7月份快要結(jié)束了，本月Nature雜志又有哪些亮點(diǎn)研究值得學(xué)習(xí)呢？小編對(duì)此進(jìn)行了整理，與各位分享。

【1】神經(jīng)科學(xué)：人類可以分辨出單個(gè)光子

DOI：10.1038/ncomms12172

發(fā)表在《自然-通訊》上的一項(xiàng)研究表明，人類的視力能以高于隨機(jī)水平的概率偵測(cè)到單光子。這一研究為人類肉眼的分辨極限提供了新的洞見(jiàn)。

20世紀(jì)40年代的研究已經(jīng)證實(shí)，人類被試對(duì)象能報(bào)告出低至幾個(gè)（5到7個(gè)）光子的光信號(hào)。然而，人類能否感知到單光子仍然是個(gè)懸而未決的問(wèn)題，這在一定程度上是因?yàn)橄惹皩?shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)限制，與產(chǎn)生光子的光源有關(guān)。

Alipasha Vaziri與他的同事們使用量子光學(xué)技術(shù)設(shè)計(jì)了一個(gè)單光子光源，并在三位被試身上測(cè)試了人類視力的偵測(cè)極限。他們的光源系統(tǒng)能夠產(chǎn)生一對(duì)相互關(guān)聯(lián)的光子，其中一個(gè)光子射向被試的眼睛，另一個(gè)光子則射向一臺(tái)高感光度的相機(jī)。

【2】靈長(zhǎng)類大腦中的基因表達(dá)

doi | 10.1038/nature18637

繼近年來(lái)小鼠和人類大腦基因表達(dá)圖集發(fā)表之后，Ed Lein及同事現(xiàn)又發(fā)表了反映獼猴出生前和出生后大腦發(fā)育情況的一個(gè)高分辨率轉(zhuǎn)錄圖集。獼猴是用于人腦發(fā)育和疾病研究的最重要非人靈長(zhǎng)類模型。他們的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)了與腦成熟相關(guān)的全面轉(zhuǎn)錄動(dòng)態(tài)，同時(shí)比較分析也揭示了人類特有的基因軌跡。與人類神經(jīng)發(fā)育疾病相關(guān)的候選風(fēng)險(xiǎn)基因傾向于在發(fā)育中的獼猴新腦皮層中以疾病特異性模式共表達(dá)(co-expressed)。

【3】變化中的生物季節(jié)

doi | 10.1038/nature18608

不同物種對(duì)氣候的物候反應(yīng)的不同使人們擔(dān)心，關(guān)鍵物種相互作用可能會(huì)隨著時(shí)間的推移去同步(desynchronize)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能造成一定后果。Stephen Thackeray等人利用時(shí)間跨度從1960年到2012年的超過(guò)1萬(wàn)個(gè)物候數(shù)據(jù)集再結(jié)合溫度和降水?dāng)?shù)據(jù)對(duì)英國(guó)各地812種陸地和水生生物的氣候敏感性進(jìn)行了研究。物候氣候敏感性的幅度和方向在不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)(trophic level)之間存在一個(gè)系統(tǒng)性差別，盡管在具有共同分類相近度(taxonomic affinity)和營(yíng)養(yǎng)位(trophic position)的生物之間存在明顯異質(zhì)性。尤其是，次級(jí)消費(fèi)者比初級(jí)生產(chǎn)者和消費(fèi)者的氣候敏感性更低。作者提出，不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)的不同物候-氣候敏感性今后有可能導(dǎo)致季節(jié)性事件的去同步。

【4】方向選擇性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

doi | 10.1038/nature18609

視網(wǎng)膜的 “星爆無(wú)長(zhǎng)突細(xì)胞” (SAC)樹(shù)突在計(jì)算運(yùn)動(dòng)視覺(jué)刺激之檢測(cè)的方向選擇性中扮演一個(gè)必不可少的角色。過(guò)去關(guān)于SAC解剖情況的研究工作大多涉及野兔的視網(wǎng)膜。現(xiàn)在，Kevin Briggman及同事發(fā)表了在單突觸層面對(duì)小鼠視網(wǎng)膜所做的一次大規(guī)模重建，它顯示抑制性和激發(fā)性輸入突觸在SAC樹(shù)突上的分布存在明顯的非對(duì)稱性。通過(guò)電腦模擬和進(jìn)一步的生理成像，本文作者發(fā)現(xiàn)，小鼠特定的視網(wǎng)膜回路適應(yīng)了其與野兔相比較小的眼睛大小。如果沒(méi)有這種適應(yīng)性，那么小鼠將看不見(jiàn)慢速運(yùn)動(dòng)的物體。

【5】由蛋白質(zhì)Gasdermin 誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡的機(jī)制

doi | 10.1038/nature18590

Pyroptosis是一種由炎癥造成的程序化細(xì)胞死亡，是先天免疫反應(yīng)的組成部分，由炎性體蛋白Gasdermin D在半胱天冬酶介導(dǎo)下的分解觸發(fā)。這項(xiàng)研究分析Gasdermin在Pyroptosis中發(fā)揮功能的分子機(jī)制。Jingjin Ding等人發(fā)現(xiàn)，Gasdermin D、A和A3的N-端區(qū)域是有細(xì)胞毒性的，因?yàn)樗鼈冊(cè)诓溉閯?dòng)物細(xì)胞和人工轉(zhuǎn)化的細(xì)菌中都通過(guò)膜孔(membrane pore)的形成破壞細(xì)胞膜。這些孔大多數(shù)直徑約為10-14納米，有16個(gè)對(duì)稱的原體(protomer)。在本期Nature的另一篇論文中，Judy Lieberman及同事提供的證據(jù)表明， “半胱天冬酶-11”對(duì)Gasdermin D的分解(以前被發(fā)現(xiàn)介導(dǎo)Pyroptosis)誘導(dǎo)N-端區(qū)域的寡聚和膜孔的形成。

