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2014年4月《Nature》最受关注的十篇论文
作者: 来源: 2014-04-11

 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3月11日 ~ 2014年4月10日):

  魔高一尺,道高一丈

  Nature 507 (2014年3月27日)

  你能防止秘密不被偷听吗?是的,你能, Artur Ekert 和 Renato Renner说。他们认为,量子加密领域的最新进展、再加上我们仍然具有意志自由的事实表明,真正私密的通信始终都将是可能的,即便是在一个能够获得迄今尚未发现的密码破解技术的世界中。答案在于对随机性和非局部相关性之性质的新认识。因此,如果具备了这种知识,就应当有可能智胜即便是最为强大的监测程序。封面图片:Andy Potts。

  死亡细胞的处理机制被澄清

  Nature 507 (2014年3月20日)

  凋亡细胞的胞质膜上的Pannexin 1通道介导 “find-me” 分子信号的释放,这种信号吸引吞噬细胞,后者的任务是清除死亡的细胞。在对小分子所做的一项无偏筛选中,Kodi Ravichandran及同事发现喹诺酮抗体Trovafloxacin是Pannexin 1通道活性的一种直接抑制分子,导致凋亡细胞的失控碎片化。这项工作确定了Pannexin通道在凋亡细胞的有序分解中扮演一个必要角色,同时还可能重新激发人们对与Pannexin 1通道没有交叉反应的喹诺酮抗体的兴趣,这种交叉反应也许可解释在Trovafloxacin的临床试验中所出现的特别毒性。

  肥胖的基因原因

  Nature 507 (2014年3月20日)

  搜寻肥胖的基因原因的工作将FTO基因的一个非编码区域置于了聚光灯下:这一内含子 (基因内区)内的变异与肥胖症和2-型糖尿病的患病风险增加有关。虽然FTO的生物作用已得到深入研究,但仍不清楚这些基因变异体是怎样影响FTO表达和生物功能的。这篇论文显示,这些非编码序列在功能上、在兆碱基距离上是与homeobox基因IRX3相联系的。这一与肥胖相关的间隔似乎属于IRX3而非FTO的调控功能。另外,缺失Irx3的小鼠体重降低,对由饮食诱导的肥胖有抵抗力。综合起来,这些数据表明,IRX3是与人类肥胖症和2-型糖尿病相关的一个重要代谢调控因子。

  骨头生长与血管形成有关

  Nature 507 (2014年3月20日)

  有证据表明,血管 (尤其是它们的内皮细胞) 控制器官的生长、平衡和再生。在本期Nature上发表的两篇论文中,Ralf Adams及同事证明,骨头血管含有专门支持骨成熟和再生的内皮细胞。Anjali Kusumbe等人在小鼠骨骼系统内识别出一个在介导骨生长中起关键作用的毛细血管亚型。这些血管含有所谓的 “H-型内皮细胞”,它们优先与骨祖细胞关联,在衰老过程中数量减少。Hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1 ) 被发现在维持 “H-型内皮细胞”中非常关键,同时这些细胞在衰老的动物体内失去的事实表明,HIF-1 信号作用的失去也许参与了与年龄相关的骨变化。在第二篇论文中,Saravana Ramasamy等人发现,骨头中的血管生长需要Notch信号作用,并且涉及一种专门形式的血管发生,后者不涉及内皮幼芽。

  与膀胱癌有关的频发突变

  Nature 507 (2014年3月20日)

  对131个高等级肌肉入侵性尿路上皮膀胱癌所做的这项研究(“癌症(cancer)基因组图集” (TCGA)项目的一部分),报告了32个基因的频发突变,其中包括那些在细胞周期调控、染色质调控和激酶信号作用通道中所涉及的基因。染色质调控基因在尿路上皮癌中发生突变的频率比在迄今所研究的任何常见癌症(cancer)中都高。 “频发in-frame激发FGFR3–TACC3融合”以及与基因失活相关的病毒的表达或整合在这项研究中也被发现。重要的是,在69%的这些肿瘤中还发现了潜在的治疗目标。

  微流体领域的最新进展

  Nature 507 (2014年3月13日)

