2月Nature杂志不得不看的重磅级亮点研究

时间总是匆匆易逝，转眼间2月份即将结束，在即将过去的2月里，Nature杂志又有哪些亮点研究值得学习呢？小编对相关文章进行了整理，与大家一起学习。

图片来源：The Sanger Institute/UCL

【1】Nature：戒烟者肺部中的更多健康细胞可降低肺癌风险

doi：10.1038/s41586-020-1961-1

在一项新的研究中，来自英国伦敦大学学院、剑桥大学和韦尔科姆基金会桑格研究所等研究机构的研究人员确定戒烟者（ex-smoker，也译为曾抽烟者）肺部中的保护性细胞可能解释了为何戒烟可以降低患肺癌的风险。他们发现与目前的吸烟者相比，戒烟者拥有更多的遗传上健康的肺细胞，因而罹患肺癌的风险要低得多，相关研究结果发表在Nature期刊上。

这项研究是癌症突变图谱（Mutographs of Cancer）项目的一部分。该项目检测表明损伤原因的DNA“特征”，以更好地了解癌症的原因，并发现我们可能尚未意识到的原因。这项研究表明，戒烟不仅能阻止肺部遭受进一步损伤，而且还可以让新的健康细胞积极补充呼吸道内壁。这种健康细胞与受损细胞比例的转变可以有助于阻止癌症产生。这些结果凸显了在任何年龄完全戒烟的好处。肺癌是英国最常见的癌症死亡原因，占所有癌症死亡人数的21％。吸烟导致DNA损伤，极大地增加了患肺癌的风险。在英国，每年发生的4.7万例肺癌病例中，约有72％是由吸烟引起的。在美国，估计到2020年将诊断出约229000例肺癌。

【2】Nature：揭示正在中国肆虐的肺炎疫情很可能由蝙蝠起源的新型冠状病毒导致

doi：10.1038/s41586-020-2012-7

在过去的二十年中，冠状病毒已引起两次大规模疫情：严重急性呼吸综合征（SARS）和中东呼吸综合征（MERS）。一般认为，主要在蝙蝠中发现的SARS 相关冠状病毒（SARSr-CoV）可能会导致未来疫情暴发。在一项新的研究中，来自中国科学院武汉病毒研究所等机构的研究人员报道了位于中国中部的湖北省武汉市发生了一系列病因不明的肺炎疫情。从当地的一家海鲜市场开始，到2020年1月26日为止，疫情已蔓延至中国有2050人感染，其中56人死亡，其他11个国家有35人感染。重要的是，Nature期刊在2020年1月20年收到这篇论文的手稿，1月29日就接受了这篇论文，并以“加快评审文章（Accelerated Article Preview）”的形式在线发表了这篇论文。

这些患者的典型临床症状是发烧、干咳、呼吸困难、头痛和肺炎。疾病发作后可因肺泡损伤导致进行性呼吸衰竭（如横向胸部CT图像所观察到的那样），甚至死亡。根据临床症状和其他标准，包括临床体温升高，淋巴细胞和白细胞减少（有时白细胞正常），胸部X光片上出现新的肺部浸润，三天抗生素治疗无明显好转，临床医师将这种疾病确定为病毒性肺炎。大多数早期病例似乎都与最初的那家海鲜市场有接触史，但是如今这种疾病已发展为人与人之间的传播。

【3】Nature：揭示新型冠状病毒2019-nCoV与中国正在爆发的人类呼吸道疾病有关

doi：10.1038/s41586-020-2008-3

严重急性呼吸综合征（SARS）和寨卡（Zika）等新兴传染病对公共卫生构成了重大威胁。尽管进行了广泛的研究，但是如何、何时和何地出现新疾病仍然具有相当大的不确定性。最近在中国湖北省武汉市报道了一种严重的呼吸系统疾病。自第一位患者于2019年12月12日住院以来，截至2020年1月25日，已报道了至少1975例病例。流行病学调查提示着此次疫情爆发与武汉的一家海鲜市场有关。 在一项新的研究中，来自中国复旦大学、中国疾病预防控制中心、华中科技大学和武汉市疾病预防控制中心的研究人员研究了一名在这家海鲜市场工作的患者，该患者于2019年12月26日入住武汉市中心医院，出现了严重的呼吸综合征，包括发烧、头晕和咳嗽，相关研究结果发表在Nature期刊上。

