《Nature》6月最受关注的十篇论文

　　

生物通报道：英国著名杂志《Nature》周刊是世界上最早的国际性科技期刊，自从1869年创刊以来，始终如一地报道和评论全球科技领域里最重要的突破。其办刊宗旨是“将科学发现的重要结果介绍给公众，让公众尽早知道全世界自然知识的每一分支中取得的所有进展”。近期《Nature》下载论文最多的十篇文章（2013年5月15日 ～ 2013年6月14日）：

透明的大脑
Nature 497 (2013年5月16日)

5月16日封面所示为完好的小鼠海马体的一个三维图片，它被做成透明的，显示表达eYFP（绿色）、小清蛋白（红色）和胶质细胞原纤维酸性蛋白（蓝色）的神经元。生物组织的高分辨率成像传统上需要切片，这对像大脑那样的组织来说意味着要失去长距离连接。现在，Karl Deisseroth及其同事开发出培养在光学上是透明的、大分子可渗透的完整、完好器官的一种方法，其做法是：从组织内部构建一个基于水凝胶的“基础设施”，它可以让研究人员随后将散射光的类脂除掉，从而得到一个透明的大脑。被称为CLARITY的这种方法还允许用抗体对蛋白进行重复标记以及在非切片的组织（如在福尔马林中保存很多年的完整小鼠大脑或人的临床样本）中对核酸进行原位杂交。

“组织缺氧”对微RNA的影响
Nature 497 (2013年5月16日)

由微RNA介导的对基因表达的调控，出现在对“组织缺氧”（固体肿瘤中心所发生的一种状况）等压力条件的反应过程中。Mien-Chie Hung及其同事发现，致癌基因产物EGFR（表皮生长因子受体）磷酸化argonaute 2 (AGO2)，后者是微RNA的生物生成中的一个关键因子，而且这一过程会被“组织缺氧”增强。AGO2的这一修饰损害微RNA的处理，但促进细胞存活和入侵性。具有较高phospho-AGO2含量的乳腺癌患者预后较差。

万众一心的“超级蚂蚁”
Nature 498 (2013年6月6日)

蚁群有时被当成超级生物，即它们在群落层面上会受到自然选择的影响。在对“红色收获蚁”（Pogonomyrmex barbatus）的集体行为与群落中生殖成功率之间的关系所做的一项长期（27年）研究中，Deborah Gordon发现，它们的确能表现出这种超级生物特性。在干旱时期，“收获蚁”的觅食往往不像它们在食物丰富时那么多；它们似乎是等待时机，直到状况改善。这种懂得克制的特征会传给它们的子群落，说明它的确可被看作是一个群落层面的特征。

癌细胞的“内吞”营养机制
Nature 497 (2013年5月30日)

这篇论文描述了向癌细胞供应养分的一个以前没有被识别出来的通道。致癌的Ras蛋白已知促进“巨胞饮”（macropinocytosis）。这是一个“内吞”过程，在其中，细胞外流体及其成分通过名为“巨胞饮小体”（macropinosome）的小泡被内化到细胞中。现在，Dafna Bar-Sagi及其同事发现，被Ras改变的细胞可利用这一过程来“吃”细胞外蛋白。被“巨胞饮”的蛋白发生降解，产生支持肿瘤生长所必需的自由氨基酸。这一发现表明，“巨胞饮”的抑制对于治疗一个亚组的癌症可能会有效。

消除基因数据的不一致性
Nature 497 (2013年5月16日)

相近的、但却发生在很久以前的演化事件，对那些寻求重建演化史的人们构成特别的挑战。通常的方法依靠的是“蛮干”——只是简单地将尽可能多的遗传信息串接起来，看结果会是什么。但用来进行这种串接的数据质量如何呢？Leonidas Salichos 和Antonis Rokas对来自23个酵母基因组的1070个基因数据集提出了这个问题，并且发现，这1070个基因树中没有一个是与从串接分析得到100%支持的系统相同的。不一致程度对于处在系统较深处的较短“节间”（internodes）来说会更大。研究人员通过优先“信任”那些获得高的“平均进化枝支持”（average clade support）的基因或“节间”解开了这个“结”。他们认为，消除数据中的不一致性应当是任何寻求破解久远演化事件的人需要迈出的第一步。

