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《Nature》7月最受關注的十篇論文
作者: 來源:生物通 發布于:2014-7-4 15:38:29 點擊量:

     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(2014年6月3日 ~ 2014年7月3日):

 
人GLUT1葡萄糖運輸載體的結構
Nature 510 (2014年6月5日)
 
    GLUT1是負責葡萄糖向紅血球和其他細胞中吸收的一種膜蛋白。一個質子耦合的木糖協同運輸載體(它是GLUT1的一種細菌同源物)的結構以前曾被報道過,現在Nieng Yan及同事在這篇論文中報告了人GLUT1在一個向內開啟的構形中的結構。獲得這種人蛋白的結構后,作者便能夠將與GLUT1缺陷綜合征(亦稱為De Vivo病)相關的失活性突變映射到它們的結構上。由于GLUT1的表達水平已被發現在幾種癌癥類型中升高,所以這一結構的獲得也許會有助于新的潛在抗癌藥物的開發。
 
量子計算的情境
Nature 510 (2014年6月19日)
 
    人們普遍認為,量子計算較經典計算在某些情況下、對某些問題有優勢。但量子力學的哪些具體特征最終使其具有這種更大潛力的呢?Mark Howard 及同事發現“量子情境”(quantum contextuality,即對“量子非局域性”概念的一種概括)是賦予量子計算機威力的關鍵資源。這一發現不僅為量子計算的理論基礎做了澄清,而且還為指導實驗工作、以最有效地利用量子力學的奇異性來執行計算任務提供了一個框架。
 
真空中迅速冷卻的水滴
Nature 510 (2014年6月19日)
 
    在真空中迅速冷卻的水滴在變成冰之前用來自一個飛秒X-射線激光器的強脈沖對其進行探測,這為Jonas Sellberg等人提供了關于在所謂“無人地帶”中的深度超冷液體相(在其中水的異常性質大大增強,但冰的形成速度太快,無法用正常測定方法來測定)的獨特結構信息。在第二篇論文中,Jeremy Palmer等人通過先進模擬方法來研究這一體系中的水,發現了在兩種結構不同的液體之間的一個相變,這有可能解釋水的很多異常。
 
中微子質量被限定
Nature 510 (2014年6月12日)
 
    中微子是令人好奇的粒子。根據粒子物理學的標準模型,它們應當沒有質量。但實驗卻顯示它們的確有質量——如果假設中微子是“Majorana費米子”(是其本身的反粒子的粒子)的話,這一點就自然可以得到解釋。證明這一猜想的一種辦法是,對“無中微子雙β衰變”(可以在幾個不同原子核中發生的一個核過程)進行觀測。基于來自EXO-200 探測器的新的“高暴數據”(high-exposure data),本文作者在惰性氣體同位素氙-136中為這一過程確定了一個1.1 × 1025年的半衰期限定值。他們的限定值使氙-136成為搜尋“無中微子雙β衰變”的一個重要“試驗臺”。
 
多組分蛋白的定制
Nature 510 (2014年6月5日)
 
    實現由生物系統的非凡本領得到啟發的蛋白自組裝這樣一個目標,對于材料學家來說是一個誘人的前景。作為在這個方向上所邁出的一步,David Baker及同事建立了一個計算方法,可被用來設計蛋白納米材料,在其中兩個不同的亞單元共聚成一個特定的架構。他們用該方法設計了5種由24個亞單元組成的籠狀蛋白納米材料,并通過實驗演示:這些材料的結構與計算設計模型非常一致。該方法的準確性以及它幫助打開大門的二組分材料領域,為設計針對特定應用量身定制的功能蛋白納米材料鋪平了道路。
 
脂質怎樣影響復雜膜結構?
Nature 510 (2014年6月5日)
 