【6】腸道微生物和宿主胰島素敏感性

doi | 10.1038/nature18646

這項(xiàng)研究探討微生物腸道代謝組與胰島素抗性之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在胰島素抗性個(gè)體中脂多糖和支鏈氨基酸(BCAA)生物合成的潛力增大。這表明，由生態(tài)失調(diào)誘導(dǎo)的血清代謝組變化有助于糖尿病的發(fā)生。微生物功能與胰島素抗性之間的正相關(guān)主要是由少數(shù)幾種微生物驅(qū)動(dòng)的，尤其是普氏菌(Prevotella copri)和普通擬桿菌(Bacteroides vulgatus)。讓小鼠感染普氏菌，導(dǎo)致血清中BCAA循環(huán)水平升高和葡萄糖耐受不良加重。

【7】變成藥物治療對(duì)象的抗腫瘤目標(biāo)

doi | 10.1038/nature18611

免疫調(diào)控藥物如thalidomide、lenalidomide 和 pomalidomide已證明對(duì)骨髓瘤有療效。這些藥物通過(guò) “E3泛素連接酶” CRL4CRBN 的基質(zhì)受體部分 “cereblon” (CRBN)定向作用于CRL4CRBN (CUL4–DDB1–RBX1–cereblon)。在這項(xiàng)研究中，Mary E. Matyskiela 等人識(shí)別出一種新的免疫調(diào)控藥物，即CC-885，它以一個(gè)不同的基質(zhì)為作用目標(biāo)，該基質(zhì)就是 “翻譯終止因子” GSPT1。來(lái)自患者的急性骨髓性白血病腫瘤細(xì)胞對(duì)CC-885高度敏感。作者還獲得了CRBN–DDB1–CC-885–GSPT1復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)GSPT1在其表面上以相同方式與這種酶和這種藥物結(jié)合。另一個(gè)cereblon 基質(zhì)，即Ikaros，也通過(guò)一個(gè)類似的結(jié)構(gòu)特征與該 “藥物-酶”復(fù)合物結(jié)合，這可能意味著該藥物對(duì)基質(zhì)增補(bǔ)(substrate recruitment)采用一個(gè)共同的主題。

【8】成神經(jīng)細(xì)胞瘤的一個(gè)統(tǒng)一的致病機(jī)制

doi | 10.1038/nature18632

MYCN基因充當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞瘤的一個(gè)主致癌基因，其致癌作用是由腫瘤抑制因子 “微RNAlet-7”調(diào)控的。let-7 抑制因子LINB28被認(rèn)為對(duì)MYCN的致癌作用有貢獻(xiàn)。這篇研究報(bào)告發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的調(diào)控層，通過(guò)它，高水平的MYCN 信使 RNA針對(duì)let-7能充當(dāng)一塊海綿，繞過(guò)對(duì)LIN28B負(fù)調(diào)控的需要。在人類成神經(jīng)細(xì)胞瘤的發(fā)展過(guò)程中，let-7的破壞可以通過(guò)包括基因丟失、LIN28B破壞或MYCN擴(kuò)增在內(nèi)的不同非重疊機(jī)制實(shí)現(xiàn)，說(shuō)明它在致病過(guò)程中起一個(gè)重要作用。

【9】埃博拉糖蛋白的結(jié)構(gòu)

doi | 10.1038/nature18615

David Stuart 及同事發(fā)表了埃博拉病毒糖蛋白的第一個(gè)無(wú)配體結(jié)構(gòu)。該糖蛋白是負(fù)責(zé)宿主細(xì)胞附著和膜融合的惟一病毒蛋白，因此從邏輯上來(lái)說(shuō)也是抗病毒藥物研發(fā)的一個(gè)目標(biāo)。他們還確定了該糖蛋白在與兩種以前被發(fā)現(xiàn)對(duì)埃博拉病毒復(fù)制有抑制作用的藥物(這兩種藥物分別是toremifene 和ibuprofen)所形成的復(fù)合物中的結(jié)構(gòu)，從而有助于了解這些藥物是怎樣抑制病毒與核內(nèi)體膜(endosomal membrane)融合的。

【10】以核小體為目標(biāo)的一種病毒蛋白

doi | 10.1038/nature18317

Matthew Weitzman及同事揭示了病毒用來(lái)破壞宿主炎性反應(yīng)的一個(gè)以前人們不知道的方法。他們顯示，人類腺病毒的一個(gè)小核心蛋白與組蛋白結(jié)合，能改變蛋白在宿主染色質(zhì)上的封存( sequestration)。具體來(lái)說(shuō)，腺病毒蛋白VII與核小體形成復(fù)合物，導(dǎo)致炎性蛋白HMGB1在染色質(zhì)上的留置，從而阻止其被釋放和觸發(fā)炎癥。