不得不看的2月Nature雜志重磅級亮點研究

　　時間總是匆匆易逝，轉眼間2月份即將結束，在即將過去的2月里，Nature雜志又有哪些亮點研究值得學習呢？小編對相關文章進行了整理，與大家一起學習。

　　圖片來源：The Sanger Institute/UCL

　　【1】Nature：戒煙者肺部中的更多健康細胞可降低肺癌風險

　　doi：10.1038/s41586-020-1961-1

　　在一項新的研究中，來自英國倫敦大學學院、劍橋大學和韋爾科姆基金會桑格研究所等研究機構的研究人員確定戒煙者（ex-smoker，也譯為曾抽煙者）肺部中的保護性細胞可能解釋了為何戒煙可以降低患肺癌的風險。他們發現與目前的吸煙者相比，戒煙者擁有更多的遺傳上健康的肺細胞，因而罹患肺癌的風險要低得多，相關研究結果發表在Nature期刊上。

　　這項研究是癌癥突變圖譜（Mutographs of Cancer）項目的一部分。該項目檢測表明損傷原因的DNA“特征”，以更好地了解癌癥的原因，并發現我們可能尚未意識到的原因。這項研究表明，戒煙不僅能阻止肺部遭受進一步損傷，而且還可以讓新的健康細胞積極補充呼吸道內壁。這種健康細胞與受損細胞比例的轉變可以有助于阻止癌癥產生。這些結果凸顯了在任何年齡完全戒煙的好處。肺癌是英國最常見的癌癥死亡原因，占所有癌癥死亡人數的21％。吸煙導致DNA損傷，極大地增加了患肺癌的風險。在英國，每年發生的4.7萬例肺癌病例中，約有72％是由吸煙引起的。在美國，估計到2020年將診斷出約229000例肺癌。

　　【2】Nature：揭示正在中國肆虐的肺炎疫情很可能由蝙蝠起源的新型冠狀病毒導致

　　doi：10.1038/s41586-020-2012-7

　　在過去的二十年中，冠狀病毒已引起兩次大規模疫情：嚴重急性呼吸綜合征（SARS）和中東呼吸綜合征（MERS）。一般認為，主要在蝙蝠中發現的SARS 相關冠狀病毒（SARSr-CoV）可能會導致未來疫情暴發。在一項新的研究中，來自中國科學院武漢病毒研究所等機構的研究人員報道了位于中國中部的湖北省武漢市發生了一系列病因不明的肺炎疫情。從當地的一家海鮮市場開始，到2020年1月26日為止，疫情已蔓延至中國有2050人感染，其中56人死亡，其他11個國家有35人感染。重要的是，Nature期刊在2020年1月20年收到這篇論文的手稿，1月29日就接受了這篇論文，并以“加快評審文章（Accelerated Article Preview）”的形式在線發表了這篇論文。

　　這些患者的典型臨床癥狀是發燒、干咳、呼吸困難、頭痛和肺炎。疾病發作后可因肺泡損傷導致進行性呼吸衰竭（如橫向胸部CT圖像所觀察到的那樣），甚至死亡。根據臨床癥狀和其他標準，包括臨床體溫升高，淋巴細胞和白細胞減少（有時白細胞正常），胸部X光片上出現新的肺部浸潤，三天抗生素治療無明顯好轉，臨床醫師將這種疾病確定為病毒性肺炎。大多數早期病例似乎都與最初的那家海鮮市場有接觸史，但是如今這種疾病已發展為人與人之間的傳播。

　　【3】Nature：揭示新型冠狀病毒2019-nCoV與中國正在爆發的人類呼吸道疾病有關

　　doi：10.1038/s41586-020-2008-3

　　嚴重急性呼吸綜合征（SARS）和寨卡（Zika）等新興傳染病對公共衛生構成了重大威脅。盡管進行了廣泛的研究，但是如何、何時和何地出現新疾病仍然具有相當大的不確定性。最近在中國湖北省武漢市報道了一種嚴重的呼吸系統疾病。自第一位患者于2019年12月12日住院以來，截至2020年1月25日，已報道了至少1975例病例。流行病學調查提示著此次疫情爆發與武漢的一家海鮮市場有關。 在一項新的研究中，來自中國復旦大學、中國疾病預防控制中心、華中科技大學和武漢市疾病預防控制中心的研究人員研究了一名在這家海鮮市場工作的患者，該患者于2019年12月26日入住武漢市中心醫院，出現了嚴重的呼吸綜合征，包括發燒、頭暈和咳嗽，相關研究結果發表在Nature期刊上。