    值得注意的是,最近發表的很多高分辨率膜蛋白結構都存在與蛋白密切相關的脂質,這促使人們提出一個問題:這些脂質是怎樣影響復雜的膜結構的?Carol Robinson及同事建立了一個新的離子遷移質譜(IM-MS)方法,它使其能夠獲得與脂質結合在一起的折疊的蛋白構形的高分辨率譜。利用這一方法,他們識別出改變了MscL (具有大電導率的機械敏感性通道)、水通道蛋白-Z和氨通道的穩定性的脂質。然后,他們還確定了這些脂質當中與氨通道結合在一起的一個脂質(磷脂酰甘油)的X-射線晶體結構,該結構顯示了某一特定環中的一個構形變化是怎樣導致一個磷脂酰甘油結合點之形成的。這項研究的主要結論是,一次脂質結合事件能改變一個膜復合物的穩定性。本期封面所示為從一個離子遷移細胞出現的一個原始膜蛋白復合物,圖上所看到的是處于載脂蛋白狀態、一脂質和二脂質結合狀態的氨通道。
 
一種有望用作抗生素佐劑的天然產物
Nature 510 (2014年6月26日)
 
    本期封面所示為海洋真菌Aspergillus versicolor 的分生孢子梗和孢子( 用乳酸酚棉藍染色)。被攜帶metallo-β-lactamases (如 NDM-1 和VIM)的革蘭氏陰性病原體感染,是一個不斷發展的公共衛生問題,使得用青霉素、頭孢菌素和carbapenem類抗生素來治療感染受到威脅。在這篇論文中,Gerard Wright及同事報告了在從環境微生物獲得的溶于DMSO的大量天然產物提取物中對NDM-1的天然抑制劑所做的一個篩選。其中的一種提取物(來自A. versicolor)表現出特別強的抗NDM-1活性,被識別出是aspergillomarasmine A (AMA),后者是大約50年前首次被報告的一種與葉子枯萎相關的天然產物。 AMA對NDM-1和VIM-2來說都是一種迅速的、強效的抑制劑,本文作者發現AMA在體外和體內都能完全恢復針對擁有VIM-型或NDM-型抗性基因的細菌病原體的抗菌功效。AMA是無毒且能被很好耐受的,這使其有望成為一種抗生素佐劑。
 
一個小分子怎樣延長線蟲的壽命 
Nature 510 (2014年6月19日)
 
    限制熱量能延長很多不同生物的壽命和延遲與年齡相關的退化。少數小分子代謝物被發現調控衰老過程,但我們對其中所涉及的機制卻知之甚少。Jing Huang及同事在這篇論文中報告,三羧酸循環中間體α-ketoglutarate (α-KG)能將成年線蟲的壽命延長大約50%。α-KG的分子目標是ATPase的β亞單元。α-KG依賴于TOR (target of rapamycin) 通道,并且不會延長限制飲食動物的壽命,這說明在α-KG的效應與饑餓/限制飲食之間存在一個聯系。
 
微RNA與呼吸病的關系
Nature 510 (2014年6月5日)
 
     miR-34/449家族的6個微RNA (miRNA)非常相似。它們的功能重疊,所以難以確定它們具體的生物學作用。Lin He及同事發表了從缺少所有6個miR-34/449 miRNA的小鼠獲得的數據。這些動物表現出頻發的產后死亡、呼吸功能失常(與一些“原發性纖毛運動障礙”患者的呼吸系統并發癥相似)和不育。這些現象的主要深層缺陷是呼吸道細胞的纖毛較短和較少,這在很大程度上是由于與頂膜對接的基體(basal body)所存在的缺陷。在作者所識別出的57個潛在miR-34/449 miRNA目標中,一個是Cp110。它是一個中心粒蛋白,抑制纖毛聚集。有趣的是,研究人員已經發現了與呼吸病相關的異常Cp110水平。
 
跟蹤基因表達的變化
Nature 510 (2014年6月19日)
 
   “高吞吐量單細胞轉錄組”為了解細胞之間的基因表達差異提供了一個無偏頗的方法。在這篇論文中,Aviv Regev及同事發表了從來自小鼠骨髓、受到各種不同擾動(包括在隔離的、封閉的微流體室中對單個細胞進行刺激以及通過遺傳和化學方式來改變旁泌性信號傳導)的原始樹突細胞獲得的單細胞RNA-seq庫。這些結果顯示了樹突細胞的抗病毒和炎癥反應模塊是怎樣被細胞間旁泌性正負反饋環(二者既促進、又限制差異的發生)控制的。


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