【盤點】Nature十大研究亮點

　　 Nature雜志推薦的2015年7月19日 ～ 2015年8月18日前十位的研究進展介紹如下。

　　 1.父母關系遠近與身高和智力有關

　　 研究者對102個群組和超過35萬個體進行的這項聯合元分析，通過觀察連續純合子片段(ROH，沿其全部長度被推斷為純合性的片段)研究了純合性對具有公共衛生重要性的性狀的影響。通過關注16個與健康相關的量化性狀，作者在全部連續純合子片段與四個復雜性狀之間發現了在統計上具有顯著性的聯系，這四個性狀分別是：身高、一秒用力呼氣肺活量、一般認知能力和教育程度。在每一種情況下，純合性的增加都與性狀值的降低相關。沒有發現全基因組純合性對血壓和低密度脂蛋白膽固醇或十個其他心臟代謝性狀有影響的證據。

　　doi: 10.1038/nature14618

　　 2.埃博拉病毒造成新疫情

      該照片是在塞拉利昂拍攝的，人們在排隊領取食物。當前由埃博拉病毒所造成的疫情正在西非蔓延。在7月22日之前的一個星期，國際衛生組織報告說，在幾內亞有22個已證實的病例，在塞拉利昂有4個，在利比里亞沒有——5月9日該疫情在利比里亞已宣告“結束”。2015年8月6日的Nature雜志的特寫文章總結了在應對本次疫情中獲得的經驗教訓，并對這種疾病和其他疾病在將來可以怎樣得到控制表達了意見。

　　doi:10.1038/524027a

　　 3.線粒體在細胞內能量分布中起重要作用

　　 能量在細胞內是怎樣分布的？在骨骼肌中，能量分布曾被認為是通過由代謝物促進的擴散發生的，盡管遺傳證據對這種分布方式的重要性提出了疑問。Robert Balaban及同事利用各種形式的高分辨率顯微鏡，對線粒體本身除了實際上產生能量外是否也在其分布中起一定作用進行了研究。他們發現，通過以“質子動力”(proton-motive force)的形式在整個細胞中形成一個導電通道，它們的確在能量分布中起一定作用。在整個這一網絡中，線粒體蛋白定位似乎是在變化的，從而使得線粒體膜電勢能夠以最佳方式產生和被利用。這一能量分布網絡(它取決于傳導而不是擴散)速度有可能極快，從而使得肌肉能夠對新的能量需求幾乎即時做出反應。

　　doi: 10.1038/nature14614

　　 4.圖論為3D納米尺度打印鋪平道路

　　 源自DNA遺傳性的約束條件為DNA可以怎樣被組裝施加了重要限制，所以如果要實現復雜結構的話， “DNA折紙術”等程序仍然需要相當多的人工調整。在這篇論文中，Erik Benson及同事介紹了一個通用方法——采用單個螺旋、而不是緊密堆積在一起的螺旋束作為構造元件，這使得人們有可能設計和生成用現有方法非常難以實現的復雜DNA結構。由此獲得的納米結構比一般在生物分析中所碰到的條件下用傳統 “DNA折紙術”獲得的納米結構更穩定。而且由于整個設計過程可以很容易實現高度自動化，所以它使得實用的納米尺度三維打印離我們更近了一步。

　　doi: 10.1038/nature14586

　　 5.火山噴發與氣候之間聯系的再校準

        過去的研究表明火山噴發影響氣候，但難以將具有年度分辨率的和精確計年的樹輪的年表與在冰芯中所記錄的火山活動可變性的年表進行匹配。Michael Sigl 等人利用大氣中10Be的一個峰值 (與775年在歐洲各地樹輪中留下一個獨特的大氣14C指紋的一次宇宙射線異常明顯相關)來測定在來自格林蘭和南極洲的冰芯中所觀察到的一個類似峰值的年代。在建立二者之間這種聯系的過程中，作者確定該冰芯記錄應當做七年時間的調整。該數據證實，熱帶和高緯度地區的大規模火山噴發是過去2500年北半球氣溫變化的主要驅動因素，而且這樣的火山噴發也是六世紀重大疫情、饑荒和社會經濟動蕩的催化劑。

　　doi: 10.1038/nature14565

　　 6.內嗅皮層中的“速度細胞”

