《Nature》6月最受关注的十篇论文

　　

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（2016年5月3日 ～ 2016年6月2日）：

不成功的化学反应方法所具有的价值
Nature 533 (2016年5月5日)

很多化学反应从未进入过期刊文章的“方法”部分，因为它们被认为是 “不成功的”。然而，这种反应仍能为产物形成所需反应条件的界线提供有价值的信息。Alexander Norquist及同事从实验室笔记本中抽出了一组这种 “暗反应” (特别是有关模板化的亚硒酸钒之形成的这种反应)，通过化学信息和性能丰富了这方面的数据。然后，他们采用用这个暗反应数据集训练过的一个机器学习算法来预测反应结果。该算法能够以比人类直觉更大的准确度来预测一个反应是会成功还是失败。这项研究既显示了不成功合成反应方法的广泛传播所具有的价值，也显示了利用机器学习来以比传统手段更快的速度得到潜在合成路径的可能性。封面: Nik Spencer/Nature

癌细胞系的重新评估
Nature 533 (2016年5月19日)

对癌细胞系的药物敏感性所做的大规模分析以前曾被报告产生了冲突的结论。这项分析利用独立生成的数据显示，如果在未来研究中能将关键实验和数据分析实践考虑进去的话，一致性是可以做到的。

大小的确很重要
Nature 533 (2016年5月26日)

狐獴是小型群居肉食性动物，在每一群内一个居支配地位的繁殖对(breeding pair)垄断繁殖活动，而它们的后代则由所有群体成员来抚养。 争夺繁殖角色的竞争是激烈的，个体在群体中的地位取决于其大小和重量。Elise Huchard等人研究了野生喀拉哈里狐獴的一个天然种群，发现它们在不断估计彼此的大小，以确保年轻个体不会超过它们的大小，因而也不会超过它们的群体地位。一旦一只狐獴成为群体中的老大，它就会猛长一阵，以确保它仍然比其最大的对手更大、更重。作者提出，对竞争风险的类似反应可能也会出现在如家畜和灵长类等其他群居哺乳动物中。封面: Nathan Thavarajah.

核时钟时代将到来?
Nature 533 (2016年5月5日)

原子钟(根据原子跃迁测定时间)的准确性是GPS导航和射电天文学等多种不同系统之功能的核心。理论上，基于核跃迁之光激发的核时钟在稳定性和紧凑性上可以比原子钟更好。然而，激发能(excitation energy)低到足以使这种应用成为可能的惟一核状态是钍-229的第一激发态。但这在整个核领域都可以说是最奇异的跃迁，并且已被证明极难检测。以前只可能获得某种间接证据。在这项研究中，基于 “低能微通道板检测”，Lars von der Wense及同事实现了对钍-229核时钟跃迁的直接检测，为跃迁能施加了新的极限，测出了该状态的半衰期。除了朝实现核时钟的方向迈出了一步外，这些结果还表明，基于这一跃迁的核量子光学系统和核激光器可能也是有可行性的。

一种新的极性金属：从理论到合成
Nature 533 (2016年5月5日)

定性铁电性材料等的有序电偶极子通常并不会被与一种金属联系起来。的确，造成金属行为的自由载流子一般会消除极性排序，以实现 “零净内电场”的一种平衡态 (高斯定理)。但金属中一种极性状态的可能存在并没有被根本排除，一些罕见的例子的确存在。Tae Heon Kim及同事现在采用从头计算法来识别这样一种奇异状态也许会被稳定的结构条件，然后用这一信息来指导新型室温极性材料的实验实现。

抗生素抗性基因的分布和扩散图
Nature 533 (2016年5月12日)