这名接受研究的患者是一名41岁的男性，无肝炎、结核病和糖尿病病史。他在病发六天后即2019年12月26日入住武汉市中心医院。这名患者在就诊一周后就出现发烧、胸闷，无力咳嗽、疼痛和虚弱。心血管、腹部和神经系统检查均正常。观察到轻度的淋巴细胞减少（每立方毫米少于900个细胞），但在全血细胞计数（CBC）测试中，白细胞和血小板计数正常。在血液化学测试中，观察到C反应蛋白（CRP，血液41.4 mg/L，参考范围0～6 mg/L）升高，并且天冬氨酸转氨酶、乳酸脱氢酶和肌酸激酶的水平略有升高。动脉血气（ABG）测试显示这名患者患有轻度低氧血症，血氧水平为67mmHg。在入院的第一天（发病后第6天），胸部X线照片异常，伴有气腔阴影，如磨玻璃样阴影（ground glass opacity），双肺局灶性实变和斑片状实变。CT扫描显示双侧局灶性实变、大叶性实变和斑片状实变，尤其是下肺。胸部X线照片显示入院后第5天（发病后第11天）双侧弥漫性斑块状的模糊阴影。

【4】Nature：揭示药物互作机制 有望开发出新型抗疟疾疗法

doi：10.1038/s41586-019-1918-4

结晶过程（crystallization）是药物开发、石化加工和其它工业活动的核心，但科学家们表示，目前他们仍在研究警惕形成和溶解过程中复杂的相互作用，近日，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自休斯顿大学等机构的科学家们通过研究首次在分子水平下阐明，当两种抑制晶体形成的化合物结合时会发生什么状况，比如抗疟疾药物等。

研究者Jeffrey Rimer表示，你可能会认为使用两种以不同方式攻击结晶的药物会产生协同效应，或者至少是附加作用，但实际上，这两种药物就能够相互抵抗；对抗合作（antagonistic cooperation）意味着，两种药物联合使用的效果比单独使用差，文章中，研究人员希望能够设计出有效的疟疾疗法，当研究者对分子进行修饰后，他们发现，分子结构上的一个小变化就能够极大地改变其功能。

【5】Nature：揭示人类甲状腺球蛋白的精细化结构 助力理解甲状腺激素的产生和调节机制

doi：10.1038/s41586-020-1995-4

近日，一项刊登在国际杂志Nature上题为“The structure of human thyroglobulin”的研究报告中，来自剑桥大学MRC分子生物学实验室的科学家们通过研究揭示了人类甲状腺球蛋白（TG，thyroglobulin）的结构。甲状腺球蛋白是甲状腺激素的特殊蛋白质前体，其对于脊椎动物的生长、发育和机体代谢控制至关重要，作为甲状腺滤泡上皮细胞分泌的大分子糖蛋白，其绝大多数都是由甲状腺细胞合成并释放进入甲状腺滤泡的残腔中。

甲状腺球蛋白通过酪氨酸的碘化和偶联作用在甲状腺中合成激素，并通过甲状腺球蛋白的水解作用来完成；甲状腺球蛋白中酪氨酸的接近性被认为是引发偶联反应的原因，但目前研究人员并未清楚鉴别出激素产生的酪氨酸，而且也并未揭示甲状腺球蛋白的三维结构，这或许就限制了科学家们对其相关机理的研究和理解。

图片来源：Wikimedia

【6】Nature：科学家成功实现原始造血干祖细胞的活体动物成像

doi：10.1038/s41586-020-1971-z

近日，一项刊登在国际杂志Nature上题为“Live-animal imaging of native haematopoietic stem and progenitor cells”的研究报告中，来自哈佛大学等机构的科学家们通过研究在活体动物中对原始的造血干祖细胞（native haematopoietic stem and progenitor cells）成功进行了成像研究。

当前，造血干细胞（HSCs，haematopoietic stem cells）的生物学研究主要是在移植条件下进行的，因此，对于科学家们而言，研究造血干细胞的行为就显得极具挑战，据研究者所知，目前研究人员尚未在活体动物的天然生境中实现对造血干细胞的可视化研究。这项研究中，研究人员就描述了一种双重的遗传性策略，其能将报告基因标记限定到最安静的长期造血干细胞（LT-HSCs）的亚群中，并且其能与当前头颅骨髓的活体成像方法相互兼容。

