Nature:本月亮點研究Top10

　　日前，Nature網站公布了2013年7月9日 ～ 2013年8月8日前十位亮點排名，裸鼴鼠抗癌能力揭秘、腸道中的噬菌體、指甲控制指頭分列前三，其余7個分別是：海洋的長期氣候效應、與白血病有關的融合蛋白、石墨烯及其他類似材料的研究、通過對運輸蛋白的控制來選擇營養物、北半球森林水利用效率大大增加、Treg 細胞與代謝適應性有關、一個不用鏡面來約束光的新方法。該排名并不意味著論文本身的質量、科學價值或者引用影響，僅作參考。以下為Nature亮點研究 TOP10。

　　1、裸鼴鼠抗癌能力揭秘

　　Nature 499 (2013年7月18日)

　　裸鼴鼠引人矚目之處在于它們壽命極長，同時對癌癥幾乎有完全的抵抗力。現在，一個新穎的糖胺多糖變體被發現是它們抗癌能力的一個關鍵貢獻因素。該變體使這種動物具有在地下生活所需的結實而柔和的皮膚。透明質酸是細胞外基質的一個普遍成分。Xiao Tian等人發現，裸鼴鼠成纖維細胞的培養介質會因一種粘稠物質的積累而變得有粘性，同時他們還識別出該物質是一種“高分子量透明質酸” (HMM-HA) ，比小鼠和人類的相應物質大5倍。它因透明質酸酶活性低以及一種獨特形式的“透明質酸合成酶-2”的存在而在裸鼴鼠組織中積累。HMM-HA 通過 CD44 受體發揮作用，HMM-HA的清除使得裸鼴鼠細胞更易發生變形。這種不同尋常的抗癌形式為研究抗癌及壽命延長策略提供了潛在的新途徑。封面圖片：Joel Sartore/National Geographic Image Collection/Alamy。

　　2、腸道中的噬菌體

　　Nature 499 (2013年7月11日)

　　噬菌體在哺乳動物腸道中與它們的細菌宿主大量自然共存。抗生素處理會負面影響腸道環境，造成免疫和代謝缺陷。以前，腸道平衡的破壞主要是在細菌層面上被研究的，但在這項研究中James Collins及同事卻采用 “比較元基因組學”方法來分析在用抗生素處理后小鼠腸道中的噬菌體類群。他們發現，暴露于“環丙沙星”或“氨比西林”，會富集與對抗生素的抵抗力相關的由噬菌體編碼的基因。而且，來自用抗生素處理過的小鼠的噬菌體，能夠在一個以有氧方式培養的純真微生物群中增強抗藥性。這些結果表明，抗生素處理會增加噬菌體融合的頻率，刺激大范圍內的宿主，這會促進一個功能庫的形成，后者在遺傳上是多樣化的，同時也非常便于被腸道細菌利用。封面圖片：Jenn Hinkle。

　　3、指甲控制指頭再生

　　Nature 499 (2013年7月11日)

　　小鼠和人類的指尖再生是哺乳動物器官再生的一個引人注目的例子。然而，這種能力是非常有限的：如果指頭在超過指甲的地方被截掉的話是從不會再生的。 Mayumi Ito及其同事為這一過程提供了新見解。他們發現，控制小鼠指甲干細胞分化的機制直接耦合到其協調指頭再生的能力上。位于指甲干細胞區域遠端的指甲祖細胞在一個依賴于Wnt信號作用的過程中分化成指甲。Wnt信號作用的激發也是指甲再生以及吸引那些促進整個指頭在切除后再生的神經所必需的。作者提出，指甲干細胞也許可用于為截肢者開發新的治療方法。

　　4、海洋的長期氣候效應

　　Nature 499 (2013年7月25日)

　　1964 年，挪威裔美籍氣象學家Jacob Bjerknes猜想，大氣與海洋之間的相互作用有相反效應，取決于相互作用的時間尺度：在年際尺度上，大氣控制海洋表面溫度，但在數十年的時間尺度上，海洋是大氣變化的主要驅動力。前者現已被接受，同時模擬工作也被用來支持后者，但此前一直沒有獲得支持海洋控制大氣觀點的可靠觀測證據。現在，Sergey Gulev等人整合了現有觀測證據，發現至少在北大西洋，海洋的確驅動著表面熱通量在數十年時間尺度上的變化。