　　 人們早就假設，在內嗅皮層中，當一個動物穿過其環境運動時，網格細胞需要關于動物跑動速度的信息來正確編碼周期性空間放電場(spatial firing fields)。然而，這種信號傳輸速度信息的來源以前卻沒有被識別出。在這項研究中，Edvard Moser及同事在內嗅皮層(MEC)中分離出根據神經放電速度線性編碼跑動速度的一個特定類別的神經元。這些 “速度細胞”與其他具有特定功能的MEC神經元截然不同，以獨立于周圍環境的方式編碼速度。

　　doi: 10.1038/nature14622

　　 7.植物也有免疫系統的生物鐘

　　 在植物中和在很多其他真核生物中，生物鐘不僅通過影響基因轉錄、而且通過改變生物的氧化還原狀態來確保生物過程每天的有節奏波動。氧化還原節奏與生物鐘相聯系的分子機制以及氧化還原-生物節律相互作用的生物學意義仍不清楚。Xinnian Dong及同事識別出了擬南芥的這種氧化還原節奏的一個出乎意料的調控因子。他們發現，“主免疫調控因子”NPR1獨立于病原感染來感應一個植株的氧化還原狀態和調控早上及晚上的核心生物鐘基因的轉錄。這個網絡架構幫助植物“門控”它們對早上的免疫反應，從而減小對生長(發生在晚上)的影響。

　　doi: 10.1038/nature14449

　　 8.小細胞肺癌的遺傳原因

　　 對110個小細胞肺癌病例所做的全基因組測序，顯示了幾乎所有病例中腫瘤抑制因子基因TP53和RB1的一個典型的雙等位基因失活現象。在TP53 和RB1沒有發生改變的僅有的兩個樣本中，“染色體碎裂”(chromothripsis)將 “cyclin D1”激活，導致同樣的分子效應。另外，25%的腫瘤在NOTCH家族的基因中攜帶能造成失活的突變，同時作者也發現，一個臨床前小鼠模型中Notch信號作用的激活可以降低腫瘤數量和延長突變小鼠的生存時間。這項研究突顯了作為最具致命性的人類癌癥之一的這種肺癌的可能的藥物作用目標。

　　doi: 10.1038/nature14664

　　 9.ABC運輸復合物的分子結構

       這篇論文發布了一個蛋白轉位ABC運輸復合物在ATP存在和不存在兩種情況下的X-射線晶體結構。該運輸物是來自“熱纖梭菌”的一個“含肽酶的能結合ATP的盒轉運體”(PCAT)。這些結構和與之相伴的生化實驗表明，這一蛋白的轉位通道是一個穿越了幾乎整個脂質雙層的很大的α-螺旋桶；這一α-螺旋桶的空腔大到足以能夠容納一個小型的完全折疊的的蛋白分子。PCAT在原核生物中普遍存在。在革蘭氏陽性細菌中，它們輸出群體感應和抗菌性多肽。在革蘭氏陰性細菌中，它們作為I-型分泌系統的一部分與其他膜蛋白相互作用。

　　doi: 10.1038/nature14623

　　 10.微生物生物膜內的舍與得

　　 在一種生物膜的生長過程中，周邊細胞保護內部細胞不受外部攻擊，但也能通過周邊細胞的營養消耗使它們餓死。在這項研究中，Gürol Süel及同事發現，保護與餓死之間的這種沖突通過周邊與內部細胞之間的長距離代謝共依賴性的出現得到了解決。尤其是，他們通過枯草桿菌生物膜發現，生長會周期性地停止，以增加受保護的內部細胞的營養供應，而這反過來又會提供生物膜在周邊生長所需的代謝物。

　　doi: 10.1038/nature14660