确定手性的一种方法
Nature 497 (2013年5月23日)

手性分子是作为能形成不可重合的镜像的对映体存在的，手性在化学和生物学的很多方面都扮演一个基础性的角色。对手性进行检测和量化以难度大著称，因为传统光谱方法所利用的是弱效应。现在，Patterson等人发现，与一个转换的电场相结合的微波光谱能够将一个电偶极Rabi频率（直接取决于分子的手性的一个变量）映射到所发射的微波辐射的相上。这个效应然后被用来确定冷的气相分子（在这项研究中用1,2-丙二醇的S-对映体和R-对映体及它们的外消旋混合物来演示）的手性。该方法产生了手性的大的、确定的特征，而且既灵敏又有成分选择性（species-selective），这使它成为确定一种混合物中多种成分的手性的一个潜在的理想而独特的工具。本期封面图片上所描绘的红色和蓝色痕迹是从来自1,2-丙二醇的S-对映体和R-对映体的数字化的信号得到的。封面设计：pikovsky.org。

HIV-1衣壳的原子结构模型
Nature 497 (2013年5月30日)

本期封面所示为处于病毒包膜内、具有六聚（金色）和五聚（绿色）组合单元的“人免疫缺陷病毒-1” (HIV-1)衣壳的一个原子模型。HIV-1（最主要的艾滋病病毒）含有一个包裹着病毒RNA基因组的球形衣壳。随着逆转录病毒的成熟，衣壳通过衣壳蛋白CA的自然低聚反应而形成。利用“冷电子显微镜”和“冷电子断层扫描”方法，结合“全原子、大尺度分子动态模拟”，Gongpu Zhao等人确定了HIV-1衣壳的一个完整原子结构。所获得的结构模型显示了衣壳形成、稳定性和病毒感染性所必需的元素。特别令人感兴趣的是CA蛋白羧基端部区域之间在一个新颖的“三倍界面”中的憎水相互作用，这似乎是成熟衣壳的一个独有特征，以前被认为可能是一个有吸引力的治疗目标。

基于发育的“基因型-表现型”关系图
Nature 497 (2013年5月16日)

基因型是怎样转换成表现型的？当它们发生转换时，自然选择是按什么形式的“基因型-表现型”混合体进行的？它是会“看到”很多小点（little points）、其中每个点都处在自己的适应性环境中，还是会“看到”代表所有这些点的总合的一个更为粗糙的画面？答案当然是后者，但这里的“过滤器”是发育，它会约束和决定各种选项。基于来自牙齿发育的真实数据的一项新的模拟研究，对基因、发育和表现型之间在形态演化过程中经常是复杂的相互作用进行了探讨。

单分子内部结构的检测
Nature 498 (2013年6月6日)

拉曼光谱被广泛用来通过检测分子的特征振动识别它们。该技术已被优化到在单分子层面也有效，办法是采用能增强光谱信号的强局域化的等离子场。这项研究走得更远了一步：它演示了一个与“尖增强的拉曼散射”(TERS) 相关的方法，该方法允许对等离子激元共振和拉曼光谱成像进行精确微调，能实现低于1纳米的光谱分辨率，甚至能解析一个单分子的内部结构及其在表面上的构形。该方法为单分子层面上的光化学开辟了一条新途径，为按需设计、控制和改变分子的功能提供了可能性。

生物膜形成的“富者更富”机制
Nature 497 (2013年5月16日)

人们对细菌怎样自组织成微型菌落（形成生物膜的第一步）很不了解。在这项研究中，Gerard Wong及其同事采用一个大规模并行细胞跟踪算法来获取每个细胞在一个新表面的定殖过程中的运动历史。这个系统显示，“铜绿假单胞菌” 产生由“表多糖”构成的一个径迹，这会影响随后遇到它的任何其他细胞的运动性，产生一个引导这些细胞形成微型菌落的正反馈。该研究中所观察到的这个正反馈类似于在财富分配中所观察到的“富者更富” 的幂定律。