大家想知道11月Nature雜志有哪些亮點(diǎn)研究值得學(xué)習(xí)嗎？小編對(duì)此進(jìn)行了整理,與各位一起學(xué)習(xí).
【1】舊牙換新牙
doi | 10.1038/nature19812
兒童的乳牙掉落時(shí),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(shí),Per Ahlberg及同事發(fā)現(xiàn)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(jīng)過高度分化的后代,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(dāng)接近.Andreolepis通過牙根吸收換牙是這一現(xiàn)象的最早證據(jù),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(duì)神經(jīng)系統(tǒng)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(jù)最新報(bào)告顯示,目前在歐洲尋求專業(yè)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(guān)于四氫大麻酚（THC,大麻中的神經(jīng)活性物質(zhì)）如何影響神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（如多巴胺驅(qū)動(dòng)的獎(jiǎng)勵(lì)系統(tǒng)）,科學(xué)文獻(xiàn)有著顯著不同的論述.在本期《自然》中,Michael Bloomfield等人將會(huì)對(duì)臨床研究和動(dòng)物研究之間相互沖突的證據(jù)展開評(píng)論,他們總結(jié),攝入THC會(huì)對(duì)多巴胺系統(tǒng)產(chǎn)生潛在的長期復(fù)雜影響,包括大量攝入THC造成的神經(jīng)放電和多巴胺釋放增多,以及與長期使用相關(guān)聯(lián)的多巴胺能鈍化.他們認(rèn)為,人類和動(dòng)物模型中,大麻誘導(dǎo)的多巴胺系統(tǒng)變化與行為效果之間的關(guān)系應(yīng)成為未來研究的重點(diǎn).
【3】癌細(xì)胞內(nèi)的端粒維護(hù)
doi | 10.1038/nature20099
癌細(xì)胞之所以能擴(kuò)增并長期存在,一方面是它們夠在持續(xù)分裂的過程中維持端粒長度.科學(xué)家們?cè)诔^十分之一的癌癥中發(fā)現(xiàn)了一種不依賴端粒酶的端粒延長機(jī)制——端粒延長替代機(jī)制(ALT).Roger Greenberg及同事表明,存在ALT的癌細(xì)胞中形成了一種專門的復(fù)制體,該復(fù)制體能夠從雙鏈斷裂開始,在端粒上合成長束DNA.這一過程獨(dú)立于許多經(jīng)典復(fù)制和同源依賴修復(fù)成份.
【4】控制睡眠模式的基因
doi | 10.1038/nature20142
雖然調(diào)控晝夜節(jié)律的分子路徑已得到廣泛研究和分類,但是人們對(duì)于控制和驅(qū)動(dòng)睡眠平衡的分子機(jī)制所知甚少.船戶弘正等人使用正向遺傳篩選方法,識(shí)別出了兩種影響睡眠/覺醒平衡的基因突變.Sik3蛋白激酶對(duì)總覺醒時(shí)間起著至關(guān)重要的決定性作用,而陽離子通道NALCN的突變則會(huì)影響快速眼動(dòng)睡眠的片段長度和總長度.
【5】假基因沒那么“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(rèn)為,它們或許能生成調(diào)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(bào)告,果蠅(Drosophila sechelia)體內(nèi)的IR75a假基因有效地通讀翻譯了它的PTC,從而編碼了一個(gè)功能性嗅覺受體,這一過程僅發(fā)生在神經(jīng)元內(nèi).作者進(jìn)一步在不同的嗅覺受體家族和不同物種中,辨認(rèn)出了其它多個(gè)這樣的“偽-假基因”,它們雖然有PTC,但仍能像功能基因一樣發(fā)揮作用,這意味著基因組注釋應(yīng)接受重新審視,尤其是對(duì)含PTC的疾病基因.
【6】移植胚胎神經(jīng)元融入成體新皮層回路
doi | 10.1038/nature20113
在哺乳動(dòng)物成體的大腦新皮層中,神經(jīng)再生極度受限.因此,修復(fù)大腦損傷的一種可能的策略是利用移植胚胎神經(jīng)元.然而,人們尚不清楚這些神經(jīng)元能否繼續(xù)發(fā)育并融入成體的已有回路中.本期《自然》發(fā)表的一項(xiàng)研究采用雙光子顯微術(shù)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(jīng)元可在四到八周內(nèi)成熟并得到類似成體的屬性,可以接收適當(dāng)?shù)妮斎氩⒔⒏杏X刺激選擇性反應(yīng).因此,移植神經(jīng)元能以極強(qiáng)的特異性融入成體大腦內(nèi)一般不接受新神經(jīng)元的新皮層回路中.
