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5月7日Nature中文摘要

封面故事: “土卫二”上的幕布式喷发

Nature 521, 7550 (2015年5月7日)

本期封面所示为叠加在“卡西尼”探测器编号为N1637461416的图像上的模拟出的均匀的、幕布式的喷发情况。为了让喷发出的物质能够被看到,对图像做了一定处理。“卡西尼”探测器拍摄的图像显示,在土星卫星 “土卫二”南极方向上存在周围为裂谷的大面积断裂带。俗称为 “虎纹”的这些特征比其周围环境温度更高,被认为是所观测到的水蒸气喷射流的来源。Joseph Spitale等人通过将 “卡西尼”图像与模拟出的、由从 “土卫二”南极陆地喷发出的物质构成的幕布相比较,来生成关于不同时间喷发情况的详细图件。该喷发活动在很大程度上都可以通过广泛的、类似幕布的喷发得到解释,其中很多以前可能被误读为离散的喷射流。合成 “幕布”中的 “幽灵喷射流”(phantom jets)密切对应于“卡西尼”图像上亮度增强的区域。封面图片:NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/Planetary Science Institute

关于演变中的肿瘤的一个基于类器官的模型

利用CRISPR/Cas9系统的精确的基因组编辑能力,Hans Clevers及同事将四个最常见的结肠直肠癌突变引入了由小肠或结肠细胞形成的人类器官培养中。在这样获得的体外结肠直肠癌发展模型中,APC、P53、KRAS 和SMAD4 的致癌突变消除了对干细胞龛的依赖性,将正常类器官转变成类肿瘤,后者在异种移植进小鼠体内后会长成腺瘤。该系统对于未来研究人类癌症生物学和建立新的治疗方法来说将会有重要价值。

ARTICLE P.43

doi: 10.1038/nature14415 

KR2 光驱动钠离子泵结构

在来自海洋细菌Krokinobacter eikastus的一个光驱动的能够泵浦钠离子的视紫红质最近被发现之前,已知的微生物视紫红质被分成两类:向外的质子泵或向内的氯化物泵。被称为KR2的这一新蛋白作为用于光遗传学研究的一个潜在工具正在引起关注:它的激活会改变一个目标细胞的钠离子浓度,而不只是pH值或氯化物浓度。现在,Osamu Nureki及同事获得了KR2的两个X-射线晶体结构,并用它们来提出关于钠离子运输的一个工作模型。基于这些结构,本文作者设计了KR2的几个突变体,并且成功地做成了一个钾离子运输泵。

ARTICLE P.48

doi: 10.1038/nature14322 

一种关键的糖肽合成酶

糖肽抗生素如万古霉素和替考拉宁(对革兰氏阳性细菌感染非常有效)是由非核糖体肽合成酶生物合成的次级代谢产物。活体合成目前是生成这些高度复杂的结构的惟一办法,所以了解生物合成通道有重要临床意义。在这篇论文中,作者确定了在所有糖肽非核糖体肽合成酶的最后模块中被严格保留下来的以前没有被表征过的 “X-domain”的结构。这个X-domain与两个细胞色素P450发生相互作用,孤立的和与来自替考拉宁生物合成的第一个P450加氧酶蛋白形成复合物的X-domain结构都显示了X-domain的不活泼性质以及对加氧酶的吸引是怎样发生的。

LETTER P.105

doi: 10.1038/nature14141

DNA 修复是影响突变率的一大因素

人类基因组中的体细胞突变率在不同癌症中各不相同。通过对652个肿瘤进行比较基因组分析,Fran Supek 和Ben Lehner发现,可变DNA错配修复(MMR)是人类基因组中突变率的特征性区域差异的基础。虽然区域常染色体突变率对不同细胞类型来说基本上是稳定的,存在着与复制时机和基因表达的变化相关的差异,但携带未激活NMR的肿瘤的区域突变密度差异有所降低。因此,差异化的DNA修复而不是差异化的突变供应似乎才是人类基因组中大规模区域突变率差异的主要原因。

LETTER P.81

doi: 10.1038/nature14173 

肿瘤对“奥沙利铂”的抵抗力

“奥沙利铂”(一种能够产生免疫性的化疗药物)对治疗侵袭性前列腺癌是有效的,但与大多数其他已知的治疗药物相同的是,去势抗性前列腺癌会对持续治疗产生抵抗力。这项研究显示,IgA浆细胞在前列腺癌小鼠模型中能够通过抑制因免疫作用而发生的肿瘤细胞死亡和通过对细胞毒性淋巴细胞的激发来促进对“奥沙利铂”的抵抗力。免疫抑制性浆细胞会响应于TGFβ而生成,它们的功能取决于“程序化死亡配体-1”和“白介素-10”的表达。这些IgA浆细胞(它们也会渗透进对治疗有抵抗力的人类前列腺癌)的清除,使得用“奥沙利铂”治疗过的肿瘤能够通过以依赖于细胞毒性T-细胞的方式被根除。