【7】Nature：重磅！揭示癌症中RNA改变的分子特征！

doi：10.1038/s41586-020-1970-0

近日，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自欧洲分子生物学实验室的科学家们通过研究揭示了癌症中RNA改变的特征。癌症是一种由DNA突变所引发的疾病，而DNA的突变则是因环境因素或机体老化所诱发；目前研究人员很少研究基因组的这些改变如何影响RNA的变化，后期研究人员还需要进行更为深入的研究来理解RNA的改变是否是引起突变的结果，以及其如何诱发癌症的发生和进展。

RNA表达、剪接和亚型变化差异与多种类型的癌症直接相关，这项研究中，研究人员利用转录组学分子来研究肿瘤RNA中所发现的癌症特异性改变，从这一点上来讲，研究人员鉴别出了多种未被充分认识的癌症基因组改变的机制，而这些机制目前并没有在单独的DNA分析中被发现。

【8】Nature：科学家鉴别出治疗多发性硬化症的潜在新型靶点

doi：10.1038/s41586-020-1999-0

近日，一项刊登在国际杂志Nature上题为“MAFG-driven astrocytes promote CNS inflammation”的研究报告中，来自哈佛医学院等机构的科学家们通过研究揭示了MAFG驱动的星形胶质细胞促进中枢神经系统炎症的分子机制。多发性硬化症（MS，Multiple sclerosis）是一种中枢神经系统慢性炎性疾病，同时其也是一种罕见病，多发于20-40岁的中青年群体，患者机体的神经髓鞘的破损和剥落致使其脊髓、大脑及视神经功能受到损害；通常情况下，患者的神经系统残疾在发病一二十年后逐渐加重，会使其丧失自理能力、失明甚至失去生命。

星形胶质细胞参与到了多发性硬化症的发病过程中，但目前研究人员并不清楚星形胶质细胞的异质性及其调节机制；这项研究中，研究人员利用单细胞RNA测序技术联合细胞特异性的Ribotag RNA分析技术分析了多发性硬化症中的星形胶质细胞的功能及特性，同时还对临床前模型—实验性自身免疫性脑脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE）模型进行研究，文章中，研究人员利用ATAC-seq、ChIP-Seq技术、全基因组DNA甲基化分析技术和体内CRISPR-Cas9遗传干扰技术进行研究。

【9】Nature：Toll样受体和特殊自噬蛋白之间的串扰或能调节锻炼期间骨骼肌中AMPK的激活

doi：10.1038/s41586-020-1992-7

近日，一项刊登在国际杂志Nature上题为“TLR9 and beclin 1 crosstalk regulates muscle AMPK activation in exercise”的研究报告中，来自西南医学中心等机构的科学家们通过研究揭示了锻炼期间Toll样受体9（Toll-like receptor 9，TLR9）和蛋白质beclin 1之间的串扰（crosstalk）调节肌肉中AMPK激活的分子机制。

研究者表示，单磷酸腺苷活化蛋白激酶（AMPK）在骨骼肌中的激活与运动所引起的全身代谢性反应会相互协调，而在运动期间，机体的自噬过程会被上调，自噬是一种能够维持细胞中内环境稳定平衡的溶酶体降解途径；在骨骼肌中，一种名为beclin 1的核心自噬蛋白对于AMPK的激活非常关键和必要。

【10】Nature：机体如何通过细胞骨架结构来实现糖酵解的机械调节？

doi：10.1038/s41586-020-1998-1

近日，一项刊登在国际杂志Nature上题为“Mechanical regulation of glycolysis via cytoskeleton architecture”的研究报告中，来自德州大学西南医学中心等机构的科学家们通过研究揭示了机体通过细胞骨架结构来进行糖酵解的机械调节机制。细胞微环境的特殊机制或能通过细胞骨架的重塑和肌动球蛋白的收缩来持续性地调节细胞的多项功能，包括细胞生长、存活、凋亡、分化和形态发生等功能。尽管所有上述功能都会消耗能量，但目前研究人员并不清楚是否以及细胞如何调节这些代谢活动从而来适应多种可变的机械信号。

这项研究中，研究人员通过研究发现，人类支气管上皮细胞从刚性底物向柔性底物的转移，或会通过速率限制代谢酶类磷酸果糖激酶（PFK）的蛋白酶体降解的方式来促进细胞糖酵解的下调。PFK的降解或许是由压力纤维的分解所诱发，该过程能释放TRIM21分子，即PFK靶向性E3泛素连接酶三结构域蛋白家族包含蛋白21（PFK-targeting E3 ubiquitin ligase tripartite motif (TRIM)-containing protein 21 (TRIM21)）。（生物谷Bioon.com）

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