1月Nature杂志不得不看的重磅级亮点研究

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1月Nature杂志不得不看的重磅级亮点研究
& r. r4 \* T9 |2 J& j# ^来源：本站原创 2021-01-25 23:11
8 M* ~7 D+ b' R) M时间总是匆匆易逝，转眼间1月份即将结束，在即将过去的1月里，Nature杂志又有哪些亮点研究值得学习呢？小编对相关文章进行了整理，与大家一起学习！8 \8 f9 w) u- j2 p; L1 Z

" O* @4 Y( Q' w0 U4 U【1】Nature：中国科学家揭示特殊NSD蛋白家族与核小体复合体之间的低温冷冻电镜结构 有望帮助开发多种人类癌症的新型靶向性疗法0 k) m  F& \) o" H- M! o9 V- y
doi：10.1038/s41586-020-03069-8/ l) G8 ~6 X3 S) V2 k( z4 U
细胞核受体结合SET结构域家族蛋白（NSD）与多种人类癌症密切相关，然而其背后的分子机制目前研究人员还并不清楚。近日，一篇刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自中国南方科技大学等机构的科学家们深入研究并分析了NSD2和NSD3与核小体复合体的低温冷冻电镜结构，这或为NSD2和NSD3基于核小体的识别以及阐明其组蛋白修饰机制提供了新的线索和思路。$ ]" H  g  S7 n1 j
基因组DNA能够缠绕在组蛋白八聚体（H2A， H2B， H3和H4）上形成染色质-核小体的基本单位，组蛋白赖氨酸甲基转移酶最多会将3个甲基集团催化转移到组蛋白H3和H4尾部的特定赖氨酸（K）残基上，这对于调节染色质的结构和基因表达都至关重要，组蛋白赖氨酸甲基转移酶的失调往往与多种癌症和其它疾病发生直接相关。
4 n% I0 [4 \. E2 z0 W  K【2】Nature：星形胶质细胞或能吞噬突触连接从而维持成年机体大脑的可塑性
: C+ H/ E) t" K% t& qdoi：10.1038/s41586-020-03060-3
1 O9 g8 t; c7 s6 p/ {7 ]发育中的大脑会在我们学习和记忆的过程中不断产生新的神经元连接，其被称之为突触；其中重要的连接（那些被反复引入，比如如何避免机体危险的连接等）能得到培养和加强，而被认为并不必要的连接则会被删除；成年人的大脑中也会经历类似的修剪，但目前研究人员并不清楚成年人大脑中的突触是如何或为何被清除的。+ _1 V6 a9 B, Y3 b! p
近日，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自韩国科学技术高级研究院等机构的科学家们通过研究揭示了成年人大脑可塑性发生以及潜在的神经紊乱发生的分子机制。研究者Won-Suk Chung教授说道，本文研究对于理解在机体学习、记忆甚至是生病时大脑中神经回路改变的分子机制具有深远的影响和意义，突触数量的改变与多种神经性疾病的流行存在着较强的关联性，比如自闭症谱系障碍、精神分裂症、额颞叶痴呆和多种形式的癫痫等。" Z2 }8 Z) l2 [5 Q/ l0 C. H
【3】Nature：新发现！疼痛神经或能帮助调节机体造血干细胞的动员！
5 _8 Z* {" e7 G9 Q% A% f9 Ydoi：10.1038/s41586-020-03057-y   doi：10.1038/d41586-020-03577-74 j" \( s7 O  P: ~  ?- J
近日，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自阿尔伯特-爱因斯坦医学院等机构的科学家们通过研究发现，机体骨髓中的疼痛神经（nociceptive nerves）或能帮助调节造血干细胞的动员，文章中，研究人员想通过研究尝试深入分析疼痛神经的特性。
3 W0 k3 Z* w( ]+ M研究者指出，造血干细胞（HSCs，hematopoietic stem cells）发源于骨髓中，其能够分化生长为血液细胞和免疫细胞，其能通过造血过程进入到机体血液中。在动员过程之前，HSCs能够驻留在骨髓中的特定生境中，其仅在需要的时候才会被动员；在接受白血病或其它血液癌症治疗的患者机体中，研究人员能利用特殊的药物从骨髓中收集HSCs，并在患者化疗期间将其储存起来。7 _, P1 f# Q4 h( w9 K
【4】Nature：调节精细运动的大脑神经回路" J# ^( b9 s( K/ E
doi：10.1038/s41586-020-03080-z
! e  |1 Y! o. _$ ~% q7 ^写作，打螺丝或投掷飞镖只是一些需要高水平技巧的活动。巴塞尔大学和弗里德里希·米歇尔生物医学研究所的一组研究人员在Nature杂志上描述了大脑如何掌握这种精致的运动。脑干回路图揭示了哪些神经元控制着手臂和手的精细运动技能。- C  }6 x9 D, Y  j5 N
