8月Nature雜志不得不看的重磅級亮點研究

　　時間總是匆匆易逝，轉眼間8月份即將結束了，在即將過去的8月里Nature雜志又有哪些亮點研究值得學習呢？小編對此進行了整理，與大家一起學習。

　　【1】Nature：科學家成功逆轉大腦干細胞的衰老過程 有望開發返老還童新方法

　　doi：10.1038/s41586-019-1484-9

　　近日，一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中，來自劍橋大學的科學家們通過研究揭示了隨著年齡增長大腦僵硬程度的增加導致大腦干細胞功能異常的分子機制，同時研究者還開發出了一種新方法能將老化的干細胞逆轉回年齡健康狀態；相關研究結果有望幫助研究人員理解機體大腦的老化過程以及如何開發治療年齡相關大腦疾病的新型療法。

　　隨著機體年齡增加，肌肉和關節都會變得僵硬，這就會使得日常活動變得更加困難，本文研究表明，我們的大腦也是如此，與年齡相關的大腦僵硬對大腦干細胞的功能或許有著重要影響。文章中，研究人員對年輕和老化大鼠的大腦進行研究闡明了年齡相關大腦僵硬對少突膠質前體細胞（OPCs，oligodendrocyte progenitor cells）功能的影響。OPCs是一類對維持正常大腦功能非常重要的大腦干細胞，其對于髓磷脂的再生也非常重要，髓磷脂是神經組織周圍的脂肪鞘，在多發性硬化癥中髓磷脂的再生常常會被損傷，機體老化對這些細胞的影響常常會誘發多發性硬化癥的發生，這些細胞的功能在老化的健康人群中同樣會下降。

　　【2】Nature：開發出泛素剪切技術，提供關于泛素信號轉導的新見解

　　doi：10.1038/s41586-019-1482-y

　　澳大利亞的研究人員是世界上最早接觸到一種了解復雜變化的新方法的人之一，這些變化控制著蛋白在健康和疾病中如何在我們的細胞中發揮功能。這種稱為泛素剪切（ubiquitin clipping）的新型蛋白質組學技術允許人們構建蛋白如何被一種稱為泛素化的過程修飾的高分辨率圖譜。這種技術為理解泛素化在細胞中的作用提供了新的細節水平，并且可能揭示導致包括癌癥、炎癥和神經退行性疾病在內的一系列疾病的微妙變化，相關研究結果發表在Nature期刊上。

　　泛素是一種小分子蛋白，能夠作為單個單元或一個更長的直鏈或支鏈與細胞中的其他蛋白連接在一起，蛋白泛素化可能影響所有的細胞過程。研究者表示，泛素化可以改變蛋白的功能，從而潛在地改變它們的活性，將它們重定向到細胞的不同部分，或調節它們與其他蛋白的相互作用。泛素化最著名的例子之一是它對特定蛋白進行標記以便隨后遭受降解，從而調節細胞中的蛋白水平，但是我們如今知道泛素信號轉導有許多微妙和復雜的作用。

　　【3】Nature：針對RNA轉錄和剪接的新觀點！磷酸化調節著RNA聚合酶II對不同凝聚物的偏好性

　　doi：10.1038/s41586-019-1464-0

　　細胞通常產生區室來控制重要的生物功能。細胞核就是一個很好的例子；它被核膜包圍著，容納著基因組。然而，細胞還含有未被膜包圍的較為短暫存在的封閉室，就像水中的油滴。在過去兩年中，這些稱為液滴狀“凝聚物（condensates）”的封閉室已越來越多地被認為是控制基因的主要參與者。如今，在一項新的研究中，來自美國懷特黑德生物醫學研究所的研究人員發現凝聚物在剪接中發揮作用，其中剪接是確保遺傳密碼準備轉化為蛋白的一個必不可少的過程。他們還揭示了一個細胞機器的關鍵部分如何在不同的凝聚物之間移動，相關研究結果發表在Nature期刊上。

　　研究者表示，凝聚物代表了分子生物學家對基因控制的思考方式的真正轉變，文章中，他們將精力集中在基因進行轉錄時發生的關鍵轉變，其中轉錄是基因激活的一個早期步驟：依據基因的DNA模板產生RNA。首先，產生RNA所需的所有分子機器，包括稱為RNA聚合酶II的大型蛋白復合物，在給定基因上進行組裝。隨后，對RNA聚合酶II的特定化學修飾允許它開始將DNA轉錄成RNA。這種從所謂的轉錄起始轉變為活躍轉錄的過程還涉及另一個重要的分子轉變：隨著RNA分子開始延長，剪接復合物（splicing apparatus）也必須介入其中并完成它的工作。

