《Nature》6月最受关注的十篇论文

　　

生物通报道：英国著名杂志《Nature》周刊是世界上最早的国际性科技期刊，自从1869年创刊以来，始终如一地报道和评论全球科技领域里最重要的突破。其办刊宗旨是“将科学发现的重要结果介绍给公众，让公众尽早知道全世界自然知识的每一分支中取得的所有进展”。近期《Nature》下载论文最多的十篇文章（2014年5月4日 ～ 2014年6月3日）：

合成生物学的现状与未来
Nature 509 (2014年5月8日)

仅仅经过十年多的时间，建立在遗传工程基础上的合成生物学已发展成为一个多层面的领域，激动人心，但有时也存在争议。目前正在研发中的工具使得现有自然生物系统能够被重新设计来执行特定任务，也使得人们能够设计和创造具有超过自然界中生物系统所具有之功能的新生物系统。配合Nature Methods 和 Nature Reviews Microbiology 上发表的相关文章，本期Nature也发表了一组报告和评论，分析合成生物学的现状，推测不远的将来会有哪些惊人的进展。封面图片：Thomas Porostocky。(Link to Introduction p. 151)

细胞衰老与衰老过程的关系
Nature 509 (2014年5月22日)

我们对衰老细胞的基础生物学相对来说知之甚少，尤其是在活体中，但越来越多的证据表明，细胞衰老在衰老中起一定作用，同时与年龄相关的疾病也刺激了人们对这一话题的兴趣。Jan van Deursen对最近有关衰老细胞在衰老中所起作用的研究工作进行了综述。新的发现表明，衰老并不是一个静态的细胞终点。相反，它是与组织修复和癌症以及衰老过程相关的一系列动态细胞状态。van Deursen进而对怎样利用不断出现的新信息来选择性清除有害的衰老细胞群以延长健康寿命的问题进行了讨论。

人类蛋白质组
Nature 509 (2014年5月29日)

人类基因组草图已经发表十年多了，现在仍然没有与之直接相应的人类蛋白质组草图。但在本期Nature上，两个小组发表了对人体组织、体液和细胞所做的质谱分析，标绘了人类蛋白质组的绝大部分。Akhilesh Pandey及同事识别出17,294个蛋白编码基因，并通过表达分析提供了存在受组织限制和受细胞限制的蛋白的证据。通过从注解的假基因、非编码RNA和未翻译的区域识别翻译的蛋白，他们显示了“蛋白基因组”分析的重要性。他们的数据集可以在www.humanproteomemap.org这个网址获得。Bernhard Kuster及同事为“蛋白质组数据库”(ProteomicsDB，可在https://www.proteomicsdb.org/这个网址获得)中的18,097个基因获得了蛋白证据，展示了这种数据的用途—— 如用于识别数百个翻译的lincRNAs和对药物敏感的标记以及用于发现mRNA和组织中的蛋白水平之间的定量关系等。在本期Nature的其他地方，Vivien Marx报告了第三个大型蛋白质组项目，即基于抗体的“人类蛋白图集”(Human Protein Atlas)项目(http://www.proteinatlas.org/)。封面：Nik Spencer/ Nature。

减肥手术的工作原理
Nature 509 (2014年5月8日)

侵入性手术（创伤手术）作为控制肥胖和相关疾病的方法的使用和误用存在很大争议。不管它有什么好处，相关成本和风险都意味着在很多情况下这种方法是不合适的。这项研究向以下观点提出了挑战：这种手术纯粹通过使身体难以摄取或吸收热量来产生减肥效果，同时也提出这样一个可能性：也许有可能研究出能够达到同样目的而又不需要动手术的治疗方法来。“垂直袖状胃切除手术”(VSG)（在这种手术中，大约80%的胃被切除，形成一个与食管和十二指肠相接触的胃“袖”）已知能诱导体重降低和脂肪减少，改善人类和啮齿类的葡萄糖耐受性。在这项研究中，Randy Seeley及同事发现，VSG对小鼠的疗效不是来自较小的胃所产生的机械限制作用，而是来自循环胆汁酸水平由于胃变小的增加和肠道微生物群落的变化。而且，在没有核胆汁酸受体FXR的情况下，VSG降低体重和改善葡萄糖耐受性的能力被大大削弱。

对宇宙所做的新的模拟研究
Nature 509 (2014年5月8日)