我们所有运动行为的基础都是大脑，脊髓和肌肉中神经元之间的完美相互作用。但是，哪些神经回路控制着手臂，手和手指的精细运动技能呢？ Silvia Arber教授的团队在最近的工作中一直在解决这个问题。在巴塞尔大学生物中心和弗里德里希·米歇尔生物医学研究所（FMI）工作的神经生物学家多年来一直在研究神经系统如何控制运动行为。
9 y: X% A4 Z4 X, ?0 f! N  m/ {# d; [使用小鼠模型，研究人员已经能够证明脑干的特定区域负责前肢的各种精细运动活动。为了进行研究，他们应用了所谓的光遗传学和病毒学方法来标记神经元并观察其活动。这使团队能够在该区域定位四个神经元亚群，并与特定功能相关。例如，一组神经元能够引起前肢到达，而另一组神经元则控制食物的处理。* N, Z/ q& U) s# P6 Y
【5】Nature：基因组中串联重复序列的突变或在自闭症谱系障碍发生中扮演关键角色
, u1 G, T3 l+ Y0 g% s- ydoi：10.1038/s41586-020-03078-7; A$ g, A7 t# Y+ [( c
近日，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自加利福尼亚大学等机构的科学家们通过研究发现，名为串联重复序列（tandem repeats）的特定DNA区域所发生的突变或在自闭症谱系障碍（ASD）发生过程中扮演关键角色；本文研究揭示了这种并不起眼的突变或许也会与自闭症发生风险直接相关。
* r* X! i  o! J  o8 l* ?" c; v研究者Melissa Gymrek说道，很少有研究人员会去研究这些重复序列，因为这些序列一般是非编码的，即其不会制造蛋白质，而且功能也并不清楚，同时对其进行分析也存在一定困难。然而我们研究发现，串联重复序列或会影响基因表达，以及集体患特定疾病的风险，比如ASD。文章中，研究人员对大约1600个家庭进行了研究，其家庭成员包括母亲、父亲和一个正常表型的孩子以及一个患ASD的患儿；具体来讲，研究人员寻找的是后代身上的新生突变而并非父母身上的；研究人员在每个儿童机体中发现了平均50个串联重复的新生突变，无论其是否受到了自闭症的影响。平均来讲，ASD患儿机体中会携带更多突变，而且尽管其增长在统计学上是显著的，但也相对适度一些；然而，利用一种新型的算法工具，研究人员在ASD患儿中发现串联重复序列的突变发生率较高，且这些突变被认为在进化上是最有害的。
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2 U* G+ W" |& s7 o' }, \% t% t【6】Nature：新研究揭示COVID-19比典型肺炎持续时间更长，造成更大的损害
. d0 c, j+ A9 k2 vdoi：10.1038/s41586-020-03148-w
' ~- O. }8 E0 r& ~8 F引起肺炎的细菌或病毒，如流感病毒，可以在几个小时内在肺部大面积扩散。在现代的重症监护室（ICU）中，这些细菌或病毒通常会在患病的头几天内被抗生素或人体免疫系统控制住。但是，在一项新的研究中，来自美国西北大学医学院的研究人员发现新冠肺炎（COVID-19）是不同的，相关研究结果发表在Nature期刊上。+ p: ]9 k, T% v$ V
引起COVID-19的病毒SARS-CoV-2不是迅速感染肺部的大片区域，而是在肺部的多个小区域安营扎寨。然后，它劫持了肺部自身的免疫细胞，并利用它们在几天甚至几周的时间里在肺部蔓延，就像森林中蔓延的多场野火那样。当感染在肺部中慢慢移动时，它会留下损伤，并不断地助长COVID-19患者的发烧、低血压以及肾脏、大脑、心脏和其他器官的损伤。这些作者表示，与其他肺炎相比，COVID-19的严重并发症可能与病程较长而不是病情更严重有关。这是科学家们首次系统分析COVID-19患者肺部的免疫细胞，并将它们与其他病毒或细菌引起的肺炎患者肺部的免疫细胞进行比较。2 D  m& `' z. l7 v/ k: o1 u
【7】Nature：重磅！科学家开发出一种能促进造血干细胞更加健康的新型策略！
& f* L& }6 B9 c2 O+ n8 {: o2 Ydoi：10.1038/s41586-020-03129-z; E& M) a. t: u8 ?1 K
位于骨髓中的造血干细胞（HSCs）能够产生机体所有的血细胞，包括能保护机体抵御细菌和病毒感染的关键免疫细胞等，随着机体衰老，HSCs就会变得不再有效且并不会制造出健康的新型血细胞。日前一篇发表在国际杂志Nature上的研究报告中，来自阿尔伯特爱因斯坦医学院等机构的科学家们通过研究发现，HSCs效率的降低或许部分是通过分子伴侣介导的细胞自噬过程（CMA，chaperone-mediated autophagy）的退化所引起的，这是一种“管家过程”，其能帮助清除机体受损的蛋白质和其它干预细胞功能的废弃物。  D+ v- U! ]6 `) q
