【盤點】7月7日Nature雜誌精選文章一覽

2020-11-30 生物谷

【1】封面故事： 地幔對流模型

doi | 10.1038/nature17992

本期封面所示為地球一個對流模型的粘度場和表面：紅色的低粘度區是板塊邊界，深藍色的高粘度區是大陸。內部用紅色表示熱點，用藍色表示消減帶。地球的亞表層以由各種不同大小和形狀的構造板塊或巖石圈板塊構成的一個連鎖網絡形式出現。地幔流動與地質構造之間之聯繫的性質以及板塊布局的起源在很大程度上仍不知道。Claire Mallard等人建立了具有類似板塊行為的地幔對流的電腦模型，並用它們生成了通過時間投射板塊邊界網絡的一系列 「虛擬地球」。這些模型表明，大板塊的布局是由消減板塊之間的間距控制的，由溝槽(trenches)的彎曲造成的應力將板塊分解成較小的碎片，這可解釋為什麼小弧後板塊(back-arc plates)的迅速演變反映了在重大板塊構造重組期間板塊運動的劇烈變化。

【2】籠狀石墨烯樣框架結構

doi | 10.1038/nature18284

這篇論文顯示，石墨烯樣的碳框架結構能夠在相對較低的溫度下、在無機沸石微孔模板內選擇性地形成，不需要在外表面進行碳沉積，方法是，將鑭或其他能形成碳化物的金屬離子作為碳化催化劑置於沸石微孔內。Ryong Ryoo及同事進而顯示，該合成反應的規模很容易擴大，這是鋰離子電池和沸石類催化劑載體的生產等實際應用的一個重要要求。

【3】以核小體為目標的一種病毒蛋白

doi | 10.1038/nature18317

Matthew Weitzman及同事揭示了病毒用來破壞宿主炎性反應的一個以前人們不知道的方法。他們顯示，人類腺病毒的一個小核心蛋白與組蛋白結合，能改變蛋白在宿主染色質上的封存( sequestration)。具體來說，腺病毒蛋白VII與核小體形成複合物，導致炎性蛋白HMGB1在染色質上的留置，從而阻止其被釋放和觸發炎症。

【4】伊波拉糖蛋白的結構

doi | 10.1038/nature18615

David Stuart 及同事發表了伊波拉病毒糖蛋白的第一個無配體結構。該糖蛋白是負責宿主細胞附著和膜融合的惟一病毒蛋白，因此從邏輯上來說也是抗病毒藥物研發的一個目標。他們還確定了該糖蛋白在與兩種以前被發現對伊波拉病毒複製有抑制作用的藥物(這兩種藥物分別是toremifene 和ibuprofen)所形成的複合物中的結構，從而有助於了解這些藥物是怎樣抑制病毒與核內體膜(endosomal membrane)融合的。

【5】由Gasdermin誘導的細胞死亡

doi | 10.1038/nature18629

Pyroptosis是一種由炎症造成的程序化細胞死亡，是先天免疫反應的組成部分，由炎性體蛋白Gasdermin D在半胱天冬酶介導下的分解觸發。Judy Lieberman及同事對Gasdermin在Pyroptosis中發揮功能的分子機制進行了研究。他們提供的證據表明， 「半胱天冬酶-11」對Gasdermin D的分解(以前被發現介導Pyroptosis)誘導N-端區域的寡聚和膜孔的形成。在本期Nature的另一篇論文中，Feng Shao 及同事發現，Gasdermin D、A和A3的N-端區域是有細胞毒性的，因為它們在哺乳動物細胞和人工轉化的細菌中都通過膜孔(membrane pore)的形成破壞細胞膜。

