《Nature》4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（2015年3月9日 ～ 2015年4月8日）：

“人类世”可能已经开始的两个标志性时间

Nature 519 (2015年3月12日)

认为 “全新世”已经结束、被称为 “人类世”(Anthropocene)的一个由人类主导的新的地质时期已经开始的观点正在受到广泛讨论。关于“人类世”是什么时候开始的目前还没有正式结论，同时确定作为一个正式地质时间单位的一个地质时期的开始需要找到在地层材料中所记录的地球状态变化的一个全球性标记。Simon Lewis 和 Mark Maslin针对认可一个新地质时期的正式要求分析了地质记录中由人类因素所产生的特征，识别出了可能标志着“人类世”之开始的两个时间——1610年和1964年。另请参阅本期Nature第144页上发表的News Feature文章。封面图片：Alberto Seveso。


一个金属有机框架的高效CO2吸附

Nature 519 (2015年3月19日)

人们正在研究先进的固体吸附剂，将其作为高效气体分离技术的潜在试剂，这些技术可帮助使碳收集技术更为经济。这篇论文对一个以前没有被报告过的、附加有二胺的金属有机框架的二氧化碳吸附机制进行了研究。该材料显示了异乎寻常的、可能有潜在实用价值的吸附性能。作者发现，二氧化碳通过向该金属有机框架的高度稳定的金属-胺键内插入来吸附。正如该框架的拓扑所表明的那样，胺具有均匀的、完美的间隔，因此单一二氧化碳分子的插入会诱导相邻的点在一个前所未有的链式反应过程中也去吸附二氧化碳。

一个新颖的抗肿瘤免疫治疗方案

Nature 519 (2015年3月19日)

John Sampson及同事报告了对成胶质细胞瘤患者所做的一个小型临床试验，结果显示，对树突细胞免疫接种的免疫和抗肿瘤反应，可以通过用 “破伤风/白喉类毒素” (Td)预处理接种点而增强。小鼠实验显示了类似的效应，说明用Td预处理可增强树突细胞向肿瘤的迁移，至少部分是由于细胞因子CCL3的作用。虽然所报告的临床试验是小型的，但这些发现也许为寻找提高抗癌疫苗功效的新方法铺平了道路。

细菌对病毒入侵者的识别

Nature 519 (2015年3月12日)

认为细菌也许具有免疫记忆的观点曾经只是一种想象，但却因下面的发现而成为被接受的事实：CRISPR–Cas基因位点会迅速演变以获得短噬菌体序列或spacers，后者然后会在CRISPR重复段之前整合，构成噬菌体感染的一个记录。这些spacers被转录成小CRISPR RNAs (crRNAs)，后者被用来定位入侵病毒的DNA。本期Nature上发表的两篇论文描述了关于细菌怎样形成入侵病毒的一个DNA记忆的分子层面的详细情况。Jennifer Doudna及同事发现，纯化的大肠杆菌Cas1–Cas2复合物能以与逆转录病毒整合酶和DNA转座酶相似的方式将寡核苷酸DNA基质整合到受体DNA内。Cas1是催化亚单元，而Cas2则会提高整合活性，它们一起形成 “spacer之获取”所需的最小机构。Luciano Marraffini 及同事发现，在酿脓链球菌的II-型CRISPR–Cas系统中，以crRNA为引导使入侵病毒的DNA失活的Cas9核酸酶也是新spacer序列的整合所必需的，但其机制还有待确定。

DNA动态结构的可视化研究

Nature 519 (2015年3月19日)

DNA的传统氢键视图是一种静态表述，不能反映该分子的实际动态。事实上，DNA核碱基是在不断发生瞬时改变的，这种改变一直难以进行量化和可视化。Hashim Al-Hashimi及同事利用核磁共振对这些瞬变形式进行了表征。他们的数据表明，这些形式存在于高到足以影响复制和翻译的保真度的层面上。具体来说，他们发现，DNA和RNA双螺旋中非经典的dG•T 和rG•U “摇晃”错配会瞬变成经典的 “Watson–Crick-like ”错配，后者会被罕见的烯醇互变异构和阴离子碱基稳定。

英国的人口史

Nature 519 (2015年3月19日)

