Nature雜誌9月8日精選文章一覽

2021-01-11 生物谷

【1】封面故事： 致敬科幻

http：//www.nature.com/news/scifi-special-1.20529

本期《自然》致敬科幻小說。我們擴充了常規科幻版塊的版面，今年是H. G. Wells誕辰150周年，如今他主要以科幻小說作家的身份聞名於世，其作品包括《時間機器》、《星際戰爭》、《隱形人》和《月球上最早的人類》，它們在當代人心中仍佔有一席之地。Simon James回顧了威爾斯的科幻小說，有關教育、歷史和政治的大量其它作品，以及他（據我們所知）在《自然》上發表的五十篇文章。Sidney Perkowitz指出，《星際迷航》至今已勇往直前50年之久，他報導了星際迷航系列對科學、技術和社會的影響。

【2】光控液體運動

doi | 10.1038/nature19344

被限制在圓錐形毛細管（比如微流體設備）內的液滴會因其兩端的曲率壓力差而自發向較窄的一端移動。現在，俞燕蕾及同事設計出了一種管狀光碟機動液晶高分子材料系統，它可以誘導液滴產生這種不對稱形態，通過毛細作用力可逆地控制液滴。這種光控液體運動方法不受接觸線釘扎效應影響，適用於一系列液體和混合物，實現可控的驅動速度和方向，且能通過不同形狀的微驅動器（直形、Y形、蛇形和螺旋形）混合多相液體。

【3】專治疼痛的訂製阿片類藥物

doi | 10.1038/nature19112

嗎啡和來自罌粟的其它生物鹼屬於μ阿片受體激動劑，幾百年來一直被用於治療疼痛。作者使用計算方法，將300多萬種小分子與μ阿片受體對接。通過對最具潛力的結構的基於結構優化，研究者發現了一種強力激動劑PZM21，它對μ阿片受體具有超常的亞型選擇性。在小鼠中，PZM21造成了顯著的痛覺缺失，而在μ阿片受體敲除動物中完全不存在這種情況。這個小分子似乎降低了疼痛感知，但沒有明顯改變反射行為，而且對呼吸影響很小。

【4】近原子級解析度的真核鈣離子通道

doi | 10.1038/nature19321

電壓門控鈣離子通道能將膜電信號轉化成細胞內的Ca2+調節事件。例如，Cav1.1隻在骨骼肌中表達，並且充當興奮-收縮偶聯的電壓傳感器。作者報告了兔源Cav1.1的3.6埃解析度冷凍電鏡結構。核心α1亞基的高解析度使詳細檢測離子滲透路徑成為可能，結構顯示，幾個擴大的細胞外環出乎意料地在選擇性過濾器上形成了「有窗穹頂」。Cav1.1複合物的近原子級解析度結構為深入理解興奮-收縮偶聯奠定了基礎，也為Cav和Nav通道的作用機制和發病機制的分子解讀提供了三維模板。

【5】觀測獵戶座柵欄分子雲

doi | 10.1038/nature18957

獵戶座星雲中的獵戶座柵欄(Orion Bar) 讓天文學家得以從邊緣清晰地觀測分子雲的表面，以及原子氣體向分子氣體的相關過渡。通過大型ALMA射電望遠鏡獲得的一角秒解析度毫米波圖像顯示，該區域存在分散的高密度子結構、光消融氣體流和不穩定性高峰，表明分子雲邊緣一直受到向該分子雲擴張的高壓波的壓縮，這與靜力平衡模型的預測相反。

【6】單根碳納米管間的水流動

doi | 10.1038/nature19315

碳納米管具有超常的水輸運速度，因此是海水淡化等應用的熱點，但其背後的水輸運機制尚未得到充分表徵，這反映了明確測量單根納米管滲透性的難度。現在，Lydéric Bocquet及同事表明，通過觀察水射流從單根納米管冒出進入周圍流體時的流體動力學，可以準確判定單根納米管的滲透性。測量結果顯示，碳納米管出現了大面積的半徑依賴性壁面滑移，而氮化硼納米管則未出現這種情況。這種鮮明的差異源於兩種固體-液體界面之間在原子尺度上的細微差異，這表明，納米流體是流體力學的連續譜圖景對陣原子物質觀的前沿陣地。

【7】合成多種胺基酸和肽

doi | 10.1038/nature18941

以抗生素萬古黴素為代表的非核糖體肽屬於非核糖體肽合成酶(NRPSs)合成的一大類次級天然產物。Christina White及同事報告了一種受NRPS啟發的合成策略：使用兩種小分子鐵催化劑促進對胺基酸和肽的靶向C-H氧化修飾，同時保留α中心手性 —— 這種合成的難度眾所周知 ——以生成多種多樣的胺基酸和肽。

【8】熱帶東非的古氣候變化

doi | 10.1038/nature19065

人們對更新世海洋環境和南極洲的氣候變異已有相當充分的認識，但對大部分陸地表面，尤其是非洲的古氣候變異仍不清楚。Thomas Johnson及同事呈現了非洲東南部馬拉威湖過去130萬年間的乾旱記錄，表明自約90萬年前的中更新世氣候轉型開始，當地氣候在氣溫和降雨的10萬年強偏心率周期外，逐漸變得更為溼潤。過去50萬年來，影響馬拉威湖氣候變異的似乎是二氧化碳和塵埃，而非全球冰儲量。

【9】Hox基因在手指足趾和鰭條發育中的作用

doi | 10.1038/nature19322

Hox基因在四足動物的肢體與手指足趾發育中發揮重要作用，這帶來了一個問題：它們是否，或者如何參與了魚類的鰭向四足動物的肢體轉變的過程。Neil Shubin及同事對斑馬魚魚鰭中的Hox基因進行了細胞系和敲除試驗，以對比Hox基因在鰭和肢體中的功能異同。他們發現，缺失HoxA和HoxD基因簇的斑馬魚的鰭條減少，而軟骨內元素增多。該結果確立了手指足趾和鰭條發育成形機制的同源性，使人類對從水生到陸生的轉變，以及四足動物演化的理解向前邁出了重要一步。

【10】新藥瞄準三種熱帶病

doi | 10.1038/nature19339

查加斯病、利什曼病和昏睡病影響著2000萬人，分別由動質體寄生蟲克氏錐蟲(Trypanosoma cruzi)、利什曼原蟲(Leishmania spp.)和布氏錐蟲(Trypanosoma brucei spp.)引起。作者採用篩選方法，尋找可治療全部三者的新保守分子靶點和廣譜藥物，發現一種動質體蛋白酶體選擇性抑制劑(GNF6702)最為有效。它在體內效果很好，可以清除這三種疾病的小鼠模型體內的寄生蟲。GNF6702是一種特定於動質體蛋白酶體的非競爭性抑制劑，在小鼠中具有較高的耐受性。這些結果突顯了開發一種藥物、治療上述三種被忽視疾病的可能性。（生物谷Bioon.com）

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