Cell杂志最受关注十篇文章（1月）

　　

生物通报道：Cell创刊于1976年，现已成为世界自然科学研究领域最著名的期刊之一，并陆续发行了十几种姊妹刊，在各自专业领域里均占据着举足轻重的地位。Cell以发表具有重要意义的原创性科研报告为主，许多生命科学领域最重要的发现都发表在Cell上。本月《Cell》前十名下载论文为：

1. The MAD-Related Protein Smad7 Associates with the TGFβ Receptor and Functions as an Antagonist of TGFβ Signaling
Hidetoshi Hayashi, Shirin Abdollah, Yubin Qiu, Jiexing Cai, Yong-Yao Xu, Brian W Grinnell, Mark A Richardson, James N Topper, Michael A Gimbrone, Jeffrey L Wrana et al.

转化生长因子-β (transformation growth factor-β, TGF-β)是一类在结构上相关的转化生长因子, 目前发现在哺乳动物有超过30个细胞因子可能属于TGF-β 超家族。它们广泛参与各种细胞作用, 并因此在胚胎发育与维持组织平衡中发挥重要功能。TGF-β超家族可以通过依赖或不依赖 Smad 蛋白的方式传递信号，其信号转导过程受到多层次的精确调控。其中, 抑制性 Smad蛋白(inhibitory Smads, I-Smads), 包括 Smad6 和 Smad7, 是 TGF-β/BMP 信号转导过程的关键负调控分子, 并且介导 TGF-β/BMP 信号与其它信号转导通路之间crosstalk。根据生化实验的研究结果, Smad7是 TGF-β 超家族广谱的抑制剂, 而Smad6主要是特异性针对BMP亚家族的。

2. Paternally Induced Transgenerational Environmental Reprogramming of Metabolic Gene Expression in Mammals
Benjamin R. Carone, Lucas Fauquier, Naomi Habib, Jeremy M. Shea, Caroline E. Hart, Ruowang Li, Christoph Bock, Chengjian Li, Hongcang Gu, Phillip D. Zamore et al.

我们的健康不仅由我们自己的饮食决定，而且最新的研究证明也由我们的父亲的饮食决定。来自美国麻省大学医学院，以色列希伯来大学等处的研究人员发现父亲不良饮食习惯，比如高脂肪饮食，会增加孩子得糖尿病、心脏病的几率，这是表观遗传学研究的又一新成果。

表观遗传学（epigenetics）又称为实验遗传学、化学遗传学、特异性遗传学、后遗传学、表遗传学和基因外调节系统，它是生命科学中一个普遍而又十分重要的新的研究领域。它不仅对基因表达、调控、遗传有重要作用，而且在肿瘤、免疫等许多疾病的发生和防治中亦具有十分重要的意义。它是生命科学中近年来的一个突出进展，具有十分广泛深刻研究和应用前景。

在这项研究中，研究人员分别给两只雄性小鼠喂食不同的食物，而雌性的小鼠食物相同，之后让他们交配，结果发现吃入低蛋白类食物的雄性小鼠的后代，脂肪和胆固醇表达基因较多，这会增加心脏病的发病几率。这一研究提示我们，从优生学方面考虑，不仅母亲需要注意饮食，而且父亲也要多加留意自己摄入的食物。

3. Breaking the Diffraction Barrier: Super-Resolution Imaging of Cells
Bo Huang, Hazen Babcock, Xiaowei Zhuang

传统光学显微镜受限于光的波长，对于200nm以下的小东西只能摇头兴叹。虽然电子显微镜可以达到纳米级的分辨率，但通电的结果容易造成样品的破坏，因此能观测的样本也相当有限。分子生物学家虽然可以做到把若干想观察的蛋白质贴上荧光卷标，但这些蛋白质还是经常挤在一块，在显微镜下分不出谁是谁。

这几年高分辨率荧光显微镜跨越了一大步，使得研究者可以从纳米级观测细胞突起的伸展，从而宣告200—750纳米大小范围的模糊团块的时代结束了。比如利用光敏定位显微镜：PALM可以用来观察纳米级生物，相较于电子显微镜有更清晰的对比度，如果给不同蛋白接上不同的荧光标记，就能用来进一步研究蛋白质间的相互作用。

庄小威研究组一直在研究如何用光敏开关探针来实现单分子发光技术。他们希望能用光敏开关将原本重叠在一起的几个分子图像暂时分开，这样就能获得单分子图像，从而提高分辨率。

2004年庄小威研究组偶然发现某种花青染料具有光控开关，也就是说，通过使用不同颜色的光，可以随意地把它们激活成荧光状态和失活成黑暗状态。自此庄小威生开始研究这些光控探针，用它们来短暂地分离个体分子在空间上的重叠影像从而提高分辨率。

之后这一研究组在Nature Methods杂志上发表，命名了一种随机光学重建显微镜（stochastic optical reconstruction microscopy, STORM）。使用STORM可以以20nm的分辨率看到DNA分子和DNA-蛋白质复合体分子。这一方法基于光子可控开关的荧光探针和质心定位原理，在双激光激发下荧光探针随机发光，通过分子定位和分子位置重叠重构形成超高分辨率的图像，其空间分辨率目前可达20nm。STORM虽然可以提供更高的空间分辨率，但成像时间往往需要几分钟，同时还不能满足活体实时可视的成像的需要，发展空间很大。

4. Short Telomeres and Stem Cell Exhaustion Model Duchenne Muscular Dystrophy in mdx/mTR Mice
Alessandra Sacco, Foteini Mourkioti, Rose Tran, Jinkuk Choi, Michael Llewellyn, Peggy Kraft, Marina Shkreli, Scott Delp, Jason H. Pomerantz, Steven E. Artandi et al.

