6月Nature杂志不得不看的亮点研究

转眼间6月份就快要结束了，本月Nature杂志又有哪些亮点研究值得学习呢？小编对此进行了整理，与各位分享。

【1】封面文章：肠道菌群与营养成分之间的相互作用

doi | 10.1038/nature18309

本期封面所示为粪便细菌的一个扫描电子显微镜图像。肠道菌群的变化以及粪便短链脂肪酸浓度的改变已被发现与肥胖症、胰岛素抗性和代谢综合症相关，但却没有在它们之间确定存在因果关系。Gerald Shulman及同事显示，肠道菌群与营养成分之间的一种相互作用会增加吃高脂肪食物的啮齿类动物醋酸盐的生成量。这会导致副交感神经系统(神经系统中控制下意识行为如心律和消化的部分)的激发，这反过来又会促进由葡萄糖刺激产生的胰岛素分泌和饥饿素分泌的增加以及食欲过盛和肥胖。封面： 扫描电子显微镜图像由Morven Graham 和 Xinran Liu提供，假色处理由Fred Gorelick完成。

【2】封面故事： 中国科学现状与未来

doi | 10.1038/534451a

本期Nature 专刊分析中国科学的现状与未来。我们介绍了中国科研力量的迅速崛起(page 452)和中国的十大科学家(page 456)。该国试图领先世界的一个领域是DNA测序。发表在本期第462页上的一篇文章显示，中国也计划在精准医学方面独占鳌头。在一篇Comment文章中， 国家自然科学基金委员会主任杨卫认为，中国需要提高基础研究的质量、诚信度和适用性(page 467)。而Douglas Sipp和裴端卿认为，与人们一般看法相反的是，中国给其他国家提供了怎样管理生命科学领域伦理敏感性研究工作的经验(page 465)。

【3】乳腺癌的突变特征

doi | 10.1038/nature17676

这项研究报告了对来自560个乳腺癌病例的肿瘤及正常组织所做的全基因组测序，为了解蛋白编码区域和非编码区域的频发体细胞突变及突变频率提供了一个全面的全基因组视角。作者分析了这些癌症基因组中的突变特征，包括对重排突变过程所做的一个新调查，发现了与BRCA1 或 BRCA2功能和有缺陷的、基于同源重组的DNA修复相关的几个特征。他们还发现了显示出截然不同的DNA复制链偏差的突变特征。

【4】乳腺癌的蛋白基因组学研究

doi | 10.1038/nature18003

这项大规模合作研究，描述了对来自 “癌症基因组图集”(TCGA)、代表由mRNA定义的四个主要乳腺癌内在子类型的105个乳腺癌样本所做的基于定量质谱的蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学分析。分析的结果是用于人类乳腺癌研究的一个高质量的蛋白质组学资源，是利用能够说明基因组与蛋白质组之间联系的技术和分析方法获得的。这些数据缩小了大的删除区域和扩增区域内候选驱动基因的范围，识别出了潜在的治疗目标。

【5】NMDA受体激活的构形改变

doi | 10.1038/nature17679

NMDA (N-methyl-D-aspartate) 受体是离子移变谷氨酸盐受体，涉及脑发育和脑功能(包括学习和记忆形成)，功能丧失的NMDA受体与各种神经疾病和状况有关。这些膜蛋白是异四聚体，由两个版本组成，每个版本各有一个 GluN1亚单元和一个 GluN2亚单元，这两个亚单元分别与甘氨酸和L-谷氨酸盐相结合。Hiro Furukawa及同事利用X-射线晶体学、单颗粒低温电子显微镜和电生理方法对在大鼠NMDA受体的激活和抑制过程中发生的构形变化进行了研究。在没有变构抑制剂 ifenprodil存在的情况下，GluN2氨基末端区域的双叶结构是一个开启构形，伴随着GluN1–GluN2氨基末端区域异二聚界面的重排，改变了配体结合中的亚单元取向和氨基末端区域，以形成一个门控该离子通道的一个活跃受体构形。

【6】光合作用复合物中的能量转移

doi | 10.1038/nature18020

一个光合作用细胞内光向可用能的转化发生在捕光复合物 (LHC)和光系统(PS)复合物内。要理解这一过程，关键是要知道激发能是怎样从周围LHC天线被转移到核心PS结构的。Zhenfeng Liu 及同事通过单颗粒低温电子显微镜确定了一个1.1-MDa 的植物PSII–LHCII 超级复合物的高分辨率结构。他们发现，该同型二聚体超级复合物的每个单体包含25个蛋白和133个色素辅因子。与蓝藻PSII结构相比存在一些差别，但最重要的是，能够对PSII–界面进行研究的能力使得研究人员可以对激发能转移通道做出可靠预测。

