7月14日Nature雜誌精選文章速覽

本文系生物谷原創編譯，歡迎分享，轉載須授權！

7月14日最新的一期《Nature》雜誌已經發布，生物谷為大家精挑細選出了其中的精選文章，讓我們一起來看看本期刊登了哪些突破性研究吧。

【1】封面故事： 石墨烯自身從二維結構變成三維結構

doi | 10.1038/nature18304

本期封面所示為來自一個單層主體石墨烯層的三個 「絲帶」的並行自組裝。20多年前，人們設想石墨烯可被摺疊和剪切成有用形式，如一種納米尺度的摺紙。在本期Nature上，James Annett 和Graham Cross描述了一個系統，在其中單層石墨烯能通過一個摺疊、滑動和撕破的過程將自身重組成三維結構。當一小片石墨烯被摺疊接觸到其本身時，它自然會開始滑動，並在這個過程中撕成一條帶狀結構，就像絲帶一樣。當一個動能能障消除時，這種二維材料能合并成我們更熟悉的三維分層形式。這一「剝皮」 (peeling)現象的驅動因素是一個熱力學機制，該機制很穩定，即便是在室溫下的空氣中也足以能夠在大面積內發揮作用。 這些發現有望成為以機械方式促動二維材料的一個新機制以及將它們組裝成複雜三維架構的一個新方式。

【2】變化中的生物季節

doi | 10.1038/nature18608

不同物種對氣候的物候反應的不同使人們擔心，關鍵物種相互作用可能會隨著時間的推移去同步(desynchronize)，對生態系統功能造成一定後果。Stephen Thackeray等人利用時間跨度從1960年到2012年的超過1萬個物候數據集再結合溫度和降水數據對英國各地812種陸地和水生生物的氣候敏感性進行了研究。物候氣候敏感性的幅度和方向在不同營養級(trophic level)之間存在一個系統性差別，儘管在具有共同分類相近度(taxonomic affinity)和營養位(trophic position)的生物之間存在明顯異質性。尤其是，次級消費者比初級生產者和消費者的氣候敏感性更低。作者提出，不同營養級的不同物候-氣候敏感性今後有可能導致季節性事件的去同步。

【3】成神經細胞瘤的一個統一的致病機制

doi | 10.1038/nature18632

MYCN基因充當神經細胞瘤的一個主致癌基因，其致癌作用是由腫瘤抑制因子 「微RNAlet-7」調控的。let-7 抑制因子LINB28被認為對MYCN的致癌作用有貢獻。這篇研究報告發現了一個新的調控層，通過它，高水平的MYCN 信使 RNA針對let-7能充當一塊海綿，繞過對LIN28B負調控的需要。在人類成神經細胞瘤的發展過程中，let-7的破壞可以通過包括基因丟失、LIN28B破壞或MYCN擴增在內的不同非重疊機制實現，說明它在致病過程中起一個重要作用。

【4】變成藥物治療對象的抗腫瘤目標

doi | 10.1038/nature18611

免疫調控藥物如thalidomide、lenalidomide 和 pomalidomide已證明對骨髓瘤有療效。這些藥物通過 「E3泛素連接酶」 CRL4CRBN 的基質受體部分 「cereblon」 (CRBN)定向作用於CRL4CRBN (CUL4–DDB1–RBX1–cereblon)。在這項研究中，Mary E. Matyskiela 等人識別出一種新的免疫調控藥物，即CC-885，它以一個不同的基質為作用目標，該基質就是 「翻譯終止因子」 GSPT1。來自患者的急性骨髓性白血病腫瘤細胞對CC-885高度敏感。作者還獲得了CRBN–DDB1–CC-885–GSPT1複合物的晶體結構，發現GSPT1在其表面上以相同方式與這種酶和這種藥物結合。另一個cereblon 基質，即Ikaros，也通過一個類似的結構特徵與該 「藥物-酶」複合物結合，這可能意味著該藥物對基質增補(substrate recruitment)採用一個共同的主題。

