Nature雜誌11月不得不看的亮點研究

知識 11-28

不知不覺，我們馬上就要迎來12月份了，那麼11月Nature雜誌又有哪些亮點研究值得學習呢？小編對此進行了整理，與各位一起學習。

【1】舊牙換新牙

doi | 10.1038/nature19812

兒童的乳牙掉落時，掉下來的是牙冠，牙根則被吸收。在研究一具硬骨魚Andreolepis hedei的化石的牙齒替換時，Per Ahlberg及同事發現牙根吸收似乎是所有硬骨魚類替換牙齒的原始模式。人類是硬骨魚類經過高度分化的後代，而這具有4.24億年歷史的硬骨魚Andreolepis hedei與所有硬骨魚的祖先相當接近。Andreolepis通過牙根吸收換牙是這一現象的最早證據，牙根吸收或許也是原始硬骨魚類替換牙齒的方式。

【2】大麻對神經系統的影響

doi | 10.1038/nature20153

大麻合法化已成為美國的一大熱議話題，據最新報告顯示，目前在歐洲尋求專業毒癮治療的人群中，大麻已取代海洛因成為這一人群最常用的非法藥物。但是，關於四氫大麻酚（THC，大麻中的神經活性物質）如何影響神經網路（如多巴胺驅動的獎勵系統），科學文獻有著顯著不同的論述。在本期《自然》中，Michael Bloomfield等人將會對臨床研究和動物研究之間相互衝突的證據展開評論，他們總結，攝入THC會對多巴胺系統產生潛在的長期複雜影響，包括大量攝入THC造成的神經放電和多巴胺釋放增多，以及與長期使用相關聯的多巴胺能鈍化。他們認為，人類和動物模型中，大麻誘導的多巴胺系統變化與行為效果之間的關係應成為未來研究的重點。

Nature雜誌11月不得不看的亮點研究

【3】癌細胞內的端粒維護

doi | 10.1038/nature20099

癌細胞之所以能擴增並長期存在，一方面是它們夠在持續分裂的過程中維持端粒長度。科學家們在超過十分之一的癌症中發現了一種不依賴端粒酶的端粒延長機制——端粒延長替代機制(ALT)。Roger Greenberg及同事表明，存在ALT的癌細胞中形成了一種專門的複製體，該複製體能夠從雙鏈斷裂開始，在端粒上合成長束DNA。這一過程獨立於許多經典複製和同源依賴修復成份。

【4】控制睡眠模式的基

doi | 10.1038/nature20142

雖然調控晝夜節律的分子路徑已得到廣泛研究和分類，但是人們對於控制和驅動睡眠平衡的分子機制所知甚少。船戶弘正等人使用正向遺傳篩選方法，識別出了兩種影響睡眠/覺醒平衡的基因突變。Sik3蛋白激酶對總覺醒時間起著至關重要的決定性作用，而陽離子通道NALCN的突變則會影響快速眼動睡眠的片段長度和總長度。

【5】假基因沒那麼「假」

doi | 10.1038/nature19824

假基因指的是累積了提前終止密碼子(PTC)的基因，被視為「垃圾」DNA。人們一度認為，它們或許能生成調控RNA或小的多肽片段，但是不能編碼功能蛋白。Richard Benton及同事報告，果蠅(Drosophila sechelia)體內的IR75a假基因有效地通讀翻譯了它的PTC，從而編碼了一個功能性嗅覺受體，這一過程僅發生在神經元內。作者進一步在不同的嗅覺受體家族和不同物種中，辨認出了其它多個這樣的「偽-假基因」，它們雖然有PTC，但仍能像功能基因一樣發揮作用，這意味著基因組注釋應接受重新審視，尤其是對含PTC的疾病基因。

Nature雜誌11月不得不看的亮點研究

【6】移植胚胎神經元融入成體新皮層迴路

doi | 10.1038/nature20113

在哺乳動物成體的大腦新皮層中，神經再生極度受限。因此，修復大腦損傷的一種可能的策略是利用移植胚胎神經元。然而，人們尚不清楚這些神經元能否繼續發育並融入成體的已有迴路中。本期《自然》發表的一項研究採用雙光子顯微術和單突觸追蹤方法，表明移植入成年小鼠視覺皮層的胚胎神經元可在四到八周內成熟並得到類似成體的屬性，可以接收適當的輸入並建立感覺刺激選擇性反應。因此，移植神經元能以極強的特異性融入成體大腦內一般不接受新神經元的新皮層迴路中。

【7】脂肪必須「裡應外合」

doi | 10.1038/nature20117

膳食脂肪會加重慢性炎症和胰島素抵抗，這一過程涉及脂肪組織的巨噬細胞招募。本研究表明，巨噬細胞脂肪酸合酶 (FAS) 對飲食誘導的炎症是不可或缺的。去除巨噬細胞中的FAS會改變巨噬細胞的膜秩序和組成，削弱細胞黏附、細胞遷移和細胞活化所需的血漿細胞膜膽固醇留存和Rho GTPase轉運。因此，去除FAS能在小鼠中防止脂肪組織的巨噬細胞招募、慢性炎症和飲食誘導的胰島素抵抗。

