盘点：Nature十大研究亮点

Nature杂志推荐的2015年7月19日 ～ 2015年8月18日前十位的研究进展介绍如下。

1.父母关系远近与身高和智力有关

研究者对102个群组和超过35万个体进行的这项联合元分析，通过观察连续纯合子片段(ROH，沿其全部长度被推断为纯合性的片段)研究了纯合性对具有公共卫生重要性的性状的影响。通过关注16个与健康相关的量化性状，作者在全部连续纯合子片段与四个复杂性状之间发现了在统计上具有显著性的联系，这四个性状分别是：身高、一秒用力呼气肺活量、一般认知能力和教育程度。在每一种情况下，纯合性的增加都与性状值的降低相关。没有发现全基因组纯合性对血压和低密度脂蛋白胆固醇或十个其他心脏代谢性状有影响的证据。

doi: 10.1038/nature14618

原文：Directional dominance on stature and cognition in diverse human populations

2.埃博拉病毒造成新疫情

该照片是在塞拉利昂拍摄的，人们在排队领取食物。当前由埃博拉病毒所造成的疫情正在西非蔓延。在7月22日之前的一个星期，国际卫生组织报告说，在几内亚有22个已证实的病例，在塞拉利昂有4个，在利比里亚没有——5月9日该疫情在利比里亚已宣告“结束”。2015年8月6日的Nature杂志的特写文章总结了在应对本次疫情中获得的经验教训，并对这种疾病和其他疾病在将来可以怎样得到控制表达了意见。

doi:10.1038/524027a

原文：Disease outbreak: Finish the fight against Ebola

3.线粒体在细胞内能量分布中起重要作用

能量在细胞内是怎样分布的？在骨骼肌中，能量分布曾被认为是通过由代谢物促进的扩散发生的，尽管遗传证据对这种分布方式的重要性提出了疑问。Robert Balaban及同事利用各种形式的高分辨率显微镜，对线粒体本身除了实际上产生能量外是否也在其分布中起一定作用进行了研究。他们发现，通过以“质子动力”(proton-motive force)的形式在整个细胞中形成一个导电通道，它们的确在能量分布中起一定作用。在整个这一网络中，线粒体蛋白定位似乎是在变化的，从而使得线粒体膜电势能够以最佳方式产生和被利用。这一能量分布网络(它取决于传导而不是扩散)速度有可能极快，从而使得肌肉能够对新的能量需求几乎即时做出反应。

doi: 10.1038/nature14614

原文：Mitochondrial reticulum for cellular energy distribution in muscle

4.图论为3D纳米尺度打印铺平道路

源自DNA遗传性的约束条件为DNA可以怎样被组装施加了重要限制，所以如果要实现复杂结构的话， “DNA折纸术”等程序仍然需要相当多的人工调整。在这篇论文中，Erik Benson及同事介绍了一个通用方法——采用单个螺旋、而不是紧密堆积在一起的螺旋束作为构造元件，这使得人们有可能设计和生成用现有方法非常难以实现的复杂DNA结构。由此获得的纳米结构比一般在生物分析中所碰到的条件下用传统 “DNA折纸术”获得的纳米结构更稳定。而且由于整个设计过程可以很容易实现高度自动化，所以它使得实用的纳米尺度三维打印离我们更近了一步。

doi: 10.1038/nature14586

原文：DNA rendering of polyhedral meshes at the nanoscale

5.火山喷发与气候之间联系的再校准

过去的研究表明火山喷发影响气候，但难以将具有年度分辨率的和精确计年的树轮的年表与在冰芯中所记录的火山活动可变性的年表进行匹配。Michael Sigl 等人利用大气中10Be的一个峰值 (与775年在欧洲各地树轮中留下一个独特的大气14C指纹的一次宇宙射线异常明显相关)来测定在来自格林兰和南极洲的冰芯中所观察到的一个类似峰值的年代。在建立二者之间这种联系的过程中，作者确定该冰芯记录应当做七年时间的调整。该数据证实，热带和高纬度地区的大规模火山喷发是过去2500年北半球气温变化的主要驱动因素，而且这样的火山喷发也是六世纪重大疫情、饥荒和社会经济动荡的催化剂。

doi: 10.1038/nature14565

原文：Timing and climate forcing of volcanic eruptions for the past 2,500 years

6.内嗅皮层中的“速度细胞”