【7】封面故事： iPS细胞研究的回顾与展望

doi | 10.1038/534310a

过去人们认为，“诱导多能干”(iPS)细胞将预示着一场医学革命。人们希望，一个患者的皮肤、血液或其他细胞有可能被重新编程为iPS细胞，然后用它们来生长肝细胞、神经细胞或治疗其疾病所需的不管什么其他细胞。在它们被发现十年之后，iPS细胞仍然很有前景，但重点已经从再生医学转到了对人类疾病进行模拟和研究以及药物筛选。在本期Nature上的一篇News Feature文章中，我们回顾过去十年的发展，并对iPS细胞研究的当前和未来趋势进行展望。

【8】上旧石器时代的欧亚人

doi | 10.1038/nature17993

David Reich及同事分析了生活在距今45，000 年和7，000年前之间的51个欧亚人的古基因组数据。这些数据提供了关于新石器时代以前欧洲的人口史的迄今最全面的信息，也为这一时期欧洲人口的不断迁移和周转提供了支持。以尼安德特人为祖先的人所占比例在过去45，000 年从3-6%减少到了当今的2%左右。

【9】人体微生物群的动态

doi | 10.1038/nature18301

与人体相关的微生物群是复杂的、高度个性化的生态系统，我们对其生态动态很不了解。这些微生物群主要是宿主独立的(因而也是 “普遍”的)还是宿主特定的是一个有待回答的问题，其答案对于基于微生物群的干预措施的制定至关重要。这项研究报告了用来表征与人体相关的微生物群落的一个新的计算方法，并将它应用于来自两项规模最大的微生物群研究的数据。结果表明，肠道和口腔微生物群表现出普遍性动态，而皮肤微生物群则是由宿主环境决定的。这些普遍性肠道微生物动态在被艰难梭菌感染的研究对象中没有被观察到，但却在粪便移植后重新出现了。

【10】微生物学：疫苗可能可以避免大熊猫的死亡

DOI：10.1038/srep27518

发表在《科学报告》的一则研究建议，圈养的大熊猫可能都有必要进行针对犬瘟热病毒的疫苗防疫来支持对这一濒危物种的保护力度。

2014年12月，陕西省珍稀野生动物抢救饲养研究中心的一只8岁大的，名为“城城”大熊猫表现出了下颌颤抖，四肢抽搐的犬瘟热病毒感染症状。在随后的14周中，住在同一笼舍或者相邻笼舍的另外四只大熊猫也开始表现出犬瘟热病毒感染的临床症状。这五只大熊猫分别在出现症状后7到34天死亡。一只名为“珠珠”的大熊猫体内也检测出了犬瘟热病毒但是它没有表现出症状，珠珠在2012年接受了犬瘟热疫苗注射。

高玉伟和他的研究团队从被感染的一只大熊猫的肺部和脾脏组织中分离出了犬瘟热病毒并且对这次造成爆发的犬瘟热病毒进行了基因组测序。他们在犬瘟热病毒的H基因中发现了五个突变，这些突变以前没有在亚洲-1菌株中被发现过。研究者认为，其中的一个突变——H蛋白的第549位的氨基酸替换可能导致了此次爆发病毒的强毒力。

研究者认为，从珠珠体内发现的犬瘟热病毒基因组材料显示，犬瘟热病毒疫苗引发的免疫反应不足以防止感染，但可能会降低疾病的毒力。他们建议所有圈养大熊猫的设施都应该考虑加强监测和犬瘟热病毒的疫苗防疫。

【11】演化：面对面互动在幼猴社会性行为中的价值

DOI：10.1038/ncomms11940

发表在《自然-通讯》上的一篇论文显示，从母亲那里获得更多面对面互动的幼年期普通猕猴（Macaca Mulatta）长大后会具有更高的社会性。这项研究表示，在非人类灵长类动物中，幼年期的经历对于社会行为有持续的影响。