关于星系形成和演化的传统宇宙模型所取得的成功程度有限：我们观测到了椭圆星系和螺旋星系，而这些模型却并未生成一组由这两种不同星系组成的星系。一项新的模拟工作借助计算能力和算法方面的最新进展，成功重新生成了由椭圆星系和螺旋星系组成的一组星系，重现了星系在星团中所观察到的分布、暗物质和可见物质的演化以及氢的大尺度特点，同时在小尺度上也与星系中金属（比氦重的元素）和氢的含量相符。这项计算工作以前所未有的精度跟踪了从“大爆炸”后不久到今天的宇宙累积情况，跨越超过130亿年的宇宙演化时间。

父辈行为的神经控制
Nature 509 (2014年5月15日)

性体验使雄性小鼠跟幼崽打交道的行为方式发生剧变——“处男”雄鼠攻击幼崽，而做了父亲的成熟雄鼠则会表现出父爱。现在Catherine Dulac 及同事发现，信息素感应能力受损的“处男”雄鼠不攻击幼崽。更不可思议的是，作者还识别出表达神经肽“甘丙肽”的一个亚类的下丘脑神经元，“处男”雄鼠的这些神经元的激活会抑制它们的进攻性，诱导它们去关爱幼崽。表达“甘丙肽”的神经元的遗传去除，导致针对幼崽的母爱和父爱反应都会受到极大影响。在雄性和雌性中从分子层面都发现了控制育幼行为的一类神经元，这很有可能吸引来自神经科学家和动物行为学家的广泛兴趣。(Link to Article p. 325; News & Views p. 294)

镍在小分子合成方面的应用
Nature 509 (2014年5月15日)

镍是一种重要催化剂，自上个世纪70年代以来有机化学家对其特别感兴趣，既用它来催化交叉偶联反应，也用它来催化烯烃和炔烃的一系列反应。这篇Review文章关注均相镍催化在小分子合成上的应用方面所取得的最新进展，包括由镍介导的交叉偶联反应和C-H键激发反应。(Link to Review p. 299)

新型含氮天然产物被合成
Nature 509 (2014年5月15日)

这篇论文报告了天然产物citrinalin B 和cyclopiamine B的首次合成。作为这项研究的一个“副产品”，作者还提出了对citrinalin B的最初结构的一个修正。氮原子在一个目标分子中的存在因氮的碱性和易于被氧化的特性而会使其合成复杂化。这个问题可以通过能够降低碱性的官能团的选择性引入和去除来绕过。异戊烯基化吲哚类生物碱citrinalin B 和 cyclopiamine B是通过对该方法的一个优化生成的，这一结果向包括奎宁和吗啡等治疗性药物在内的一类化合物打开了合成化学的大门。(Link to Article p. 318; News & Views p. 293)

中间神经元在学习中的非抑制行为
Nature 509 (2014年5月22日)

神经微回路内依赖于经验的可塑性据信是学习和记忆中的一个关键部分，但只是在最近人们才有可能对这些回路进行详细研究。以小鼠的经典条件化听觉恐惧为模型系统，Andreas Lüthi及同事识别出两个截然不同的与学习相关的非抑制性机制，涉及截然不同的中间神经元类群。通过以所识别出的中间神经元类型为目标对自由活动的小鼠进行活体生理和光遗传分析，本文作者发现，表达小清蛋白的中间神经元限制已知会直接键合到主神经元上的第二个中间神经元类群(表达生长抑制素)的放电(firing)，从而不会抑制杏仁核主神经元。作者猜测，这一微回路中PV+ 和SOM+ 中间神经元的差异化调制，可能会允许根据行为情景和实验动物的内在状态来对学习进行灵活的调控。

电磁噪音让鸟儿失去方向
Nature 509 (2014年5月15日)

很多候鸟依靠地球磁场掌握方向，尽管它们是用什么机制来探测这一极弱磁场的仍不清楚。Henrik Mouritsen及同事发现，2004年秋和2006年秋之间在奥尔登堡大学校园内的木屋中测试的夜间迁移的鸣鸟(欧洲知更鸟)似乎无法找到正确的迁徙方向。在这一意外发现之后，他们进行了对照试验，以弄清到底发生了什么。他们发现，当知更鸟暴露于频率在大约20kz 和20MHz之间的低水平AM电磁噪音(这是消费电气和电子设备通常产生的那种噪音)时，它们便会失去利用地球磁场的能力。有趣的是，这种电磁噪音的磁成分比世界卫生组织(WHO)当前纲要中采用的暴露下限低1000倍，但它却能扰乱一种高等脊椎动物的整个感觉系统。当将这些实验鸟在2 kHz到5 MHz的频率范围内与电磁噪音屏蔽开来时，或在一个农村环境中对其进行测试时，它们会重新获得用地球磁场来定向的能力。(Link to Letter p. 353; News & Views p. 296)

（生物通：万纹）