人们早就假设，在内嗅皮层中，当一个动物穿过其环境运动时，网格细胞需要关于动物跑动速度的信息来正确编码周期性空间放电场(spatial firing fields)。然而，这种信号传输速度信息的来源以前却没有被识别出。在这项研究中，Edvard Moser及同事在内嗅皮层(MEC)中分离出根据神经放电速度线性编码跑动速度的一个特定类别的神经元。这些 “速度细胞”与其他具有特定功能的MEC神经元截然不同，以独立于周围环境的方式编码速度。

doi: 10.1038/nature14622

原文：Speed cells in the medial entorhinal cortex 

7.植物也有免疫系统的生物钟

在植物中和在很多其他真核生物中，生物钟不仅通过影响基因转录、而且通过改变生物的氧化还原状态来确保生物过程每天的有节奏波动。氧化还原节奏与生物钟相联系的分子机制以及氧化还原-生物节律相互作用的生物学意义仍不清楚。Xinnian Dong及同事识别出了拟南芥的这种氧化还原节奏的一个出乎意料的调控因子。他们发现，“主免疫调控因子”NPR1独立于病原感染来感应一个植株的氧化还原状态和调控早上及晚上的核心生物钟基因的转录。这个网络架构帮助植物“门控”它们对早上的免疫反应，从而减小对生长(发生在晚上)的影响。

doi: 10.1038/nature14449

原文：Redox rhythm reinforces the circadian clock to gate immune response

8.小细胞肺癌的遗传原因

对110个小细胞肺癌病例所做的全基因组测序，显示了几乎所有病例中肿瘤抑制因子基因TP53和RB1的一个典型的双等位基因失活现象。在TP53 和RB1没有发生改变的仅有的两个样本中，“染色体碎裂”(chromothripsis)将 “cyclin D1”激活，导致同样的分子效应。另外，25%的肿瘤在NOTCH家族的基因中携带能造成失活的突变，同时作者也发现，一个临床前小鼠模型中Notch信号作用的激活可以降低肿瘤数量和延长突变小鼠的生存时间。这项研究突显了作为最具致命性的人类癌症之一的这种肺癌的可能的药物作用目标。

doi: 10.1038/nature14664

原文：Comprehensive genomic profiles of small cell lung cancer

9.ABC运输复合物的分子结构

这篇论文发布了一个蛋白转位ABC运输复合物在ATP存在和不存在两种情况下的X-射线晶体结构。该运输物是来自“热纤梭菌”的一个“含肽酶的能结合ATP的盒转运体”(PCAT)。这些结构和与之相伴的生化实验表明，这一蛋白的转位通道是一个穿越了几乎整个脂质双层的很大的α-螺旋桶；这一α-螺旋桶的空腔大到足以能够容纳一个小型的完全折叠的的蛋白分子。PCAT在原核生物中普遍存在。在革兰氏阳性细菌中，它们输出群体感应和抗菌性多肽。在革兰氏阴性细菌中，它们作为I-型分泌系统的一部分与其他膜蛋白相互作用。

doi: 10.1038/nature14623　

原文：Crystal structures of a polypeptide processing and secretion transporter

10.微生物生物膜内的舍与得

在一种生物膜的生长过程中，周边细胞保护内部细胞不受外部攻击，但也能通过周边细胞的营养消耗使它们饿死。在这项研究中，Gürol Süel及同事发现，保护与饿死之间的这种冲突通过周边与内部细胞之间的长距离代谢共依赖性的出现得到了解决。尤其是，他们通过枯草杆菌生物膜发现，生长会周期性地停止，以增加受保护的内部细胞的营养供应，而这反过来又会提供生物膜在周边生长所需的代谢物。

doi: 10.1038/nature14660

原文：Metabolic co-dependence gives rise to collective oscillations within biofilm