　　5、與白血病有關的融合蛋白

　　Nature 500 (2013年8月1日)

　　融合蛋白AML1–ETO是“急性髓性白血病” (AML) 中最常見的染色體易位。在其中，造血轉錄因子AML1的“DNA-結合域”被融合到ETO蛋白的四個保守域 (NHR1–4) 中，這樣所形成的組合蛋白與基因抑制和激發都有關。本文分析了白血病細胞中與內源AML1–ETO發生相互作用的各種不同蛋白，同時一個新識別出的蛋白結合界面被發現在白血病發生中起重要作用。

　　6、石墨烯及其他類似材料的研究

　　Nature 499 (2013年7月25日)

　　Andre Geim 和 Irina Grigorieva對將二維材料層積成由弱的“范德華”相互作用束縛在一起的新型異質結構的潛力做了一個前瞻性的分析。這些厚度為一個原子或一個分子的晶體目前已知道的有幾十種。石墨烯已經得到了很好的研究，但人們對其他材料如單層的六邊形氮化硼、MoS2、WSe2、石墨烷、氟代石墨烯、云母和硅烯的興趣卻越來越大。當然還有很多其他單層材料有待研究，而將石墨烯與其他晶體相結合的可能性同時也提供了甚至更多的選擇，為科學探索和技術創新創造了激動人心的新機會。

　　7、通過對運輸蛋白的控制來選擇營養物

　　Nature 499 (2013年7月18日)

　　當一個自己喜歡的碳來源存在時，細菌會利用一個被稱為“碳分解代謝物抑制”(CCR) 的系統來使在對自己不太喜歡的碳來源的利用中所涉及的蛋白的合成和活動停止。在大腸桿菌中，葡萄糖特定的磷酸轉移酶系統 enzyme IIA (EIIAGlc)是這一控制系統的核心;當環境中有葡萄糖時，其他糖(如麥芽糖)的運輸便會被停止。這篇論文報告了結合到MalFGK2麥芽糖運輸蛋白上的一個EIIAGlc的X-射線晶體結構。該結構顯示，兩個EIIAGlc分子結合到該麥芽糖運輸蛋白的胞質ATP酶亞單元上，在一個朝里的構形中使其穩定，阻止發生ATP水解所需的結構重排，同時也阻止麥芽糖的運輸。

　　8、北半球森林水利用效率大大增加

　　Nature 499 (2013年7月18日)

　　理論表明，大氣中CO2濃度升高應能提高植物利用水的效率，但在自然森林生態系統中該效應的實際程度仍不清楚。對來自北半球各森林研究點的碳和水通量的長期測定結果所做的一項分析，發現在過去二十年水利用效率有出乎意料大的增加，這與大氣CO2濃度從350ppm到400ppm的增加巧合。這一趨勢經常伴隨著光合作用吸收及“碳固存”的同時增加。作者提出，植物氣孔的部分關閉(以使植物葉子中CO2濃度保持不變)是對所觀察到的水利用效率趨勢的最有可能的解釋。這些結果與當前的理論及陸地生物圈模型是不一致的。

　　9、Treg 細胞與代謝適應性有關

　　Nature 499 (2013年7月25日)

　　表達Foxp3的“調控性T細胞”(Treg) 在免疫耐受和動態平衡中起中心作用。在這項研究中，Hongbo Chi及其同事發現，mTORC1依賴型膽固醇生物合成對于Treg功能很重要，部分通過增加Treg“效應子”分子CTLA4 和ICOS發揮作用。這一發現說明，在免疫信號與細胞的代謝狀態之間存在一個聯系。

　　10、一個不用鏡面來約束光的新方法

　　Nature 499 (2013年7月11日)

　　光的約束有很多實際應用(如用在光纖、波導和光子學中)，但當前的約束方法都采用如金屬鏡面等材料或系統，它們禁止出射波。Chia Wei Hsu等人在這項研究中演示了一個不依靠鏡面的新的約束方法。他們先是計算，接著又通過實驗證明：對一塊有圖案的電介質板來說，存在某些穩定的光“結合態”，它們能捕獲光，即便在周圍介質中允許有出射波。捕獲(約束)電磁波的這一新方法有“波矢”和波長選擇性，所以適合光纖、調制器和波導。另外，它還可用于電子波和機械波以及光。