【5】一個原恆星雪線的直接成像

doi | 10.1038/nature18612

一個原行星盤中的雪線是指與原恆星的距離，在這個距離上某種揮發性氣體會凝結。在盤演變中尤為重要的是水的雪線，因為水-冰決定塵埃和小行星體凝聚的效率以及彗星、冰質巨型行星和氣體巨型行星的核心是否能夠形成。Lucas Cieza等人報告了對V883 Ori周圍的盤所做的長基線觀測。V883 Ori是一個原恆星，有1.3個太陽質量那麼大，正在發生一次吸積爆發。這些數據提供了一個原行星盤的水雪線的第一個直接圖像，說明它在一次原恆星爆發過程中向外移動了，這對我們了解行星系統(如我們自己的地球)的形成有意義。

【6】利用一個類似 「薛定諤貓」的狀態進行計量

doi | 10.1038/nature18327

海森堡的不確定性關係會誘導限制測量精度的量子波動，但通過聰明地設計量子系統，研究人員已經能夠超過正常情況下由這些波動所設定的測量精度。Adrien Facon等人介紹了怎樣基於一個里德伯原子中的一個類似 「薛定諤貓」的狀態來構建一個高度靈敏的靜電劑。就靈敏度來說，他們的靜電劑能與最好的傳統電場測量裝置即機電諧振器和單電子晶體管相媲美。通過優化實驗參數，靈敏度還可進一步提高，以進入前所未有的靈敏度範疇。

【7】哺乳動物原腸胚形成過程中的單細胞分析

doi | 10.1038/nature18633

向構成哺乳動物身體的三個主要細胞系的分化發生在原腸胚形成過程中，在此過程中細胞進入胚胎裡面。引導原腸胚形成的分子事件仍不清楚，因為一次只有非常少的細胞分化，使得這一過程難以分析。人們認為，在單細胞層面分析這些事件可幫助了解器官是怎樣形成的。Berthold G？ttgens及同事採用單細胞測序方法分析了來自處於原腸胚形成過程中的小鼠胚胎的超過1000個細胞的轉錄組，獲得了關於原腸胚形成過程中早期中胚層形成的出乎意料的信息。

【8】Cloche蛋白被發現是一個轉錄因子

doi | 10.1038/nature18614

Cloche基因在發生突變時導致斑馬魚大部分內皮細胞和造血細胞的丟失。要確定該基因的分子身份已證明很困難，因為它在端粒上的位置與染色體末端太近。Didier Stainier及同事在相應於Cloche基因的區域採用基因組編輯方法發現Cloche蛋白是一個轉錄因子，對發育中的中胚層中內皮命運的誘導必不可少。這一主調控因子在迄今所識別出的與內皮相關的轉錄因子上游發揮作用。Cloche基因的哺乳動物同源基因能部分挽救斑馬魚突變體，這說明該基因在哺乳動物中可能保留下來了一個作用。

【9】造血幹細胞中的骨髓細胞系選擇

doi | 10.1038/nature18320

誘導細胞系的轉錄因子是怎樣在造血細胞系中促進細胞命運的存在爭議。細胞群層面的分析已經發現了正向反饋和相互抑制的存在，這表明細胞系選擇是被波動的對抗性轉錄因子隨機驅動的。Timm Schroeder 及同事通過活體成像和單細胞分析顯示，造血幹細胞所做的關於是沿megakaryocytic–erythroid 細胞系還是沿granulocytic–monocytic細胞系分化的決定並不取決於在細胞系特異性轉錄因子PU.1 和GATA1之間的這種隨機切換，這一結論向以前關於早期骨髓細胞系選擇的模型提出了挑戰。

【10】Ki-67蛋白的表面活性劑活性

doi | 10.1038/nature18610

當染色體準備通過有絲分裂方式分裂時，它們會重組成單獨的結構。通過一個RNAi篩選，Daniel Gerlich及同事顯示，這一過程是由Ki-67介導的，後者是一種被稱為 「細胞擴增標記」的蛋白，用在癌症診斷中。在核被膜分解之後，Ki-67通過起一種生物表面活性劑的作用來阻止染色體坍縮成一個團塊。事實上，這一蛋白的很多生物性質與表面活性劑的性質相匹配，Ki-67似乎是通過這些性質而不是該蛋白的一個特定區域來確保染色質分離的。

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