长久以来科学家们都认为杜氏肌营养不良症（DMD）是由于dystrophin单基因突变而引起的一种破坏性疾病。Dystrophin蛋白在维持肌肉完整性中发挥关键性的作用；当机体缺失Dystrophin时，肌肉则极其容易受到损害。然而近日来自斯坦福大学的研究人员在Cell杂志上发表论文称当骨骼肌干细胞不再发挥修复功能时，疾病的症状才会显现。从而表明杜氏肌营养不良症实质上可能是一种干细胞疾病。

这项研究表明杜氏肌营养不良症并不仅仅是一种dystrophin缺乏性单基因遗传病，它还是一种干细胞疾病，这意味着要成功地治疗这种疾病不能仅仅靶向肌纤维，可能还需要靶向肌肉干细胞。

这一新发现对研究人员找到疾病的治疗方法和最适当的治疗时间具有重要的意义，它预示着仅仅采用锻炼肌肉或增强肌肉功能的治疗方法，而无视干细胞的作用将有可能导致失败，甚至可能加速疾病恶化。

5. Kinase Associated-1 Domains Drive MARK/PAR1 Kinases to Membrane Targets by Binding Acidic Phospholipids
Katarina Moravcevic, Jeannine M. Mendrola, Karl R. Schmitz, Yu-Hsiu Wang, David Slochower, Paul A. Janmey, Mark A. Lemmon


6. Massive Genomic Rearrangement Acquired in a Single Catastrophic Event during Cancer Development
Philip J. Stephens, Chris D. Greenman, Beiyuan Fu, Fengtang Yang, Graham R. Bignell, Laura J. Mudie, Erin D. Pleasance, King Wai Lau, David Beare, Lucy A. Stebbings et al.

英国科学家找到了“急性癌症”的形成原因：细胞内的染色体发生“爆炸”破坏了DNA，从而让人有可能在短时间内患上癌症。

传统理论认为癌症是人体经历成千上万次的细胞突变后，慢慢演化的结果。但英国著名的疾病研究机构桑格研究所的新发现推翻了这种看法。这暗示了不管人们怎么努力保持身体健康，也不能保证命运不会拿他们开玩笑。同时还说明了为什么有些人在体检时根本没发现癌症痕迹，但数月后突然就被诊断患上这种疾病了。

桑格学院的科学家是通过研究750个肿瘤的遗传缺陷后得出以上结论的。其中大部分的案例都与传统理论相符，染色体的损坏是常年累积的结果。然而，其中至少有1/40的肿瘤不符合“标准模式”，有的染色体似乎是在一夜之间遭到破坏的。

7. Wnt Signaling Requires Sequestration of Glycogen Synthase Kinase 3 inside Multivesicular Endosomes
Vincent F. Taelman, Radoslaw Dobrowolski, Jean-Louis Plouhinec, Luis C. Fuentealba, Peggy P. Vorwald, Iwona Gumper, David D. Sabatini, Edward M. De Robertis

近日加州大学洛杉矶分校强生综合癌症中心的研究人员在一项研究中发现Wnt细胞信号可以引起细胞内膜隔绝一种在蛋白质降解中发挥关键作用的酶GSK3，通过抑制GSK3的功能从而影响细胞内大量蛋白质的稳定性。

在新研究中，研究人员证实Wnt 信号可启动GSK3从胞质隔离进入多泡体，从而与它的胞质底物分离，导致GSK3活性抑制。研究人员进而通过冷免疫球蛋白显微镜检查证实 GSK3隔离导致细胞内大量的蛋白质半衰期延长。研究结果表明多泡体是Wnt信号转导中的必需元件。

8. C/EBPβ Controls Exercise-Induced Cardiac Growth and Protects against Pathological Cardiac Remodeling
Pontus Boström, Nina Mann, Jun Wu, Pablo A. Quintero, Eva R. Plovie, Daniela Panáková, Rana K. Gupta, Chunyang Xiao, Calum A. MacRae, Anthony Rosenzweig et al.

人们都知道锻炼身体可以促进新陈代谢，有益于心血管健康，但此前科学家对运动究竟如何影响心脏却所知甚少。美国哈佛大学医学院的研究人员日前报告说，他们首次从分子水平发现运动有益心脏健康的机理，这一发现将有助于开发出治疗心血管疾病的新疗法。

研究人员通过小鼠实验发现，经常运动可以使小鼠体内的C／EBPb转录因子水平显著下降，其结果会促进小鼠心脏肌肉细胞增殖，有益于心脏生长。此外，研究人员还发现，体内C／EBPb水平较低的小鼠对心力衰竭具有抵抗能力。

研究人员表示，这项研究对心脏肌肉再生的潜力有了深入理解。参与研究的哈佛大学医学院教授安东尼·罗森茨魏希表示，通过这项研究可以开发出针对那些无法运动的心脏病患者的疗法。

9. A Tissue-Specific Atlas of Mouse Protein Phosphorylation and Expression
Edward L. Huttlin, Mark P. Jedrychowski, Joshua E. Elias, Tapasree Goswami, Ramin Rad, Sean A. Beausoleil, Judit Villén, Wilhelm Haas, Mathew E. Sowa, Steven P. Gygi

10. Identification of Candidate IgG Biomarkers for Alzheimer's Disease via Combinatorial Library Screening
M. Muralidhar Reddy, Rosemary Wilson, Johnnie Wilson, Steven Connell, Anne Gocke, Linda Hynan, Dwight German, Thomas Kodadek


（生物通：万纹）