《Nature》8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7月7日 ～ 2013年8月6日）：

裸鼹鼠抗癌能力揭秘
Nature 499 (2013年7月18日)

裸鼹鼠引人瞩目之处在于它们寿命极长，同时对癌症几乎有完全的抵抗力。现在，一个新颖的糖胺多糖变体被发现是它们抗癌能力的一个关键贡献因素。该变体使这种动物具有在地下生活所需的结实而柔和的皮肤。透明质酸是细胞外基质的一个普遍成分。Xiao Tian等人发现，裸鼹鼠成纤维细胞的培养介质会因一种粘稠物质的积累而变得有粘性，同时他们还识别出该物质是一种“高分子量透明质酸” (HMM-HA) ，比小鼠和人类的相应物质大5倍。它因透明质酸酶活性低以及一种独特形式的“透明质酸合成酶-2”的存在而在裸鼹鼠组织中积累。HMM-HA 通过 CD44 受体发挥作用，HMM-HA的清除使得裸鼹鼠细胞更易发生变形。这种不同寻常的抗癌形式为研究抗癌及寿命延长策略提供了潜在的新途径。封面图片：Joel Sartore/National Geographic Image Collection/Alamy。


指甲控制指头再生
Nature 499 (2013年7月11日)

小鼠和人类的指尖再生是哺乳动物器官再生的一个引人注目的例子。然而，这种能力是非常有限的：如果指头在超过指甲的地方被截掉的话是从不会再生的。Mayumi Ito及其同事为这一过程提供了新见解。他们发现，控制小鼠指甲干细胞分化的机制直接耦合到其协调指头再生的能力上。位于指甲干细胞区域远端的指甲祖细胞在一个依赖于Wnt信号作用的过程中分化成指甲。Wnt信号作用的激发也是指甲再生以及吸引那些促进整个指头在切除后再生的神经所必需的。作者提出，指甲干细胞也许可用于为截肢者开发新的治疗方法。


肠道中的噬菌体
Nature 499 (2013年7月11日)

噬菌体在哺乳动物肠道中与它们的细菌宿主大量自然共存。抗生素处理会负面影响肠道环境，造成免疫和代谢缺陷。以前，肠道平衡的破坏主要是在细菌层面上被研究的，但在这项研究中James Collins及同事却采用 “比较元基因组学”方法来分析在用抗生素处理后小鼠肠道中的噬菌体类群。他们发现，暴露于“环丙沙星”或“氨比西林”，会富集与对抗生素的抵抗力相关的由噬菌体编码的基因。而且，来自用抗生素处理过的小鼠的噬菌体，能够在一个以有氧方式培养的纯真微生物群中增强抗药性。这些结果表明，抗生素处理会增加噬菌体融合的频率，刺激大范围内的宿主，这会促进一个功能库的形成，后者在遗传上是多样化的，同时也非常便于被肠道细菌利用。封面图片：Jenn Hinkle。

海洋的长期气候效应
Nature 499 (2013年7月25日)

1964年，挪威裔美籍气象学家Jacob Bjerknes猜想，大气与海洋之间的相互作用有相反效应，取决于相互作用的时间尺度：在年际尺度上，大气控制海洋表面温度，但在数十年的时间尺度上，海洋是大气变化的主要驱动力。前者现已被接受，同时模拟工作也被用来支持后者，但此前一直没有获得支持海洋控制大气观点的可靠观测证据。现在，Sergey Gulev等人整合了现有观测证据，发现至少在北大西洋，海洋的确驱动着表面热通量在数十年时间尺度上的变化。

通过对运输蛋白的控制来选择营养物
Nature 499 (2013年7月18日)

当一个自己喜欢的碳来源存在时，细菌会利用一个被称为“碳分解代谢物抑制”(CCR) 的系统来使在对自己不太喜欢的碳来源的利用中所涉及的蛋白的合成和活动停止。在大肠杆菌中，葡萄糖特定的磷酸转移酶系统 enzyme IIA (EIIAGlc)是这一控制系统的核心；当环境中有葡萄糖时，其他糖（如麦芽糖）的运输便会被停止。这篇论文报告了结合到MalFGK2麦芽糖运输蛋白上的一个EIIAGlc的X-射线晶体结构。该结构显示，两个EIIAGlc分子结合到该麦芽糖运输蛋白的胞质ATP酶亚单元上，在一个朝里的构形中使其稳定，阻止发生ATP水解所需的结构重排，同时也阻止麦芽糖的运输。

石墨烯及其他类似材料的研究
Nature 499 (2013年7月25日)

Andre Geim 和 Irina Grigorieva对将二维材料层积成由弱的“范德华”相互作用束缚在一起的新型异质结构的潜力做了一个前瞻性的分析。这些厚度为一个原子或一个分子的晶体目前已知道的有几十种。石墨烯已经得到了很好的研究，但人们对其他材料如单层的六边形氮化硼、MoS2、WSe2、石墨烷、氟代石墨烯、云母和硅烯的兴趣却越来越大。当然还有很多其他单层材料有待研究，而将石墨烯与其他晶体相结合的可能性同时也提供了甚至更多的选择，为科学探索和技术创新创造了激动人心的新机会。

北半球森林水利用效率大大增加
Nature 499 (2013年7月18日)

理论表明，大气中CO2浓度升高应能提高植物利用水的效率，但在自然森林生态系统中该效应的实际程度仍不清楚。对来自北半球各森林研究点的碳和水通量的长期测定结果所做的一项分析，发现在过去二十年水利用效率有出乎意料大的增加，这与大气CO2浓度从350ppm到400ppm的增加巧合。这一趋势经常伴随着光合作用吸收及“碳固存”的同时增加。作者提出，植物气孔的部分关闭（以使植物叶子中CO2浓度保持不变）是对所观察到的水利用效率趋势的最有可能的解释。这些结果与当前的理论及陆地生物圈模型是不一致的。

一个不用镜面来约束光的新方法
Nature 499 (2013年7月11日)

光的约束有很多实际应用（如用在光纤、波导和光子学中），但当前的约束方法都采用如金属镜面等材料或系统，它们禁止出射波。Chia Wei Hsu等人在这项研究中演示了一个不依靠镜面的新的约束方法。他们先是计算，接着又通过实验证明：对一块有图案的电介质板来说，存在某些稳定的光“结合态”，它们能捕获光，即便在周围介质中允许有出射波。捕获（约束）电磁波的这一新方法有“波矢”和波长选择性，所以适合光纤、调制器和波导。另外，它还可用于电子波和机械波以及光。

Treg 细胞与代谢适应性有关
Nature 499 (2013年7月25日)

表达Foxp3的“调控性T细胞”(Treg) 在免疫耐受和动态平衡中起中心作用。在这项研究中，Hongbo Chi及其同事发现，mTORC1依赖型胆固醇生物合成对于Treg功能很重要，部分通过增加Treg“效应子”分子CTLA4 和ICOS发挥作用。这一发现说明，在免疫信号与细胞的代谢状态之间存在一个联系。

与白血病有关的融合蛋白
Nature 500 (2013年8月1日)

融合蛋白AML1–ETO是“急性髓性白血病” (AML) 中最常见的染色体易位。在其中，造血转录因子AML1的“DNA-结合域”被融合到ETO蛋白的四个保守域 (NHR1–4) 中，这样所形成的组合蛋白与基因抑制和激发都有关。本文分析了白血病细胞中与内源AML1–ETO发生相互作用的各种不同蛋白，同时一个新识别出的蛋白结合界面被发现在白血病发生中起重要作用。