　　【4】Nature：新研究挑戰人胎盤微生物組的存在，但也備受質疑

　　doi：10.1038/s41586-019-1451-5

　　多年來，科學家和醫生都認為子宮是無菌的，但隨著基于測序和培養的方法表明胎盤含有相對較小的微生物群落，這種情形發生了變化。但是，在一項新的研究中，來自英國劍橋大學的研究人員將胎盤中的少量細菌存在歸因于實驗室細菌污染和分娩過程中的細菌轉移。他們作出結論：除了B族鏈球菌（一種已知的病原體）之外，沒有證據表明胎盤中存在細菌，相關研究結果發表在Nature期刊上。

　　這項新研究的作者們對來自537例經過陰道分娩或剖腹產分娩的胎盤樣本的絨毛進行了活檢。他們用一種并未在人體中發現的細菌---邦戈爾沙門氏菌（Salmonella bongori）---刺激胎盤組織作為陽性對照，隨后提取DNA。對其中的80例胎盤樣本，他們進行了16S rRNA基因測序和宏基因組分析。對于剩余的胎盤樣本，他們平行地使用了兩種不同的DNA提取試劑盒，隨后對每例胎盤樣本進行16S rRNA基因測序以便比較這兩種試劑盒的提取結果。

　　【5】Nature：利用人工智能預測急性腎損傷

　　doi：10.1038/s41586-019-1390-1

　　在一項新的研究中，美國和英國的研究人員將人工智能（AI）應用于解決檢測住院患者急性腎損傷（acute kidney injury， AKI）的問題，相關研究結果發表在Nature期刊上；在這篇論文中，他們描述了他們的深度學習系統及其表現如何。

　　急性腎損傷（AKI）可導致腎臟惡化。在嚴重的情況下，它可能導致移植需求或死亡。急性腎損傷通常發生正在醫院中接受治療的患者身上，并且通常是身體快速下滑的跡象，需要醫院工作人員采取緊急措施以阻止進一步的不可逆腎損傷。在這項新的研究中，這些研究人員想知道是否有可能使用人工智比在醫院中通常發生的時間更早地檢測急性腎損傷的癥狀，從而為患者提供更好的結果。為此，他們與美國退伍軍人管理局合作。

圖片來源：Nature

　　【6】Nature：飲食或許真的可以幫助治療癌癥

　　doi：10.1038/s41586-019-1437-3

　　飲食已經是控制糖尿病和高血壓等疾病的關鍵部分，但新的研究為越來越多的證據提供了支持，證明飲食也可以幫助癌癥治療。近日發表在Nature雜志上的一項研究發現，限制紅肉和紅雞蛋中發現的一種氨基酸的攝入量，可以顯著提高小鼠的癌癥治療效果，減緩腫瘤生長。

　　杜克大學醫學院副教授、首席研究員Jason Locasale說："這是非常強烈的影響，就像我們看到的藥物起作用一樣強烈。這項研究表明，在很多情況下，藥物本身不起作用，但如果你把藥物和飲食結合起來，它就會起作用。或者放射治療效果不好，但是如果你結合飲食，可能就會有很好的效果。"這項研究的重點是限制氨基酸蛋氨酸的攝入量，蛋氨酸是幫助癌細胞生長的單碳代謝過程的關鍵。

　　【7】Nature重大進展！發現癌細胞上新的“別吃我”信號，新的免疫療法即將來臨

　　doi：10.1038/s41586-019-1456-0

　　斯坦福大學醫學院的研究人員發現了一種新的信號，癌癥似乎可以利用這種信號逃避免疫系統的檢測和破壞。科學家們已經證明，在植入人類癌癥的老鼠體內阻斷這種信號可以讓免疫細胞攻擊癌癥。阻止其他"不要吃我"的信號已經成為其他可能的抗癌療法的基礎。

　　通常，被稱為巨噬細胞的免疫細胞會檢測到癌細胞，然后吞噬它們。近年來，研究人員發現，細胞表面的蛋白質可以告訴巨噬細胞不要進食并摧毀它們。這可以幫助正常細胞阻止免疫系統攻擊它們，但是癌細胞利用這些"不要吃我"的信號來躲避免疫系統。研究人員此前已經證明，癌癥細胞利用PD-L1、CD47保護自己免受免疫細胞的侵襲。阻斷CD47的抗體正在臨床試驗中。以PD-L1或PDL1受體為靶點的癌癥治療正在臨床得到應用。

