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2016-10-27将来商城:10月Nature杂志精选文章一览

10月Nature杂志精选文章一览
10月Nature杂志精选文章一览
【1】封面故事: 非洲爪蟾的基因组演化

非洲爪蟾(Xenopus laevis)是脊椎动物细胞和发育生物学研究中的重要模式生物,它是一种古四倍体—— 数百万年前基因组复制的产物,这使得非洲爪蟾成为了理想的多倍体研究目标,但同时也大大增加了基因组测序的复杂性。在本期《自然》杂志中,Daniel Rokhsar及同事报告了非洲爪蟾的基因组序列,并与其近亲热带爪蟾(X. tropicalis)的基因组进行了比较。他们的分析证实非洲爪蟾是异源四倍体,并区分出了两个非对称演化的亚基因组——一个往往保留了远祖状态,而另一个则经历了基因损失、删除、重组和表达降低的情况。这两种二倍体的祖先约在3400万年前出现分化,并在约1800万年前结合形成异源四倍体。

【2】新型抗疟药二环吖丁啶

迄今为止,抗疟药都主要来源于天然产物和人造的“类药”复合物。本研究通过筛选类似天然产物的复合物库,发现了一些具有抗疟前景、对疟原虫表现出高活性的小分子。其中尤其值得关注的是一系列二环吖丁啶,它们能抑制苯基丙氨酸tRNA连接酶,一种新的疟疾靶标。在不同的小鼠感染试验中,一次性低剂量服用二环吖丁啶能治愈各个阶段的疟原虫感染,包括肝期疟疾的人源化小鼠模型。这些复合物有望通过单剂量口服治愈疟疾,并预防疟疾的传播。

【3】艰难梭菌的卷曲受体药物靶标

在发达国家,艰难梭菌(Clostridium difficile)感染是抗生素相关性腹泻最常见的原因,也是肠胃炎相关性死亡的主要原因。两种同源毒素,艰难梭菌毒素A (TcdA)和艰难梭菌毒素B (TcdB) 通过受体介导的胞吞作用进入宿主细胞,是艰难梭菌的致病原因。此前,人们一直不清楚TcdB是如何靶向结肠上皮的。在本研究中,Min Dong及同事使用了全基因组CRISPR筛选,发现Wnt信号通路的卷曲受体(FZD)是鼠类结肠上皮和结肠类器官中生理相关的TcdB受体,对卷曲同源物1、2和7的亲和性最高。因此,该研究为治疗艰难梭菌感染提供了新的治疗靶标。

【4】不同寻常的闪光X射线源

通过研究70个周边星系的历史X射线数据,研究者在球状星团或椭圆母星系的超致密矮伴星中发现了两个闪光源,一个闪光了一次,另一个闪光了五次。在不闪光时,它们看起来是正常的吸积中子星或黑洞X射线双星。与磁星和其它光度相似且反复闪光的星体不同,它们位于古老的星族中。

【5】皮赫兹频率下的电子学

电流频率会限制电子器件的速度,因而影响计算速度。光场能以比传统设备高得多的频率诱导和操控电流。 现在,Eleftherios Goulielmakis及同事进一步扩展了这种方法,以实现更快的速度。他们使用了单循环强光场来驱动二氧化硅中的电子运动,表明光致带内电流的频率最高可提升至8皮赫兹左右。强光场能实时获取二氧化硅动态非线性导电性,并且能在阿秒尺度上实现直接探测和控制,这表明它是实现皮赫兹级相干电子学的一个平台,且为凝聚体电子动力学的基础研究创造了新机会。

【6】印度洋震后地幔流变学研究

Yan Hu及同事使用了2012年印度洋地震震后形变来约束大洋地幔的流变学结构。在震后最初三年内,区域内的大部分GPS测站都发生了东北向的水平位移,与同震位移方向类似。但少数靠近断裂区、最多发生了4厘米同震下沉的测站在震后上升了近7厘米。作者利用震后形变的三维粘弹性有限元模型表明,弹性大洋岩石圈下存在相对较薄的低粘度软流层才能解释上述数据。

【7】胰腺癌基因组演化

胰腺癌是一种恶性程度很高的肿瘤,为了进一步了解胰腺癌中肿瘤快速进展的演化过程,本文分析了100多个原发性和转移性胰腺癌肿瘤富集全基因组,获取自加拿大和美国的合作医院。作者挑战了基于多个基因有序变异的渐进演化传统模型,并发现了复杂重排和染色体碎裂在胰腺癌进展中发挥作用的依据。这表明,胰腺癌表现出的基因组不稳定性特征或许可以通过间断平衡模型加以解释。

【8】视皮层的新角色

哺乳动物的感觉皮层会将大量投射发送至演化较早的皮层下区域,但是其中大部分投射的功能仍不清楚。Massimo Scanziani及同事发现,从小鼠视皮层到脑干中副视系统的离皮层投射可以提升视动反射的适应可塑性;视动反射指的是稳定正在移动中的动物视网膜上图象的先天眼动动作。该研究表明,虽然人们主要探索的是视皮层的感觉处理功能,但它在适应一种相对简单的运动行为中也发挥着作用。

【9】干细胞降低灵长类动物模型的心脏病发作风险

柴祐司及同事报告,利用温和免疫抑制,直接向血管梗塞的非人类灵长类动物心脏移植的同种异体ipsC源心肌细胞可以成功植入并存活。移植细胞与宿主细胞形成了电偶联,并能改善心脏收缩功能,但和过去向非人类灵长类动物心脏移植胚胎干细胞源心肌细胞的研究一样,本次研究中也出现了心律不齐的情况。因此,需要注意的是,在将本文所述干细胞疗法用于临床实践前还需要开展进一步研究,以控制移植后的心律不齐。

【10】烟碱型乙酰胆碱受体的结构

烟碱型乙酰胆碱受体是配体门控性离子通道,它们介导肌肉神经接点处的快速化学神经传递,并在中枢神经系统中扮演多种信号传导角色。本文作者报告了人类α4β2烟碱型受体的X射线晶体结构,它是人脑中数量最多的烟碱型受体。这是五聚物半胱氨酸环受体家族异聚成员的首个高分辨率结构;不仅如此,该结构还是在存在烟碱的情况下获取的,揭示了这一拮抗剂是如何在不导电不敏感的构象中稳定受体的。


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