Nature雜誌10月20日精選文章一覽

2020-12-08 生物谷

封面攝影：Paul Starosta/Getty Images

【1】封面故事： 非洲爪蟾的基因組演化

doi | 10.1038/nature19840

非洲爪蟾(Xenopus laevis)是脊椎動物細胞和發育生物學研究中的重要模式生物，它是一種古四倍體—— 數百萬年前基因組複製的產物，這使得非洲爪蟾成為了理想的多倍體研究目標，但同時也大大增加了基因組測序的複雜性。在本期《自然》雜誌中，Daniel Rokhsar及同事報告了非洲爪蟾的基因組序列，並與其近親熱帶爪蟾(X. tropicalis)的基因組進行了比較。他們的分析證實非洲爪蟾是異源四倍體，並區分出了兩個非對稱演化的亞基因組——一個往往保留了遠祖狀態，而另一個則經歷了基因損失、刪除、重組和表達降低的情況。這兩種二倍體的祖先約在3400萬年前出現分化，並在約1800萬年前結合形成異源四倍體。【2】新型抗瘧藥二環吖丁啶

doi | 10.1038/nature19804

迄今為止，抗瘧藥都主要來源於天然產物和人造的「類藥」複合物。本研究通過篩選類似天然產物的複合物庫，發現了一些具有抗瘧前景、對瘧原蟲表現出高活性的小分子。其中尤其值得關注的是一系列二環吖丁啶，它們能抑制苯基丙氨酸tRNA連接酶，一種新的瘧疾靶標。在不同的小鼠感染試驗中，一次性低劑量服用二環吖丁啶能治癒各個階段的瘧原蟲感染，包括肝期瘧疾的人源化小鼠模型。這些複合物有望通過單劑量口服治癒瘧疾，並預防瘧疾的傳播。

【3】艱難梭菌的捲曲受體藥物靶標

doi | 10.1038/nature19799

在發達國家，艱難梭菌(Clostridium difficile)感染是抗生素相關性腹瀉最常見的原因，也是腸胃炎相關性死亡的主要原因。兩種同源毒素，艱難梭菌毒素A (TcdA)和艱難梭菌毒素B (TcdB) 通過受體介導的胞吞作用進入宿主細胞，是艱難梭菌的致病原因。此前，人們一直不清楚TcdB是如何靶向結腸上皮的。在本研究中，Min Dong及同事使用了全基因組CRISPR篩選，發現Wnt信號通路的捲曲受體(FZD)是鼠類結腸上皮和結腸類器官中生理相關的TcdB受體，對捲曲同源物1、2和7的親和性最高。因此，該研究為治療艱難梭菌感染提供了新的治療靶標。

【4】不同尋常的閃光X射線源

doi | 10.1038/nature19822

通過研究70個周邊星系的歷史X射線數據，研究者在球狀星團或橢圓母星系的超緻密矮伴星中發現了兩個閃光源，一個閃光了一次，另一個閃光了五次。在不閃光時，它們看起來是正常的吸積中子星或黑洞X射線雙星。與磁星和其它光度相似且反覆閃光的星體不同，它們位於古老的星族中。

【5】皮赫茲頻率下的電子學

doi | 10.1038/nature19821

電流頻率會限制電子器件的速度，因而影響計算速度。光場能以比傳統設備高得多的頻率誘導和操控電流。 現在，Eleftherios Goulielmakis及同事進一步擴展了這種方法，以實現更快的速度。他們使用了單循環強光場來驅動二氧化矽中的電子運動，表明光致帶內電流的頻率最高可提升至8皮赫茲左右。強光場能實時獲取二氧化矽動態非線性導電性，並且能在阿秒尺度上實現直接探測和控制，這表明它是實現皮赫茲級相干電子學的一個平臺，且為凝聚體電子動力學的基礎研究創造了新機會。

【6】印度洋震後地幔流變學研究

doi | 10.1038/nature19787

Yan Hu及同事使用了2012年印度洋地震震後形變來約束大洋地幔的流變學結構。在震後最初三年內，區域內的大部分GPS測站都發生了東北向的水平位移，與同震位移方向類似。但少數靠近斷裂區、最多發生了4釐米同震下沉的測站在震後上升了近7釐米。作者利用震後形變的三維粘彈性有限元模型表明，彈性大洋巖石圈下存在相對較薄的低粘度軟流層才能解釋上述數據。

【7】胰腺癌基因組演化

doi | 10.1038/nature19823

胰腺癌是一種惡性程度很高的腫瘤，為了進一步了解胰腺癌中腫瘤快速進展的演化過程，本文分析了100多個原發性和轉移性胰腺癌腫瘤富集全基因組，獲取自加拿大和美國的合作醫院。作者挑戰了基於多個基因有序變異的漸進演化傳統模型，並發現了複雜重排和染色體碎裂在胰腺癌進展中發揮作用的依據。這表明，胰腺癌表現出的基因組不穩定性特徵或許可以通過間斷平衡模型加以解釋。

【8】視皮層的新角色

doi | 10.1038/nature19818

哺乳動物的感覺皮層會將大量投射發送至演化較早的皮層下區域，但是其中大部分投射的功能仍不清楚。Massimo Scanziani及同事發現，從小鼠視皮層到腦幹中副視系統的離皮層投射可以提升視動反射的適應可塑性；視動反射指的是穩定正在移動中的動物視網膜上圖象的先天眼動動作。該研究表明，雖然人們主要探索的是視皮層的感覺處理功能，但它在適應一種相對簡單的運動行為中也發揮著作用。

【9】幹細胞降低靈長類動物模型的心臟病發作風險

doi | 10.1038/nature19815

柴祐司及同事報告，利用溫和免疫抑制，直接向血管梗塞的非人類靈長類動物心臟移植的同種異體ipsC源心肌細胞可以成功植入並存活。移植細胞與宿主細胞形成了電偶聯，並能改善心臟收縮功能，但和過去向非人類靈長類動物心臟移植胚胎幹細胞源心肌細胞的研究一樣，本次研究中也出現了心律不齊的情況。因此，需要注意的是，在將本文所述幹細胞療法用於臨床實踐前還需要開展進一步研究，以控制移植後的心律不齊。

【10】菸鹼型乙醯膽鹼受體的結構

doi | 10.1038/nature19785菸鹼型乙醯膽鹼受體是配體門控性離子通道，它們介導肌肉神經接點處的快速化學神經傳遞，並在中樞神經系統中扮演多種信號傳導角色。本文作者報告了人類α4β2菸鹼型受體的X射線晶體結構，它是人腦中數量最多的菸鹼型受體。這是五聚物半胱氨酸環受體家族異聚成員的首個高解析度結構；不僅如此，該結構還是在存在菸鹼的情況下獲取的，揭示了這一拮抗劑是如何在不導電不敏感的構象中穩定受體的。（生物谷Bioon.com）

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