医学博士Ana Maria Cuervo说道，机体骨髓中HSCs的衰老是不可避免的，但好消息是该过程或许是可以逆转的；这项研究中我们对小鼠进行研究发现，我们所开发的一种特殊药物或能激活CMA过程并潜在恢复老年人群机体中HSCs的活力。" \% E' H' {1 S$ f
【8】Nature：揭示引起肠易激综合征的机制8 Q0 T+ R" q8 k3 a# R
doi：10.1038/s41586-020-03118-22 a: x  Y; X6 d0 T: i& X% C& ^
在一项新的研究中，来自比利时鲁汶大学的研究人员鉴定出解释为什么有些人在吃某些食物时会出现腹痛的生物机制。这一发现为更有效地治疗肠易激综合征（irritable bowel syndrome， IBS）和其他食物不耐受症铺平了道路。这项在小鼠和人类身上进行的研究发表在Nature期刊上。
( S6 A+ y8 E- Q世界上高达20%的人口患有肠易激综合征，这种疾病导致进食后胃痛或严重不适。这影响了他们的生活质量。无麸质饮食和其他饮食可以提供一些缓解，但是鉴于患者对这些食物并不过敏，也没有已知的疾病，如乳糜泻，这为什么会起作用是一个谜。研究者Guy Boeckxstaens教授说，“通常情况下，这些患者并没有得到医生的重视，他们的过敏反应的缺乏被用来证实这一切都是心理作用，他们的肠道生理机能没有问题。通过这些新的见解，我们提供了进一步的证据表明我们正在处理一种真正的疾病。”
3 {7 G+ `8 u$ k; D) r2 |! {【9】Nature：从COVID-19中康复后，人体免疫防御可至少持续6个月的时间
! j7 ?' x6 J) ?! N" ?& p  }doi：10.1038/s41586-021-03207-w
4 T& a0 B" L  W! N5 `随着抗击SARS-CoV-2的人数不断攀升，一个关键性的问题越来越重要：他们对这种新型冠状病毒的免疫力能持续多久？在一项新的研究中，来自美国洛克菲勒大学和西奈山伊坎医学院等研究机构的研究人员提供了一个令人鼓舞的答案，表明那些从COVID-19中恢复过来的人至少有6个月的抗病毒能力，而且很可能要长得多。相关研究结果发表在Nature期刊上。
) i% t# r) d: W6 A0 W, G这些研究结果提供了最有力的证据，表明免疫系统“记住”这种病毒，并且，值得注意的是，即使在感染减弱后，也能继续提高抗体的质量。感染后数月产生的抗体显示出它们阻断SARS-CoV-2及其变异版本（如南非变种）的能力增强了。这些研究人员发现，这些改进的抗体是由不断进化的免疫细胞产生的，这显然是由于持续暴露于隐藏在肠道组织中的残余病毒。根据这些发现，他们猜测，当康复后的患者下次遇到该病毒时，反应会更快、更有效，从而阻止再次感染。* b2 @+ }' S6 w
【10】Nature：揭示线粒体分选与组装复合物作用机制
$ c: O3 B( I. _! q# Adoi：10.1038/s41586-020-03113-78 U! [/ A; K3 ^
线粒体作为细胞能量工厂，对人体至关重要：它们拥有1000多种不同的蛋白，这些蛋白是许多中心代谢途径所必需的。线粒体的功能障碍会导致严重的疾病，尤其是神经系统疾病和心脏疾病。为了运输蛋白和代谢物，线粒体含有一组特殊的所谓β-桶膜蛋白，它们在线粒体外膜上形成运输孔。到目前为止，科学家们还无法解释驱动这些β-桶膜蛋白生物发生的分选与组装复合物（sorting and assembly machinery， SAM）的运作模式。
! y% ^! @6 }! Z. s/ ~# E在一项新的研究中，日本京都大学的Toshiya Endo教授、德国弗莱堡大学的Nils Wiedemann教授和Nikolaus Pfanner教授以及波恩大学的Thomas Becker教授带领的一个研究团队破解了SAM复合物的结构和功能。相关研究结果近期发表在Nature期刊上。SAM复合物通常由两个名为Sam50的β-桶状膜蛋白亚基组成，这两个β-桶状膜蛋白亚基的外部被另外两个亚基Sam35和Sam37所覆盖。这些研究人员发现，虽然SAM复合物形成了一种新的β-桶膜蛋白，但是它只包含一个Sam50。第二个β-桶膜蛋白亚基作为一个灵活的占位器（placeholder）发挥功能：它暂时离开SAM复合物，为新的β-桶膜蛋白形成腾出空间。这种动态机制展示了新的β-桶膜蛋白如何在SAM复合物中成熟到完整的尺寸，并且只能作为完全折叠的蛋白释放。Wiedemann解释说，“这使我们能够识别出在我们的细胞中发挥着至关重要的功能的膜蛋白形成的新原理。”（生物谷Bioon.com）
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