《Nature》9月最受關注的十篇論文

　　英國著名雜志《Nature》周刊是世界上最早的國際性科技期刊，自從1869年創刊以來，始終如一地報道和評論全球科技領域里最重要的突破。其辦刊宗旨是“將科學發現的重要結果介紹給公眾，讓公眾盡早知道全世界自然知識的每一分支中取得的所有進展”。近期《Nature》下載論文最多的十篇文章(2013年8月13日 ～ 2013年9月12日)：

　　腸道微生物群豐富程度對健康的影響

　　Nature 500 (2013年8月29日)

　　肥胖是心血管病、糖尿病、骨質疏松癥和包括一些癌癥在內的其他疾病的一個風險因素。必須有其他影響因素存在，才能確定肥胖者會患哪種代謝疾病。本期Nature上兩篇論文分析這些因素中的一個所起作用，這個因素就是腸道微生物群的豐富程度。Le Chatelier等人分析了非肥胖者和肥胖者的腸道微生物基因組成，發現在基因和種類豐富程度上存在顯著差別。豐富程度較低人士的肥胖程度、胰島素抗性、血脂異常和炎癥程度都有所提高。微生物豐富程度較低的肥胖者比微生物豐富程度較高者更容易增加體重。作者還發現，僅僅對少數幾種細菌標記進行分析，就足以區分細菌豐富程度的高低。Cotillard等人對肥胖或超重人士由飲食誘導的體重降低和采用使體重保持穩定的干預措施過程中的腸道微生物特征進行了監測。他們報告說，高纖維食物(如水果和蔬菜)的消耗增加導致細菌豐富程度增加，并且改善一些與肥胖相關的臨床癥狀。該發現支持將飲食與腸道微生物群的組成聯系起來的以前的研究工作，并且說明通過適當的飲食也許能實現永久性的改變。

　　成年干細胞的表觀控制

　　Nature 500 (2013年8月15日)

　　Linheng Li及同事完成的一項新的研究工作研究的是，造血干細胞中H19“差異化甲基化區域” (H19-DMR) 的刪除所產生的效應。DMR已知控制印記基因H19 和 Igf2從H19–Igf2 位點的表達，將H19 的表達限制于母方等位基因，將Igf2的表達限制于父方等位基因。作者報告了一系列由母方表達的生長限制印記基因在“長期造血干細胞”(LT-HSCs) 中、而不是在增殖中的短期HSCs中的優勢表達，說明基因組印記在維持靜態LT-HSCs中起一個關鍵作用。

　　能自動改變光透射性的智能窗玻璃

　　Nature 500 (2013年8月15日)

　　本期封面所示窗玻璃代表著一種新型智能涂料的三個限制性光學狀態：完全透明、選擇性阻斷近紅外 (NIR)光和在可見光及NIR光透射時都變暗。玻璃窗讓光進來，將極端的熱和冷留在外面，但隨著“電致變色”領域(光的透射性因電化學充電和放電而發生的可逆變化)的進展，它們能夠發揮的功能還會比現在多得多。Delia Milliron及其同事演示了由嵌入在一個氧化鈮玻璃基底中的錫摻雜的氧化銦納米晶體組成的一種復合薄膜，這一成果被認為是朝著制造能夠大大降低照明和供暖費用的窗戶的方向前進了一步。通過在2.5伏的范圍內改變所施加的電壓，帶電的納米晶體會選擇性阻斷NIR光，而玻璃則會由于其在“納米晶體-玻璃” 界面附近重構的鍵連接而強烈調控可見光。實用的“智能窗戶”和其他設備離我們仍然還有一些距離，但這種基于溶液的、被稱為“內含納米晶體的玻璃 (nanocrystal-in-glass)”方法是模塊化的，允許對結構和組成進行大范圍調整，所以為進一步優化提供了一個可靠平臺。封面設計：Creative Services/Lawrence Berkeley National Laboratory。

　　由極端氣候造成的CO2濃度升高

　　Nature 500 (2013年8月15日)

　　最新研究表明，極端氣候事件(如熱浪、干旱和風暴)能部分抵消碳匯，甚至造成碳庫的凈損失。這篇Perspective文章研究極端氣候在全球尺度上對陸地生態系統的碳循環的影響。它得出的結論是：極端氣候具有壓倒逐漸變暖的“碳匯效應”的潛力，促使碳從積累的碳庫中迅速丟失，并在不遠的將來增加大氣中CO2濃度。

　　“蛭形輪蟲” 無性生殖假說被證實

　　Nature 500 (2013年8月22日)