【8】Hoxa11基因與五指

doi | 10.1038/nature19813

本期封面所示為Rosa26Hoxa11/Hoxa11；prx1Cre突變小鼠的藝術化手部骨骼。這種突變引起了Hoxa11基因在末端肢芽中的表達，與在鰭芽中的表達十分相似，並會導致額外指趾的形成。大部分現存的四足動物（四足陸地脊椎動物）的每個肢體擁有五根指趾。如果基因突變造成指趾數量變化，一般都是少於標準的五根。但這種「五指」狀態並非一開始就如此固定。最早的四足動物每個肢體有六根、七根甚至八根指趾；現在，這種多指趾畸形只存在於罕見變異中。那麼，五指是如何確定下來的呢？Marie Kmita及同事表明，Hoxa11 和Hoxa13基因的互斥表達是形成五指所必需的；Hoxa11基因的內含子中演化出了一種轉錄增強子；此外，Hoxa11正常發揮功能是維持五指狀態所必需的。作者認為，在干群（已滅絕）四足動物的多指趾向現存四足動物的五指狀態過渡的過程中，Hoxa11調控的演化發揮了作用。

Nature雜誌11月不得不看的亮點研究

【9】遺傳學：中國人的自閉症基

DOI：10.1038/ncomms13316

與自閉症譜系障礙（autism spectrum disorder）相關的遺傳突變在一項大型中國人遺傳研究中被找出，發表在本周的《自然-通訊》上。這項研究是邁向全球理解自閉症譜系障礙的一步。

夏昆，Evan Eichler及其同事分析了超過1000名擁有自閉症譜系障礙的中國人與自閉症風險相關的189個基因，這些基因是在其他族群的患者中發現的。他們特別尋找了僅在受影響的個體中發生的突變，而不是從父母遺傳的那些突變。約4％的患者具有這樣的突變，並且這些僅發生在29個基因中。這遠遠高於隨機的預期。此外，一些基因在兩個或更多個患者中重複出現，使其成為進一步研究的候選基因。突變的頻率與歐洲人群相似。作者還發現，有時與自閉症譜系障礙一起出現的其他健康問題（例如心臟疾病）以相似的幾率發生，並且通常與相同的基因相關。

以前的研究表明，重複出現的偶發突變是自閉症譜系障礙的重要風險因素，但這些遺傳研究主要在歐洲人群中進行。這項新研究提供了對中國人攜帶的自閉症譜系障礙的風險突變的見解。

【10】微生物學：提高疫苗有效性

DOI：10.1038/NCOMMS13473

《自然-通訊》報告了一種提高中東呼吸綜合征(MERS)疫苗有效性的新方法，該研究也可能有助於設計更有效的對抗一系列病毒性感染的疫苗。

疫苗由可使病人對潛在感染免疫的病毒蛋白組成。但是，疫苗內部的某些蛋白質並不促成免疫反應，因此降低了接種疫苗的效果。周育森、李放及同事開發出了一種新方法來識別疫苗中哪些成分刺激免疫反應的效力最低，在小鼠體內遮蔽單個蛋白質使之無法被免疫系統識別，然後測量所產生的免疫反應。他們在18隻感染MERS病毒的小鼠身上測試了這種方法，結果顯示他們可以識別出對該病毒最有效的疫苗。

這些初步研究結果鼓舞人心，作者表示，如果該方法可以擴展至其它病毒，那麼將有助於改善設計對抗流感、埃博拉或HIV感染的疫苗。

Nature雜誌11月不得不看的亮點研究

【11】醫學研究：簡化小鼠換血方法

DOI：10.1038/NCOMMS13363

《自然-通訊》介紹了一種年輕小鼠與年老小鼠換血的新方法。研究顯示，在不同年齡段的小鼠之間換血，可以在短短几天之內改變小鼠組織功能。這種輸血系統可能有助於研究組織老化。

過去研究顯示，年輕血液成分可以使衰老組織重獲新生，而老化血液會對年輕組織產生有害影響。但是，這些實驗通常依賴於異時駢體方法，通過這種複雜的手術，兩種動物的循環系統被連接在一起，維持幾個星期的時間。除了共享血液，還會共享其它身體組件，包括器官，這意味著年老小鼠可以獲得較年輕小鼠的肺、免疫系統、心臟、肝和腎，而年輕小鼠必須額外維持一具衰老的身體。Irina Conboy及同事設計了一種簡化的輸血系統，僅在小鼠之間交換血液，藉此消除共享器官對換血效果的影響。

該研究團隊表明，換血後六天就顯現出了效果：年輕血液可以增強受損老化肌肉的修復，而老化血液會抑制年輕小鼠體內新腦細胞的形成和肝細胞再生。整體而言，老化血液的抑制作用比年輕血液的有益作用更明顯。

作者認為本文所述換血系統比異時駢體多幾項實踐優勢，如速度更快、侵入性更小，而且能夠推動未來在有力的控制情況下，研究識別影響組織老化或再生的血源因素。（生物谷Bioon.com）

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