【6】由RTK驅動的人類癌症的潛在治療藥物

doi | 10.1038/nature18621

酪氨酸磷酸酶SHP2是 「受體酪氨酸激酶」 (RTK)信號作用的一個關鍵中介物，在免疫檢查點(checkpoint)通道中也很重要。SHP2活性的降低抑制腫瘤細胞生長，而且SHP2是一個潛在的、但迄今為止卻難以把握的癌症治療目標。Pascal Fortin及同事報告，他們研製出一種具有類似藥物性質的選擇性SHP2抑制劑。被稱為SHP099的這種抑制劑具有一個變構作用機制，它通過該機制在一個自抑制的構形中使SHP2穩定。它還抑制RAS-ERK信號作用，從而在人類癌細胞系中和小鼠腫瘤異種移植模型中抑制由RTK驅動的癌細胞擴增。

【7】二十面體納米籠的自組裝

doi | 10.1038/nature18010

二十面體蛋白結構在生物系統中被廣泛用於包裝和運輸，二十面體病毒如腺病毒也被廣泛改造成載體，來包裝疫苗和進行治療藥物的定向輸送。在這項研究中，David Baker及同事通過計算設計來生成從三聚構造單元經自組裝形成的二十面體納米籠顆粒。這些顆粒對於基因融合具有高度穩定性和可靠性。

【8】超冷分子的控制

doi | 10.1038/nature18314

化學正在開始受益於從事超冷分子研究的原子物理學家所取得的進展。尤其是，進入量子範疇、對這一範疇內的基本化學過程進行研究，有可能產生關於化學反應的基本構造單元的豐富信息。在這篇論文中，Tanya Zelevinsky及同事對超冷的88Sr2分子的光離解進行研究，明確觀察到大量量子效應，其中包括隧道結隧穿(barrier tunnelling)、反應產物的物質-波幹涉以及禁阻反應通道。高度的控制水平今後可能使得人們能夠對重要量值(如長程分子勢)進行高精度測定。

【9】英仙座星系團內氣體的安靜流動

doi | 10.1038/nature18627

「Hitomi合作項目」報告了對英仙座星系團(天空中最亮的發射X-射線的星系團)的核心所做的X-射線觀測。這樣的星系團一般由幾十個到幾千個被引力集中到一起的星系組成，是被既作為小規模宇宙學、又作為大規模天體物理過程的模型來研究的。他們的數據顯示了一個相當安靜的大氣層，其中的氣體速度非常慢，在距中心核(central nucleus) 30–60千秒差距的距離處具有一個大約164千米/秒的 「視線速度彌散」 (line-of-sight velocity dispersion)。

【10】由蛋白質Gasdermin 誘導的細胞死亡的機制

doi | 10.1038/nature18590

Pyroptosis是一種由炎症造成的程序化細胞死亡，是先天免疫反應的組成部分，由炎性體蛋白Gasdermin D在半胱天冬酶介導下的分解觸發。這項研究分析Gasdermin在Pyroptosis中發揮功能的分子機制。Jingjin Ding等人發現，Gasdermin D、A和A3的N-端區域是有細胞毒性的，因為它們在哺乳動物細胞和人工轉化的細菌中都通過膜孔(membrane pore)的形成破壞細胞膜。這些孔大多數直徑約為10-14納米，有16個對稱的原體(protomer)。在本期Nature的另一篇論文中，Judy Lieberman及同事提供的證據表明， 「半胱天冬酶-11」對Gasdermin D的分解(以前被發現介導Pyroptosis)誘導N-端區域的寡聚和膜孔的形成。

【11】方向選擇性的神經網絡

doi | 10.1038/nature18609

視網膜的 「星爆無長突細胞」 (SAC)樹突在計算運動視覺刺激之檢測的方向選擇性中扮演一個必不可少的角色。過去關於SAC解剖情況的研究工作大多涉及野兔的視網膜。現在，Kevin Briggman及同事發表了在單突觸層面對小鼠視網膜所做的一次大規模重建，它顯示抑制性和激發性輸入突觸在SAC樹突上的分布存在明顯的非對稱性。通過電腦模擬和進一步的生理成像，本文作者發現，小鼠特定的視網膜迴路適應了其與野兔相比較小的眼睛大小。如果沒有這種適應性，那麼小鼠將看不見慢速運動的物體。（生物谷Bioon.com）

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