　　這名接受研究的患者是一名41歲的男性，無肝炎、結核病和糖尿病病史。他在病發六天后即2019年12月26日入住武漢市中心醫院。這名患者在就診一周后就出現發燒、胸悶，無力咳嗽、疼痛和虛弱。心血管、腹部和神經系統檢查均正常。觀察到輕度的淋巴細胞減少（每立方毫米少于900個細胞），但在全血細胞計數（CBC）測試中，白細胞和血小板計數正常。在血液化學測試中，觀察到C反應蛋白（CRP，血液41.4 mg/L，參考范圍0～6 mg/L）升高，并且天冬氨酸轉氨酶、乳酸脫氫酶和肌酸激酶的水平略有升高。動脈血氣（ABG）測試顯示這名患者患有輕度低氧血癥，血氧水平為67mmHg。在入院的第一天（發病后第6天），胸部X線照片異常，伴有氣腔陰影，如磨玻璃樣陰影（ground glass opacity），雙肺局灶性實變和斑片狀實變。CT掃描顯示雙側局灶性實變、大葉性實變和斑片狀實變，尤其是下肺。胸部X線照片顯示入院后第5天（發病后第11天）雙側彌漫性斑塊狀的模糊陰影。

　　【4】Nature：揭示藥物互作機制 有望開發出新型抗瘧疾療法

　　doi：10.1038/s41586-019-1918-4

　　結晶過程（crystallization）是藥物開發、石化加工和其它工業活動的核心，但科學家們表示，目前他們仍在研究警惕形成和溶解過程中復雜的相互作用，近日，一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中，來自休斯頓大學等機構的科學家們通過研究首次在分子水平下闡明，當兩種抑制晶體形成的化合物結合時會發生什么狀況，比如抗瘧疾藥物等。

　　研究者Jeffrey Rimer表示，你可能會認為使用兩種以不同方式攻擊結晶的藥物會產生協同效應，或者至少是附加作用，但實際上，這兩種藥物就能夠相互抵抗；對抗合作（antagonistic cooperation）意味著，兩種藥物聯合使用的效果比單獨使用差，文章中，研究人員希望能夠設計出有效的瘧疾療法，當研究者對分子進行修飾后，他們發現，分子結構上的一個小變化就能夠極大地改變其功能。

　　【5】Nature：揭示人類甲狀腺球蛋白的精細化結構 助力理解甲狀腺激素的產生和調節機制

　　doi：10.1038/s41586-020-1995-4

　　近日，一項刊登在國際雜志Nature上題為“The structure of human thyroglobulin”的研究報告中，來自劍橋大學MRC分子生物學實驗室的科學家們通過研究揭示了人類甲狀腺球蛋白（TG，thyroglobulin）的結構。甲狀腺球蛋白是甲狀腺激素的特殊蛋白質前體，其對于脊椎動物的生長、發育和機體代謝控制至關重要，作為甲狀腺濾泡上皮細胞分泌的大分子糖蛋白，其絕大多數都是由甲狀腺細胞合成并釋放進入甲狀腺濾泡的殘腔中。

　　甲狀腺球蛋白通過酪氨酸的碘化和偶聯作用在甲狀腺中合成激素，并通過甲狀腺球蛋白的水解作用來完成；甲狀腺球蛋白中酪氨酸的接近性被認為是引發偶聯反應的原因，但目前研究人員并未清楚鑒別出激素產生的酪氨酸，而且也并未揭示甲狀腺球蛋白的三維結構，這或許就限制了科學家們對其相關機理的研究和理解。

　　圖片來源：Wikimedia

　　【6】Nature：科學家成功實現原始造血干祖細胞的活體動物成像

　　doi：10.1038/s41586-020-1971-z

　　近日，一項刊登在國際雜志Nature上題為“Live-animal imaging of native haematopoietic stem and progenitor cells”的研究報告中，來自哈佛大學等機構的科學家們通過研究在活體動物中對原始的造血干祖細胞（native haematopoietic stem and progenitor cells）成功進行了成像研究。

　　當前，造血干細胞（HSCs，haematopoietic stem cells）的生物學研究主要是在移植條件下進行的，因此，對于科學家們而言，研究造血干細胞的行為就顯得極具挑戰，據研究者所知，目前研究人員尚未在活體動物的天然生境中實現對造血干細胞的可視化研究。這項研究中，研究人員就描述了一種雙重的遺傳性策略，其能將報告基因標記限定到最安靜的長期造血干細胞（LT-HSCs）的亞群中，并且其能與當前頭顱骨髓的活體成像方法相互兼容。

