《Nature》5月最受关注的五篇论文

　　

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（2019年4月14日 ～ 2019年4月13日）：

Restoration of brain circulation and cellular functions hours post-mortem

耶鲁大学科学家最新报告称，他们在死亡4小时后，恢复了猪的大脑中循环系统和细胞活性，之前长期以来科学家都认为死亡后某些脑功能会停止作用，而且这是不可逆转的，这项新研究提出了不同的观点。

研究人员从肉类加工厂获得了死后猪大脑，进行分离后用专门设计的化学溶液浸泡，结果发现许多基本的细胞功能恢复了。

文章作者，耶鲁大学神经科学和遗传学教授Nenad Sestan说：“大型哺乳动物完整的大脑保留了先前未被充分认识的循环系统恢复能力，以及循环停止后数小时的某些分子和细胞活性的恢复能力。”

不过研究人员也强调，这些大脑缺乏正常脑功能相关的任何可识别的电信号。

“我们完全没有观察到与感知，意识或意识相关的有组织的电活性，”共同第一作者，Zvonimir Vrselja说，“临床定义上来说，这不是一个活的大脑，但它确实是一个细胞活跃的大脑。”

大脑内的细胞死亡通常被认为是一个迅速且不可逆转的过程。切断氧气和血液供应，大脑的电活动和意识迹象会在几秒钟内消失，而能量储存也会在几分钟内耗尽。目前的观点认为，一系列级联损伤和死亡分子随后被激活，引发广泛的，不可逆转的退化。

然而，Sestan实验室的研究人员观察到，他们常规工作的小组织样本显示出了细胞活性的迹象，即使死后数小时收集的组织也有细胞活性。

研究人员在猪死后4小时，连接了大脑的脉管系统，使用他们称之为BrainEx的系统——一种新开发的独特配方溶液保护脑组织。结果发现神经细胞完整性得以保留，某些神经元，神经胶质和血管细胞功能得以恢复。

A widespread coral-infecting apicomplexan with chlorophyll biosynthesis genes

英属哥伦比亚大学的科学家发现了第一个能产生叶绿素，但不进行光合作用的生物

这种奇特的生物被称为“corallicolid”，存在于全世界70％的珊瑚中，这将为保护珊瑚礁提供新的帮助。这一研究发现公布在Nature杂志上。

“这是地球上第二丰富的珊瑚寄居者，”文章作者，英属哥伦比亚大学植物学家Patrick Keelin说，“这种生物体带来了全新的生物化学问题。它看起来像一种寄生虫，但绝对不进行光合作用。不过它仍然会产生叶绿素。”

叶绿素是植物和藻类中发现的绿色色素，可以在光合作用过程中吸收阳光中的能量。

“没有光合作用的叶绿素实际上是非常危险的，因为叶绿素非常擅长捕获能量，但没有光合作用来缓慢释放能量，就像在细胞中埋着一个炸弹一样，” Keeling说。

Corallicolids生活在各种珊瑚的胃腔中，负责建造珊瑚礁，以及黑珊瑚，海扇珊瑚，菇珊瑚和海葵。它们是一种复合体，是大量寄生虫的组成部分，这些寄生虫有一个称为plastid质体的细胞区室，plastid是植物和藻类细胞发生光合作用的部分。最有名的顶复虫类（apicomplexan）就是一种引起疟疾的寄生虫。

十多年前，科学家们在健康珊瑚中发现了与顶复虫相关的光合藻类，这表明它们可能是从附着在珊瑚上的光合作用生物进化而来的，然后变成我们今天所知的寄生虫。

生态学数据显示，珊瑚礁中含有几种顶复合类，但最常见的corallicolid至今尚未研究过。这种生物揭示了一个新的难题：它不仅含有plastid，而且含有叶绿素生产中使用的所有四种plastid基因。

“这是一个令人头疼的问题，”文章一作Waldan Kwong说，“我们不知道为什么这些生物会保有这些光合作用基因。这里也许存在一些我们以前从未知晓的生物学机理。”

PTC-bearing mRNA elicits a genetic compensation response via Upf3a and COMPASS components

生命中的遗传物质脱氧核糖核酸（DNA）时时刻刻都会受到损伤的威胁，每个细胞的基因组DNA每天会遇到约10000次的损伤。这些损伤导致的基因变异会使编码蛋白的基因失去功能，进而影响生命的意义。为了存活，生命便进化出来许多应对基因突变的办法，其中之一就是“遗传补偿效应”。然而，长期以来科学界对遗传补偿效应是怎样起作用的分子机制却知之甚少。