　　斯坦福大學的研究人員現在報告說，他們發現一種名為CD24的蛋白質也可以作為"不要吃我"的信號，并被癌細胞用來保護自己。相關研究成果于7月31日發表在《Nature》雜志上。Amira Barkal博士是是第一作者。斯坦福干細胞生物學和再生醫學研究所主任、路德維希癌癥干細胞研究中心主任、病理學和發育生物學教授Irving Weissman博士是該研究資深作者。

　　【8】Nature突破：為什么易患肥胖和糖尿病？可能是這些遺傳因素在搗鬼

　　doi：10.1038/s41586-019-1457-z

　　在一項包括加州大學洛杉磯分校(UCLA)研究人員在內的芬蘭研究中，研究人員利用近2萬人的DNA來識別可能增加患糖尿病、高膽固醇以及其他疾病和疾病風險的基因突變。這項發表在Nature雜志上的研究結果表明，利用基因組測序可以發現可能會增加幾種常見健康問題風險的變異，包括心臟病、肥胖和代謝綜合征。研究人員還發現了可能導致身高和體重低于平均水平的基因差異。

　　來自加州大學洛杉磯分校等機構的研究人員表示，他們發現了26種潛在的有害基因變異。這些變異中有19種要么是唯一的，要么是在研究中調查的芬蘭人群中發生的可能性的20倍。研究者表示很明顯在過去的幾年里，如果我們想要確定導致常見疾病或共同特征的基因變異，我們需要對大量人的基因組進行測序。而這一想法直到最近幾年才得以實現。很明顯，我們所認為的大型研究可能不足以發現這些基因變異。最近幾個世紀，芬蘭北部和東部的人口一直在孤立地增長，因此他們比美國的人口更加相似或者在更大的歐洲國家，像這樣的基因變異非常罕見。

　　【9】Nature：p53缺失通過引發全身炎癥導致乳腺癌轉移

　　doi：10.1038/s41586-019-1450-6

　　癌癥相關的全身炎癥與癌癥患者較差的預后密切相關。對于大多數人類上皮性腫瘤類型，高的系統中性粒細胞與淋巴細胞的比率與較差的總體存活率有關，實驗研究表明，中性粒細胞與轉移之間存在因果關系。然而，到目前為止研究人員尚不清楚決定腫瘤患者系統性中性粒細胞炎癥的異質性的腫瘤細胞內在機制。為此，來自荷蘭癌癥研究院等單位的研究人員使用16種不同的乳腺癌基因工程小鼠模型，揭示了癌細胞固有的p53作為促轉移中性粒細胞關鍵調控因子的作用。

　　研究人員發現從機理上講，癌癥細胞p53缺失會誘導WNT配體分泌，后者會刺激腫瘤相關巨噬細胞產生IL-1β，從而促使系統性炎癥。利用藥理和遺傳學手段抑制p53缺失的癌細胞分泌WNT可以逆轉巨噬細胞生產IL-1β，并抑制隨后的中性粒細胞炎癥，從而減少轉移的形成。

　　【10】Nature：揭示導致耐藥的ABC轉運體的結構，揭示細胞耐藥性機制

　　doi：10.1038/s41586-019-1391-0

　　幾乎所有的生物體，從細菌到人類，細胞膜上都有類似門的蛋白質復合物，可以清除不必要的或危及生命的分子。但這并不總是有利的，因為在細菌或癌細胞的情況下，這些復合物，稱為ABC轉運體，也負責對抗生素或化療的耐藥性。法蘭克福歌德大學(Goethe University Frankfurt)和同樣位于法蘭克福的馬克斯o普朗克生物物理研究所(Max Planck Institute of Biophysics)的研究人員，現在已經成功解密了該蛋白傳輸機制的所有階段，相關研究成果于近日發表在Nature雜志上。

　　在過去的五年里，法蘭克福歌德大學生物化學研究所的Robert Tampe領導的研究小組投入了大量的精力來制備敏感的膜蛋白復合物樣品，使它們能夠在膜環境中通過低溫電子顯微鏡進行檢測。低溫電子顯微鏡通過冷凍分子來提供高分辨率的圖像。如果目標不僅是生成復雜分子的清晰圖像，如ABC轉運體，而且還要觀察它們的工作狀態，那么就需要不同階段的快照。Tampe領導的生物化學家團隊通過向轉運體提供不同濃度的ATP和ADP來故意觸發這些過程。沒有ATP的能量供應，轉運體就無法根據細胞內部和周圍環境之間的濃度梯度進行分子移位。