　　【7】Nature：重磅！揭示癌癥中RNA改變的分子特征！

　　doi：10.1038/s41586-020-1970-0

　　近日，一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中，來自歐洲分子生物學實驗室的科學家們通過研究揭示了癌癥中RNA改變的特征。癌癥是一種由DNA突變所引發的疾病，而DNA的突變則是因環境因素或機體老化所誘發；目前研究人員很少研究基因組的這些改變如何影響RNA的變化，后期研究人員還需要進行更為深入的研究來理解RNA的改變是否是引起突變的結果，以及其如何誘發癌癥的發生和進展。

　　RNA表達、剪接和亞型變化差異與多種類型的癌癥直接相關，這項研究中，研究人員利用轉錄組學分子來研究腫瘤RNA中所發現的癌癥特異性改變，從這一點上來講，研究人員鑒別出了多種未被充分認識的癌癥基因組改變的機制，而這些機制目前并沒有在單獨的DNA分析中被發現。

　　【8】Nature：科學家鑒別出治療多發性硬化癥的潛在新型靶點

　　doi：10.1038/s41586-020-1999-0

　　近日，一項刊登在國際雜志Nature上題為“MAFG-driven astrocytes promote CNS inflammation”的研究報告中，來自哈佛醫學院等機構的科學家們通過研究揭示了MAFG驅動的星形膠質細胞促進中樞神經系統炎癥的分子機制。多發性硬化癥（MS，Multiple sclerosis）是一種中樞神經系統慢性炎性疾病，同時其也是一種罕見病，多發于20-40歲的中青年群體，患者機體的神經髓鞘的破損和剝落致使其脊髓、大腦及視神經功能受到損害；通常情況下，患者的神經系統殘疾在發病一二十年后逐漸加重，會使其喪失自理能力、失明甚至失去生命。

　　星形膠質細胞參與到了多發性硬化癥的發病過程中，但目前研究人員并不清楚星形膠質細胞的異質性及其調節機制；這項研究中，研究人員利用單細胞RNA測序技術聯合細胞特異性的Ribotag RNA分析技術分析了多發性硬化癥中的星形膠質細胞的功能及特性，同時還對臨床前模型—實驗性自身免疫性腦脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE）模型進行研究，文章中，研究人員利用ATAC-seq、ChIP-Seq技術、全基因組DNA甲基化分析技術和體內CRISPR-Cas9遺傳干擾技術進行研究。

　　【9】Nature：Toll樣受體和特殊自噬蛋白之間的串擾或能調節鍛煉期間骨骼肌中AMPK的激活

　　doi：10.1038/s41586-020-1992-7

　　近日，一項刊登在國際雜志Nature上題為“TLR9 and beclin 1 crosstalk regulates muscle AMPK activation in exercise”的研究報告中，來自西南醫學中心等機構的科學家們通過研究揭示了鍛煉期間Toll樣受體9（Toll-like receptor 9，TLR9）和蛋白質beclin 1之間的串擾（crosstalk）調節肌肉中AMPK激活的分子機制。

　　研究者表示，單磷酸腺苷活化蛋白激酶（AMPK）在骨骼肌中的激活與運動所引起的全身代謝性反應會相互協調，而在運動期間，機體的自噬過程會被上調，自噬是一種能夠維持細胞中內環境穩定平衡的溶酶體降解途徑；在骨骼肌中，一種名為beclin 1的核心自噬蛋白對于AMPK的激活非常關鍵和必要。

　　【10】Nature：機體如何通過細胞骨架結構來實現糖酵解的機械調節？

　　doi：10.1038/s41586-020-1998-1

　　近日，一項刊登在國際雜志Nature上題為“Mechanical regulation of glycolysis via cytoskeleton architecture”的研究報告中，來自德州大學西南醫學中心等機構的科學家們通過研究揭示了機體通過細胞骨架結構來進行糖酵解的機械調節機制。細胞微環境的特殊機制或能通過細胞骨架的重塑和肌動球蛋白的收縮來持續性地調節細胞的多項功能，包括細胞生長、存活、凋亡、分化和形態發生等功能。盡管所有上述功能都會消耗能量，但目前研究人員并不清楚是否以及細胞如何調節這些代謝活動從而來適應多種可變的機械信號。

　　這項研究中，研究人員通過研究發現，人類支氣管上皮細胞從剛性底物向柔性底物的轉移，或會通過速率限制代謝酶類磷酸果糖激酶（PFK）的蛋白酶體降解的方式來促進細胞糖酵解的下調。PFK的降解或許是由壓力纖維的分解所誘發，該過程能釋放TRIM21分子，即PFK靶向性E3泛素連接酶三結構域蛋白家族包含蛋白21（PFK-targeting E3 ubiquitin ligase tripartite motif (TRIM)-containing protein 21 (TRIM21)）。