可少的角色。過去關于SAC解剖情況的研究工作大多涉及野兔的視網膜,F在,Kevin Briggman及同事發表了在單突觸層面對小鼠視網膜所做的一次大規模重建,它顯示抑制性和激發性輸入突觸在SAC樹突上的分布存在明顯的非對稱性。通過電腦模擬和進一步的生理成像,本文作者發現,小鼠特定的視網膜回路適應了其與野兔相比較小的眼睛大小。如果沒有這種適應性,那么小鼠將看不見慢速運動的物體。

     

    【5】由蛋白質Gasdermin 誘導的細胞死亡的機制

    doi | 10.1038/nature18590

    Pyroptosis是一種由炎癥造成的程序化細胞死亡,是先天免疫反應的組成部分,由炎性體蛋白Gasdermin D在半胱天冬酶介導下的分解觸發。這項研究分析Gasdermin在Pyroptosis中發揮功能的分子機制。Jingjin Ding等人發現,Gasdermin D、A和A3的N-端區域是有細胞毒性的,因為它們在哺乳動物細胞和人工轉化的細菌中都通過膜孔(membrane pore)的形成破壞細胞膜。這些孔大多數直徑約為10-14納米,有16個對稱的原體(protomer)。在本期Nature的另一篇論文中,Judy Lieberman及同事提供的證據表明, “半胱天冬酶-11”對Gasdermin D的分解(以前被發現介導Pyroptosis)誘導N-端區域的寡聚和膜孔的形成。

    【6】腸道微生物和宿主胰島素敏感性

    doi | 10.1038/nature18646

    這項研究探討微生物腸道代謝組與胰島素抗性之間的關系,發現在胰島素抗性個體中脂多糖和支鏈氨基酸(BCAA)生物合成的潛力增大。這表明,由生態失調誘導的血清代謝組變化有助于糖尿病的發生。微生物功能與胰島素抗性之間的正相關主要是由少數幾種微生物驅動的,尤其是普氏菌(Prevotella copri)和普通擬桿菌(Bacteroides vulgatus)。讓小鼠感染普氏菌,導致血清中BCAA循環水平升高和葡萄糖耐受不良加重。

     

    【7】變成藥物治療對象的抗腫瘤目標

    doi | 10.1038/nature18611

    免疫調控藥物如thalidomide、lenalidomide 和 pomalidomide已證明對骨髓瘤有療效。這些藥物通過 “E3泛素連接酶” CRL4CRBN 的基質受體部分 “cereblon” (CRBN)定向作用于CRL4CRBN (CUL4–DDB1–RBX1–cereblon)。在這項研究中,Mary E. Matyskiela 等人識別出一種新的免疫調控藥物,即CC-885,它以一個不同的基質為作用目標,該基質就是 “翻譯終止因子” GSPT1。來自患者的急性骨髓性白血病腫瘤細胞對CC-885高度敏感。作者還獲得了CRBN–DDB1–CC-885–GSPT1復合物的晶體結構,發現GSPT1在其表面上以相同方式與這種酶和這種藥物結合。另一個cereblon 基質,即Ikaros,也通過一個類似的結構特征與該 “藥物-酶”復合物結合,這可能意味著該藥物對基質增補(substrate recruitment)采用一個共同的主題。

    【8】成神經細胞瘤的一個統一的致病機制

    doi | 10.1038/nature18632

    MYCN基因充當神經細胞瘤的一個主致癌基因,其致癌作用是由腫瘤抑制因子 “微RNAlet-7”調控的。let-7 抑制因子LINB28被認為對MYCN的致癌作用有貢獻。這篇研究報告發現了一個新的調控層,通過它,高水平的MYCN 信使 RNA針對let-7能充當一塊海綿,繞過對LIN28B負調控的需要。在人類成神經細胞瘤的發展過程中,let-7的破壞可以通過包括基因丟失、LIN28B破壞或MYCN擴增在內的不同非重疊機制實現,說明它在致病過程中起一個重要作用。

     

    【9】埃博拉糖蛋白的結構

    doi | 10.1038/nature18615

    David Stuart 及同事發表了埃博拉病毒糖蛋白的第一個無配體結構。該糖蛋白是負責宿主細胞附著和膜融合的惟一病毒蛋白,因此從邏輯上來說也是抗病毒藥物研發的一個目標。他們還確定了該糖蛋白在與兩種以前被發現對埃博拉病毒復制有抑制作用的藥物(這兩種藥物分別是toremifene 和ibuprofen)所形成的復合物中的結構,從而有助于了解這些藥物是怎樣抑制病毒與核內體膜(endosomal membrane)融合的。

    【10】以核小體為目標的一種病毒蛋白

    doi | 10.1038/nature18317

    Matthew Weitzman及同事揭示了病毒用來破壞宿主炎性反應的一個以前人們不知道的方法。他們顯示,人類腺病毒的一個小核心蛋白與組蛋白結合,能改變蛋白在宿主染色質上的封存( sequestration)。具體來說,腺病毒蛋白VII與核小體形成復合物,導致炎性蛋白HMGB1在染色質上的留置,從而阻止其被釋放和觸發炎癥。

     

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