本期封面所示为秘鲁首都利马位于城乡接合部的一个贫穷棚户区，名叫 “Pampas de San Juan de Miraflores”。绘制抗生素抗性基因的分布和扩散图是公共卫生方面的一项优先任务。Gautam Dantas及同事定性了来自拉丁美洲两个低收入社区的细菌群落结构和抗性基因交换网络，这两个社区分别是萨尔瓦多首都圣萨尔瓦多以南35公里的一个由自耕农组成的村庄和秘鲁首都利马西南大约15公里的沙丘地带的一个棚户区。通过对数百个相互联系的人类粪便和环境样本进行功能基因组学研究和全元基因组测序(whole-metagenome sequencing)，作者发现，不同生境的“抗性组” (resistome)的结构一般是由细菌系统发育 (bacterial phylogeny)沿生态梯度决定的，但关键抗性基因能穿过这些边界。他们还对粪便管理方式在防止抗性基因扩散中所起作用进行了评估。综合起来，这项工作为对抗生素抗性基因在各种不同环境中的传播进行定量风险评估和监测奠定了基础。封面: Sebastian Castañeda/Anadolu Agency/Getty Images

干细胞的CRISPR/Cas9 编辑
Nature 533 (2016年5月5日)

Marc Tessier-Lavigne及同事建立了一个基于CRISPR/Cas9的基因组编辑方法，该方法允许以高效率和高准确度引入单等位基因和双等位基因序列变化。作者通过在淀粉样前体蛋白和早老素中有杂合和纯合显性突变 (这些突变已被发现与早发性阿尔茨海默氏症有关)的人诱导多能干细胞(iPS 细胞)的生成演示了这些方法的应用。

造血干细胞的形成过程分析
Nature 533 (2016年5月26日)

Fuchou Tang及同事通过将 “表面标记物表达” 与 “ 基于单细胞的移植分析” 方法相结合，从发育中的小鼠胚胎分离出了最早的造血干细胞(HSC)前体，即CD45-negative pre-HSCs，来评估造血能力。 “单细胞RNA测序” 方法被用来分析与HSC形成相关的五种类型细胞的转录组，揭示了mTOR活化在HSCs (而非造血干细胞前体)中起一定作用。

基因启动的结构基础
Nature 533 (2016年5月19日)

真核生物基因转录的启动在每个基因的启动子上通过 “启动前复合物” (PIC)的作用受到严密控制。PIC是由多个亚单元组成的一个结构，由普通转录因子构成。 “RNA聚合酶II” (Pol II) 在启动子上聚集，以确保Pol II的正确加载和双螺旋DNA为实现向RNA转录而正确开启。本期Nature上发表的两篇论文以接近原子程度的分辨率报告了Pol II机构的低温电子显微镜结构。Eva Nogales及同事发表了人PIC在转录启动过程中所有主要步骤的接近原子分辨率的结构模型。他们让我们对启动子熔化和转录泡稳定化过程从机制上有了新认识，也提出了关于与双螺旋DNA相结合的全部PIC成分的一个几乎完全的结构模型。Patrick Cramer及同事报告了包含除TFIIH以外的所有基础转录因子、包含闭合或开启启动子DNA的酵母启动复合物的结构。他们显示DNA开启可以在没有TFIIH的情况下发生，也让我们对DNA开启和模板链(template-strand)加载从机制上有了认识。这些结构显示了酵母与人类转录启动系统之间在结构上的高度保守性。

一种氯胺酮代谢物的抗抑郁作用
Nature 533 (2016年5月26日)

NMDAR拮抗剂氯胺酮有快速、持久的抗抑郁效应，这促使人们去寻找具有相同抗抑郁性质、但却没有氯胺酮的副作用的其他NMDAR拮抗剂。Todd Gould及同事现在发现，(R,S)-ketamine向(2S,6S;2R,6R)-hydroxynorketamine (HNK)的代谢是其抗抑郁活性所必需的，(2R,6R)-HNK对映异构体能对小鼠产生快速、持久的抗抑郁作用。这些效应是独立于NMDAR的，但需要AMPAR活化。重要的是，(2R,6R)-HNK没有与氯胺酮相关的副作用。这些发现为能够快速发挥作用的新型抗抑郁剂的研发提供了新选择。