来自浙江大学生命科学学院，动物科学学院的研究人员发表了题为“PTC-bearing mRNA elicits a genetic compensation response via Upf3a and COMPASS components”的文章，首次揭示基因补偿效应是由携带提前终止密码子的信使核糖核酸（mRNA）所激起，由无义突变mRNA降解途径（NMD）中的上游移码蛋白3a（Upf3a）参与。同时，还揭示同源序列核酸是上调补偿效应基因的必要条件，并进一步研究证明补偿效应基因转录水平的增加是由于补偿基因启动子区域组蛋白的表观遗传学修饰所引起的。该研究为疾病的治疗提供了新思路。

p38γ is essential for cell cycle progression and liver tumorigenesis

肝癌是全世界造成癌症死亡的第三大杀手，更是有中国特色的一种癌症。诱发肝癌的因素很多，包括病毒、环境和遗传因素的共同作用，然而研究多年，至今科学家们还没有找到治愈肝癌的可靠方法。

来自西班牙CNIC心血管研究中心的研究人员发现参与细胞应激反应的酶可能成为治疗肝癌的新药理学靶点，他们指出p38激酶四种类型之一：p38γ对肝细胞分裂影响重大，参与了肝细胞分裂的起始步骤。

Sabio对p38蛋白家族长期以来都兴趣浓厚，这些蛋白在暴露于压力的细胞中被激活。在Nature最新发表的这项研究中，她的团队已经发现了p38γ在肝脏细胞分裂开始的时候的重要作用。

“p38激酶家族的四个成员非常相似，似乎是重叠或冗余的功能，”Sabio说，“但是，通过与赫罗纳大学的Silvia Osuna等人的合作，经过三维结构的详细分析显示，这四个作用因子中的一个：p38γ也与另一个家族有着密切的相似之处，这个家族就是CDKs，这些蛋白质是众所周知的细胞分裂和细胞周期调节因子，在癌症的发展过程中发挥着重要的作用。”

在实验研究中，研究小组发现CDK2抑制剂也能降低p38γ的活性。研究人员还发现p38γ和CDK2均作用于肿瘤抑制蛋白，该蛋白在细胞周期的调节中起重要作用。

为了检测p38γ是否参与了细胞分裂，文章第一作者，AntoniaTomás-Loba研究了缺乏该酶的化学诱导肝癌小鼠，结果让人激动：“在缺乏p38γ或用抑制剂阻断活性的小鼠中，肝细胞癌的发展减慢了，”Tomás-Loba说。

这些结果“未来可以推进到人类患者。”事实上，这组研究人员与萨拉曼卡大学医院的研究人员合作，已经发现了随着肝纤维化增加的p38γ的量了，肝纤维化是癌症的前步骤，在肝癌患者中出现率很高。

这些结果表明，将来有可能用特异性靶向p38γ的药物治疗这类癌症。p38γ的优势在于这种酶似乎控制着应激反应引起的细胞周期的开始，因此抑制这一过程就不会影响不断增殖的组织。

Nitrosative stress drives heart failure with preserved ejection fraction

目前住院治疗心力衰竭的患者中有一半缺乏合适的治疗方案，来自德州大学西南医学中心的心脏病学研究人员提出了一种“一箭双雕”的新方法，帮助解决这一问题，这一研究成果公布在Nature杂志上。

“有两种类型的心力衰竭。一种称为HFrEF，可以利用包括药物，装置和移植的方法进行治疗，另外一种——HFpEF则完全没有可以选择的治疗方法，”UT西南大学心脏病学科主任Joseph Hill博士解释说。

“HFpEF是心脏病学中最大的挑战。如果能找到一种方法检测它，这将是一个重大的进步。”

据美国CDC统计，美国有570万人患有心力衰竭。

HFpEF即Heart failure with preserved ejection fraction，也就是射血分数保留的心力衰竭是一种致死性疾病，目前尚没有有效的临床疗法。患有这种疾病的患者心肌变得太僵硬，不能有效地抽血。大多数HFpEF患者肥胖，患有糖尿病，并患有代谢综合征。

射血分数下降的心衰（Heart failure with reduced ejection fraction，HFrEF）则不同，这种患者心肌不能充分收缩，因此能将较少的富氧血液排出体内。

之前HFpEF心力衰竭模型侧重于提高一种叫做 NO-synthesize enzyme（一氧化氮合成酶）的水平。

然而，对于HFpEF来说，实际上存在太多的NO合成酶。Hill博士指出，已有FDA批准的药物可以抑制这种NO合成酶，这有助于迅速开发新的治疗方法。