【7】脂肪必須“里應(yīng)外合”
doi | 10.1038/nature20117
膳食脂肪會(huì)加重慢性炎癥和胰島素抵抗,這一過程涉及脂肪組織的巨噬細(xì)胞招募.本研究表明,巨噬細(xì)胞脂肪酸合酶 (FAS) 對(duì)飲食誘導(dǎo)的炎癥是不可或缺的.去除巨噬細(xì)胞中的FAS會(huì)改變巨噬細(xì)胞的膜秩序和組成,削弱細(xì)胞黏附 細(xì)胞遷移和細(xì)胞活化所需的血漿細(xì)胞膜膽固醇留存和Rho GTPase轉(zhuǎn)運(yùn).因此,去除FAS能在小鼠中防止脂肪組織的巨噬細(xì)胞招募 慢性炎癥和飲食誘導(dǎo)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(shù)化手部骨骼.這種突變引起了Hoxa11基因在末端肢芽中的表達(dá),與在鰭芽中的表達(dá)十分相似,并會(huì)導(dǎo)致額外指趾的形成.大部分現(xiàn)存的四足動(dòng)物（四足陸地脊椎動(dòng)物）的每個(gè)肢體擁有五根指趾.如果基因突變?cè)斐芍钢簲?shù)量變化,一般都是少于標(biāo)準(zhǔn)的五根.但這種 “五指”狀態(tài)并非一開始就如此固定.最早的四足動(dòng)物每個(gè)肢體有六根 七根甚至八根指趾；現(xiàn)在,這種多指趾畸形只存在于罕見變異中.那么,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(dá)是形成五指所必需的；Hoxa11基因的內(nèi)含子中演化出了一種轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)子；此外,Hoxa11正常發(fā)揮功能是維持五指狀態(tài)所必需的.作者認(rèn)為,在干群（已滅絕）四足動(dòng)物的多指趾向現(xiàn)存四足動(dòng)物的五指狀態(tài)過渡的過程中,Hoxa11調(diào)控的演化發(fā)揮了作用.
【9】遺傳學(xué)：中國人的自閉癥基因
DOI：10.1038/ncomms13316
與自閉癥譜系障礙（autism spectrum disorder）相關(guān)的遺傳突變?cè)谝豁?xiàng)大型中國人遺傳研究中被找出,發(fā)表在本周的《自然-通訊》上.這項(xiàng)研究是邁向全球理解自閉癥譜系障礙的一步.
夏昆,Evan Eichler及其同事分析了超過1000名擁有自閉癥譜系障礙的中國人與自閉癥風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的189個(gè)基因,這些基因是在其他族群的患者中發(fā)現(xiàn)的.他們特別尋找了僅在受影響的個(gè)體中發(fā)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,并且這些僅發(fā)生在29個(gè)基因中.這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于隨機(jī)的預(yù)期.此外,一些基因在兩個(gè)或更多個(gè)患者中重復(fù)出現(xiàn),使其成為進(jìn)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(fā)現(xiàn),有時(shí)與自閉癥譜系障礙一起出現(xiàn)的其他健康問題（例如心臟疾�。┮韵嗨频膸茁拾l(fā)生,并且通常與相同的基因相關(guān).
以前的研究表明,重復(fù)出現(xiàn)的偶發(fā)突變是自閉癥譜系障礙的重要風(fēng)險(xiǎn)因素,但這些遺傳研究主要在歐洲人群中進(jìn)行.這項(xiàng)新研究提供了對(duì)中國人攜帶的自閉癥譜系障礙的風(fēng)險(xiǎn)突變的見解.
【10】微生物學(xué)：提高疫苗有效性
DOI：10.1038/NCOMMS13473
《自然-通訊》報(bào)告了一種提高中東呼吸綜合征(MERS)疫苗有效性的新方法,該研究也可能有助于設(shè)計(jì)更有效的對(duì)抗一系列病毒性感染的疫苗.
疫苗由可使病人對(duì)潛在感染免疫的病毒蛋白組成.但是,疫苗內(nèi)部的某些蛋白質(zhì)并不促成免疫反應(yīng),因此降低了接種疫苗的效果.周育森 李放及同事開發(fā)出了一種新方法來識(shí)別疫苗中哪些成分刺激免疫反應(yīng)的效力最低,在小鼠體內(nèi)遮蔽單個(gè)蛋白質(zhì)使之無法被免疫系統(tǒng)識(shí)別,然后測(cè)量所產(chǎn)生的免疫反應(yīng).他們?cè)?8只感染MERS病毒的小鼠身上測(cè)試了這種方法,結(jié)果顯示他們可以識(shí)別出對(duì)該病毒最有效的疫苗.
這些初步研究結(jié)果鼓舞人心,作者表示,如果該方法可以擴(kuò)展至其它病毒,那么將有助于改善設(shè)計(jì)對(duì)抗流感 埃博拉或HIV感染的疫苗.
【11】醫(yī)學(xué)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,可以在短短幾天之內(nèi)改變小鼠組織功能.這種輸血系統(tǒng)可能有助于研究組織老化.
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(huì)對(duì)年輕組織產(chǎn)生有害影響.但是,這些實(shí)驗(yàn)通常依賴于異時(shí)駢體方法,通過這種復(fù)雜的手術(shù),兩種動(dòng)物的循環(huán)系統(tǒng)被連接在一起,維持幾個(gè)星期的時(shí)間.除了共享血液,還會(huì)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(tǒng) 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(shè)計(jì)了一種簡化的輸血系統(tǒng),僅在小鼠之間交換血液,借此消除共享器官對(duì)換血效果的影響.
該研究團(tuán)隊(duì)表明,換血后六天就顯現(xiàn)出了效果：年輕血液可以增強(qiáng)受損老化肌肉的修復(fù),而老化血液會(huì)抑制年輕小鼠體內(nèi)新腦細(xì)胞的形成和肝細(xì)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.