照顾幼儿的人和幼儿之间的面对面互动被认为是人类早期社会性行为发展的机理之一。过往的研究显示，普通猕猴的母亲会和它们的幼儿有面对面的互动。

Amanda Dettmer和她的研究团队显示，这种母亲和幼儿之间的沟通方式有着长久的益处。用互相的凝视和间歇性的咂嘴这些指标来测量，他们检测了成对的普通猕猴母亲和幼儿面对面互动中的自然变化，这些猕猴住在一个宽敞的开放围挡中。研究者发现在出生的第一个月中，从母亲那里获得更多面对面互动的幼年期猕猴在两个月大和五个月大时，展现出更多的社会性互动，从社会性玩耍的水平，和与其他猴子的近距离程度以及互相清理的行为。在一个独立的实验中，研究者另外检查了获得人类幼年照顾48只猴子，这些猴子被分成多组，与只是获得更多照顾和没有更多互动的猴子相比，在出生后随机指定接受人类照顾者额外的面对面互动的猴子在两个月大时表现出了更多的社会性兴趣。

研究幼年期猴子的社会性行为发展可以帮助了解人类的行为发展，因为普通猕猴与人类有着类似的养育孩子的行为，社会性行为发展的轨迹也很类似。

【12】动物学：父亲的照顾和母亲的繁育成效紧密相关

DOI：10.1038/ncomms11854

发表在《自然-通讯》上的一则研究显示在哺乳动物中，当雄性提供食物或者在照顾后代中出力时，雌性的生育率（生育能力）会增加。雄性的照顾与雌性更短的哺乳时间，每窝生育量更大和更频繁的繁育事件。

所有哺乳动物的雌性在养育后代中都投入了显著的资源。雄性哺乳动物通过直接或间接给它们后代的母亲提供食物来对照顾后代做出贡献，然而只有10%的哺乳动物的雄性会这么做。对于雄性而言，提供照顾可能意味着放弃额外的交配机会，所以照顾后代的行为在雄性获得更强的亲子确定性或者未来交配机会稀少时更容易演化出现。

为了研究雄性照顾后代的潜在益处，Hannah West和Isabella Capellini收集并且分析了529个哺乳动物物种的生活史特征和雄性的帮助行为，这些帮助行为包括给后代的母亲或者后代提供食物，和雌性或后代挤在一起，提供清洁和携带后代。当考虑了这些物种的演化历史，研究者发现，雄性给雌性提供食物与每窝更大的生育量有关。另外，研究者显示给雌性提供食物和携带后代与更短的哺乳时间有关，从而让更频繁的繁育事件成为可能。

这些研究结果显示雄性的照顾可能从长期角度增加繁育机会，并且在短期可以抵消更少交配机会的劣势。

【13】免疫学：寄生虫激活的免疫力可能可以抑制关节炎

DOI：10.1038/ncomms11596

发表在《自然-通讯》上的一则研究显示，寄生虫感染激活的特定免疫反应可以帮助治疗小鼠的类风湿性关节炎。

类风湿性关节炎一种影响关节的自身免疫性疾病。与类风湿性关节炎相关的Th1（第一型）和Th17（第十七型）这两种免疫反应演化出来是对抗细菌和病毒的，但是在类风湿性关节炎患者中它们会攻击软骨，造成组织损伤，炎症和疼痛。怎样的免疫机制可以抵消类风湿性观检验的炎症一直不是很清楚，而寄生虫感染与关节炎之间的关系以前也尚未建立。

Aline Bozec和她的研究团队给每组3到11只的小鼠进行了多种实验在小鼠中诱发了关节炎，然后让其中的一部分被巴西日圆线虫（Nippostrongylus brasiliensis）这种寄生虫感染，来研究小鼠的免疫反应。他们把感染后的小鼠和对照组进行了比较，发现寄生虫感染可以保护小鼠不受关节炎的困扰，并且这种保护是受到一种名为第二型（Type2， Th2）的特定免疫反应的调节，这种免疫反应由寄生虫激活。第二型免疫反应是负责把蠕虫从驱赶走免疫应答，除此之外它还会促进组织修复和抑制炎症反应，有效的抵消了导致关节炎的第一型和第十七型免疫反应。研究者同时发现第二型免疫反应的细胞成分已经存在于20个患有关节炎的人类患者的膝关节组织样本中，这表明即使在没有寄生虫感染的情况下，这些免疫反应已经参与了对于关节炎病理的抑制。

这些结果表明，通过使用类似疫苗的刺激物来激活第二型免疫反应，可能有助于开发新的治疗人类关节炎的方法。