LETTER P.94

doi: 10.1038/nature14395 

NEWS & VIEWS P.35

doi: 10.1038/nature14388

NEWS & VIEWS P.35

doi: 10.1038/nature14388 

蜂对新烟碱的反应研究

关于新烟碱杀虫剂对蜂种群有不利影响的研究报告仍然有争议。一些研究曾被批评采用的杀虫剂剂量之高达到了不现实的程度,或采用的实验条件与田间的真实条件相去甚远;同时也曾有人提出,蜂也许能够检测到杀虫剂,并避开用杀虫剂处理过的作物。本期Nature上的两篇论文发表了能够填补我们一些知识空白的研究结果。在实验室实验中,Sébastien Kessler等人通过田间剂量的三种常用新烟碱杀虫剂(噻虫胺、吡虫啉和噻虫嗪)发现,蜜蜂和大黄蜂都能够检测到它们的存在。然而,这些蜂不会避开用新烟碱处理过的食物,甚至可能更愿意吃它们。Maj Rundlöf等人在相匹配的和复制的农业景观中来种油菜,其种子一种采用噻虫胺种子包衣,另一种不采用。他们发现,种子包衣的采用与野生蜂的密度减小、以及独居蜂的筑巢减少和大黄蜂的蜂群增长降低有关,但他们没有发现对蜜蜂有什么影响。

LETTER P.74

doi: 10.1038/nature14414

NEWS & VIEWS P.38

doi: 10.1038/nature14391  

LETTER P.77

doi: 10.1038/nature14420 

真正会飞的恐龙——“奇翼龙”

在最终导致鸟类诞生的恐龙分支的根部,有一小类被称为“擅攀鸟龙”的怪诞恐龙。它们非常小,经常有很长的脚趾,通常被重建为类似狐猴的树栖动物。在这篇论文中,徐星及同事介绍了一种可能是迄今发现的最奇怪的“擅攀鸟龙”。这种被命名为“奇翼龙”的微小动物来自中国距今1.6亿年的地层,僵硬的羽毛呈丝状,这一点也与众不同,同时其腕部还有两根棒状长骨结构,这些特征与以前在任何一种恐龙身上所看到的任何特征都不一样。这些结构(与各种四足动物身上所见到的多余骨结构相似)也许是用来支撑一种膜片结构的,后者可能是用于进行滑翔飞行的。这样一种膜片的痕迹与该化石一起保留了下来。

LETTER P.70

doi: 10.1038/nature14423  

NEWS & VIEWS P.40

doi: 10.1038/nature14392  

NEWS & VIEWS P.40

doi: 10.1038/nature14392 

IgG抗体对肿瘤的排斥

癌症通常会躲避主体免疫反应,但肿瘤却不会在不同个体之间传播,这说明免疫系统没有识别和杀死肿瘤细胞的能力。对小鼠移植的同种异体肿瘤的命运所做的这项研究显示,它们的排斥是由自然出现的肿瘤结合型IgG抗体启动的。肿瘤免疫复合物在Fcγ-受体介导下向树突细胞中的吸收会激发肿瘤反应性T-细胞,同种异体IgG连同树突细胞助剂的肿瘤内注射,会诱导全身性的、由T-细胞介导的抗肿瘤反应。这项工作揭示了也许可以在临床上加以利用的一个新的肿瘤排斥机制。

LETTER P.99

doi: 10.1038/nature14424

NEWS & VIEWS P.35

doi: 10.1038/nature14388 

基于金属氧化物忆阻器的一个神经形态网络

构造能与它们的生物原型的认知复杂性相媲美、但性能更高的神经形态网络是计算领域最大的挑战之一。制造这种器件(它们有可能比基于复杂硅线路的器件更简单)的一个有希望的方法是,将“互补型金属氧化物半导体”(CMOSs)与可调二端电阻器件(忆阻器)相结合。在这篇论文中,Dmitri Strukov及同事演示了一个无晶体管的金属氧化物忆阻器网络,它具有低的器件可变性,充当一个单层的感知器(perceptron)。换句话说,它能学会识别不完整的3 × 3 像素黑白图案,将其当做字母表中三个字母当中的一个。这一方法的优势是其可扩展性,所以构造能处理更有挑战性任务的更大神经形态网络也是有可能的。

LETTER P.61

doi: 10.1038/nature14441  

NEWS & VIEWS P.37

doi: 10.1038/521037a 

 

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