遗传数据已被广泛用来帮助我们了解人口历史和迁移。现在，随着 “单核苷酸多态性”(SNP)数据(它们对个体之间的基因组序列中单一位置的差异进行编目)全基因组分析方法的问世，人口之间精细尺度的遗传变异可以被用作历史上人口统计事件的一个特征。Peter Donnelly及同事利用来自一个在地理分布上非常多元化的人口样本(该样本由来自英国的2000多人组成)的这种数据，显示了基因群与地域之间的显著一致性。这些结果为了解英国人口的几个方面提供了新线索。例如，盎格鲁-撒克逊移民对英格兰东南的遗传贡献不到一半，说明在罗马时代之前、但在中石器时代之后存在着来自欧洲大陆的显著人口流动。这些数据还显示，非撒克逊地区包含在遗传上有差异的子人群，而不是一个统一的 “凯尔特”人群。封面图片：Jasiek Krzysztofiak/ Nature

MAP4K4对血管生成的调控

Nature 519 (2015年3月26日)

细胞迁移在胚胎发生、炎症和血管生成等重要生物过程中至关重要，但细胞运动机制的很多方面仍有待在分子层面上确定。在这项研究中，Weilan Ye及同事识别出调控内皮细胞运动的一个以前不知道的通道。利用化学和RNA筛选，他们发现，MAP4K4的一种选择性抑制剂在血管发生期间能改变内皮细胞的萌芽形态。该抑制剂造成内皮细胞积累长而细的亚细胞突出结构，说明未能将这些突出结构缩回。作者显示，MAP4K4会将膜突蛋白磷酸化，后者通过使β1-integrin失活来调控粘着斑(focal adhesions)的分解；他们还发现，这一 “MAP4K4-膜突蛋白-β1-integrin”通道在正常的和病理性的血管生成中都起一定作用。

白藜芦醇的一个新作用目标

Nature 519 (2015年3月19日)

很多研究报告都显示了白藜芦醇(葡萄皮和红葡萄酒的一个天然成分)对健康的好处。它被认为通过启动能诱导生存基因的一个应激反应来延长寿命和防止发生各种疾病。在这篇论文中，Mathew Sajish和Paul Schimmel发表了白藜芦醇与人类 “tyrosyl tRNA synthetase” (TyrRS, 在压力条件下向细胞核中转移的一种酶)的活性点相结合的一个分辨率为2.1 Å的共晶体结构。他们看到，白藜芦醇抑制催化活性，将 TyrRS向一个核功能重新引导，刺激PARP-1 (poly(ADP-ribose) polymerase 1)发生依赖于 NAD+的 “auto-poly-ADP-ribosylation”反应，导致关键应激信号传导通道的激发。这项工作提出了白藜芦醇除了与组蛋白脱乙酰酶SIRT1结合和激发它之外的另一个作用机制。

用于DNA复制的一个原始体外系统

Nature 519 (2015年3月26日)

能够利用纯化的蛋白从其最初放电(origin firing)的最早阶段来重构一个真核系统的DNA复制是人们长期希望实现的一个目标。然而，真核生物相对于细菌和噬菌体系统所具有的更大复杂性影响了这一发展。但现在，John Diffley及同事成功地在试管中重构了芽殖酵母DNA复制的最初事件。这一纯化的系统含有42种蛋白(包括16个复合物)，它确定了 “依赖于起源的启动”(origin-dependent initiation) 的分阶段过程(其中包括激酶对其之调控)。

p53肿瘤抑制的一个新机制

Nature 520 (2015年4月2日)

转录因子p53的肿瘤抑制活性一般被认为反映了其响应于细胞压力诱导细胞周期停滞、细胞凋亡或衰老的能力，但关于p53其他活性的证据也在出现。在这项研究中，Wei Gu及其同事发现，p53的一个代谢目标也会对其肿瘤抑制活性有贡献。尤其是，他们发现，p53抑制SLC7A11(“胱氨酸/谷氨酸”氨基酸运输机制的一个关键组成部分)的表达。这导致胱氨酸的吸收被抑制，并且促进 “铁死亡”(ferroptosis，一种依赖于铁的细胞死亡形式)。P53的这一以前没有被认识到的功能在肿瘤抑制中似乎很重要，尤其是当其他通道无效时。