  微流体设备利用束缚在亚毫米空间的流体的特性来产生有用的实际效果,这是喷墨打印、DNA微阵列、片基实验室化学等很多技术背后的物理原理。在过去10年,微流体设备在诊断方面以及在生物学的原始研究方面都显示了很大应用前景。在本期Nature上的一篇Review文章中,Eric Sackmann、Anna Fulton 和David Beebe分析了近年来在片基微技术方面所取得的进展,讨论了它们已经及可能产生最大影响的临床和研究领域。封面图片:Jasiek Krzysztofiak/Nature。

  超级基因确实只有一个

  Nature 507 (2014年3月13日)

  在一些蝴蝶品种中,一个性别(通常是雌性)模仿某一有毒物种的翅膀的图案。在上个世纪60年代,该现象被认为是受一个“超级基因”的控制。最近,研究人员达成这样的共识:超级基因很可能是成团的、密切相关的基因,其中每个影响翅膀模仿的一个不同方面。现在,Marcus Kronforst及同事令人吃惊地发现,在一个经典的超级基因模仿(拟态)现象中(所涉及的蝴蝶为燕尾蝴蝶),超级基因真的是一个基因。另一个令人吃惊的发现是,该基因是性别决定通道中一个众所周知的组成部分,被称为doublesex。基因表达和DNA序列差异数据表明,同种型表达差异和蛋白序列演化也有助于使doublesex拟态等位基因之间产生差异。因此,燕尾蝴蝶的拟态超级基因可以被归纳为以前不同假说的一个融合:它是单基因控制的,但得到了多种功能突变的帮助。

  REST 蛋白能抗神经退化

  Nature 507 (2014年3月27日)

  年龄是神经退化疾病的最大风险因素。但为什么有些人在衰老时认知功能没有变化、而其他人的认知功能则会下降并患阿尔茨海默氏症?在这项研究中,Bruce Yankner及同事发现,在衰老过程中,一种被称为REST (即repressor element 1-silencing transcription factor的缩写,亦称为NRSF)的蛋白在人的皮层和海马体神经元中越来越多地表达。REST水平与认知保持和长寿强相关。REST抑制促进细胞死亡和阿尔茨海默氏症病理的基因,诱导那些介导应激反应的基因。而且,REST还保护神经元不受氧化应激和β-淀粉质蛋白毒性的影响。将REST从小鼠大脑删除导致与年龄相关的神经细胞死亡。在轻度认知受损或患阿尔茨海默氏症的人类中,REST被从神经元的细胞核中排除出来,这种排除与自吞作用和误折叠的蛋白有关。这项工作表明,REST的激发状态在衰老大脑中也许能将神经保护与神经退化区分开来。

  人类不同细胞类型的转录调控网络

  Nature 507 (2014年3月27日)

  FANTOM5 (即“哺乳动物(mammal;mammalian)基因组-5的功能注解”) 是一个大型国际合作项目的第5大阶段,其目标是分析定义每个人类细胞类型的转录调控网络。本期Nature上的两篇Articles论文发表了该项目的一些最新结果。第一篇论文利用FANTOM5项目组的组织和原代细胞样本来定义整个人体中活性的、在活体中双向转录的增强子的一个图集。这些作者发现双向封盖的RNA是活性增强子的一个特征,同时他们还从超过800个人类细胞和组织样本中识别出40,000多个增强子候选物。该增强子图集被用来比较不同细胞类型之间的调控程序和识别与疾病相关的调控性SNP,并且还将成为关于细胞类型特定性增强子的研究工作的一个资源。在第二篇论文中,单分子测序被用来标绘人类和小鼠的转录起始点及它们在一组截然不同的、用于生成迄今最全面哺乳动物(mammal;mammalian)基因表达图集的人类和小鼠原代细胞、细胞系和组织中的应用。这些数据为了解涉及不同细胞类型的“开放读框”和启动子提供了大量信息,也为哺乳动物(mammal;mammalian)细胞类型特定性转录组提供了有价值的注解。

  全光子雷达系统问世

  Nature 507 (2014年3月20日)

  下一代雷达系统将需要高度自动化,采用软件定义的信号生成和检测来在监测和无线通信应用中灵活操作。然而,必要的 “模-数”转换对传统微波电子元件造成严重技术局限。这使得非常适合数字化操作的光子雷达成为一个有吸引力的选项。此前,基于光子的无线电信号生成和检测一般都是被分开研究的。在这项研究中,Paolo Ghelfi等人将各个元件结合起来生成了一个能够发挥功能的全光子雷达系统。该系统的有效性和精确性在一项涉及对过往飞机进行检测的现场试验中得到了演示。

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