　　“蛭形輪蟲”被認為已經以無性方式存在和分化了數百萬年，這很奇怪，因為有性生殖的喪失對后生動物來說被普遍認為是走進了一條演化上的死胡同。此前人們仍懷疑它們也許偶爾會進行有性生殖。但在這項研究中，Olivier Jaillon及同事對一種名叫“Adineta vaga”的“蛭形輪蟲”的基因組進行了測序，發現其結構與傳統減數分裂(與有性生殖相關的細胞分裂類型)不匹配。其基因組已經歷了豐富的基因轉換，這可能限制了在沒有減數分裂時有害突變的積累。多達8%的基因可能來自非后生動物，可能是通過橫向基因轉移獲得的。這些發現為無性演化提供了肯定證據，支持關于“蛭形輪蟲”從古以來進行無性生殖的假說。

　　人類基因組動態甲基化圖

　　Nature 500 (2013年8月22日)

　　該圖所示為人類基因組的動態甲基化情況：圖上x軸(左邊)相應于在24種人類細胞和組織類型中所觀察到的最大甲基化變化，y軸是平均總甲基化，z軸是CpG二核苷酸的密度。胞嘧啶的甲基化(通常發生在CpG上)是基因表達的表觀調控的一個常見特征。大多數細胞類型都有相對穩定的CpG二核苷酸甲基化模式，而我們對哪些CpG參與基因組調控的認識是有限的。在這項研究中，Meissner及其同事分析了各種不同人類細胞和組織類型的全基因組“亞硫酸氫鹽”序列數據集，發現只有大約22%的CpG在這些類型中改變它們的甲基化狀態。這些CpG大多數都位于假想的基因調控元素上，尤其是增強子和“轉錄因子結合點”上。除了進一步澄清DNA甲基化的分布外，這些具有動態DNA甲基化模式的所選區域還可幫助將效率更高的基因組方法引導到專注于能提供信息的區域，同時也可幫助確定調控元素。封面圖片：Bang Wong 和 Michael Ziller。

　　心臟和肺的共同發育

　　Nature 500 (2013年8月29日)

　　心血管和呼吸系統需要精確的共同發育來為血液的加氧形成氣體交換界面，但心臟和肺是怎樣一起發育得呢?現在，通過利用一系列小鼠模型來進行細胞命運分析和功能喪失分析，Edward Morrisey及其同事在心臟的后極內識別出一組多能心肺祖細胞，它們協調心臟和肺的共同發育。作者提出，心臟和肺已形成了一個復雜的、精確的共同發育過程，來確保陸地動物在出生后能夠存活。

　　防止復制叉的碰撞

　　Nature 500 (2013年8月29日)

　　沿一個DNA鏈向相反方向運動的兩個復制叉之間的碰撞，預計會經常發生在具有多個復制起源的真核細胞中。Christian Rudolph等人利用一個細菌系統來觀察這種碰撞對細胞的影響。他們發現，碰撞點可被用來獨立于一個活性來源重新啟動復制，這可能具有潛在的致病效應。 RecG轉位酶和幾種核酸外切酶能防止這種事件的發生，從而維持基因組的穩定性。

　　核糖體亞單元的結構

　　Nature 500 (2013年8月15日)

　　當翻譯被啟動時，只有核糖體的小亞單元結合到信使 RNA (mRNA)上。一旦啟動密碼子被識別出來，通過沿著mRNA轉位或“掃描”，大亞單元便會與小亞單元結合重組一個完整的核糖體。Ivan Lomakin 和 Thomas Steitz解決了與“啟動因子tRNA”、mRNA以及啟動因子eIF1 和 eIF1A形成復合物的真核生物小核糖體亞單元的三個結構。這些結構有助于了解啟動因子的貢獻、mRNA被掃描的機制以及在核糖體P點上發生的相互作用。

　　葉酸受體的結構

　　Nature 500 (2013年8月22日)

　　葉酸是包括DNA合成、DNA修復和細胞分裂在內的很多生物過程所需的一種必要維他命。“正常”細胞表達數量相對較少的三個葉酸受體維、、和和，但它們在癌細胞中普遍過度表達;為此，它們是新的化療方法和癌癥造影劑的潛在目標。在這篇文章中，作者解決了人葉酸受體在(它介導葉酸向細胞中的吸收)與葉酸結合在一起的形式的XX射線晶體結構。作者測定了它的“配體結合袋”，并且提供了對于以該受體為目標的新型小分子的開發來說應當會有用的數據。