5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5月份即将结束，在即将过去的5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：NIAID-RML

【1】Nature：揭示SARS-CoV-2病毒-人类蛋白相互作用图谱，并鉴定出69种靶向这些相互作用的化合物

doi：10.1038/s41586-020-2286-9

在一项新的研究中，一个由大约100名科学家组成的研究团队首次合作，在受感染的人细胞中克隆并表达了29种SARS-CoV-2蛋白中的26种，随后他们鉴定出与每种病毒相互作用的数百种人类蛋白。这些病毒-宿主蛋白相互作用对于2019年冠状病毒病（COVID-19）在人体中的产生至关重要。因此，准确阐明这些蛋白相互作用可能对开发新的抗病毒药物或重新利用已知的药物来对抗COVID-19具有重要意义。相关研究结果于2020年4月30日在线发表在Nature期刊上。

在利用一种名为“亲和纯化质谱（affinity purification mass spectrometry）”的技术鉴定出332种高可信度的病毒-人类蛋白相互作用后，这些研究人员确定了66种可被药物靶向的人类蛋白和69种靶向这些蛋白的化合物。在这些化合物中，29种是已经获得美国食品药品管理局（FDA）批准的药物，12种正在进行临床试验，28种是临床前化合物。这些研究人员随后在多种病毒测定方法中筛选了这些化合物的一部分，找到了两组具有抗病毒活性的药物试剂：抑制信使RNA（mRNA）翻译的抑制剂；两种细胞受体蛋白Sigma1和Sigma2的预测调节剂。

【2】Nature：鉴别出新型T细胞免疫疗法靶点 有望帮助开发抵御癌症和自身免疫性疾病的新型疗法

doi：10.1038/s41586-020-2246-4

近日，一项刊登在国际杂志Nature上题为“CRISPR screen in regulatory T cells reveals modulators of Foxp3”的研究报告中，来自加利福尼亚大学等机构的科学家们通过研究表示，对调节性T细胞进行CRISRP筛选或有望揭示Foxp3分子的调节子，Foxp3是控制Treg细胞（调节性T细胞）发育和功能的关键转录因子之一，它的是Treg免疫生物学重要的进步，也为科学家们进一步了解Treg功能和作用机制打开了一扇“门”。

Treg细胞是控制机体免疫反应并维持机体平衡所需的关键细胞，同时其也是机体抗肿瘤免疫力的重要屏障，相反，Treg细胞的不稳定则会促进自身免疫或更多更有效的抗肿瘤免疫，其主要特征表现为主要转录因子Foxp3的缺失及促炎性特性的获得；全面深入理解调节Foxp3因子的通路或能帮助研究人员开发出更有效的Treg疗法来治疗多种自身免疫性疾病和癌症，利用新型的功能性遗传工具则能系统性地解析调节Foxp3表达的基因调节程序。

【3】Nature：揭秘细胞分裂与癌症发生之间的神秘关联

doi：10.1038/s41586-020-2232-x

日前，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自Huntsman癌症研究所等机构的科学家们通过研究揭示了细胞分裂与癌症发生之间的神秘关联。为了替代老化和磨损的细胞，机体主要会采用一种名为有丝分裂的过程来将细胞一分为二，当细胞准备开始分裂时，其会开始复制自身的DNA以确保每个子代细胞都能够获得完整的DNA，在这一过程中，染色体就必须被精确地分配到子代细胞中，如果一个细胞中的DNA拷贝不完整或者DNA发生损伤，就会导致遗传性障碍及诸如癌症等疾病的发生。为了使细胞分裂发生，两组DNA拷贝就必须定位在细胞对向两端，首先，细胞和会分解其保护性外壳，随后染色体被被一种纤维装置分开，每组DNA周围都会形成一个新的细胞核，最终细胞就会分裂为两个子代细胞，每个细胞内部都拥有一个重新形成的细胞核。

这项研究中，研究人员深入理解了细胞分裂的精细化复杂过程，他们发现，LEM2蛋白在细胞分裂过程中拥有两项重要的功能，首先，LEM2能在形成的细胞核保护层中形成密封装置，从而保护两组DNA免受损伤，其次，LEM2会招募一些因子来分解负责分离两组DNA的纤维装置；为了证实LEM2在有丝分裂过程中的关键角色，研究人员利用彩色荧光标记物来标记不同的组分：LEM2、纤维和DNA，这一过程就能帮助研究人员观察并分析从LEM2与完整纤维第一次结合开始直至其被分解为止的完整过程。LEM2蛋白能与其它蛋白（ESCRTs）在纤维穿越细胞核保护性外壳的孔洞处聚集并形成凝胶样的封闭结构，这种LEM2 O型环结构就能有效封闭重新形成的细胞核外壳，并能保护每一组DNA免于细胞核周围物质的损伤效应。

【4】Nature：儿童疫苗接种或是抵御全球抗生素耐药性传播流行的重要措施

doi：10.1038/s41586-020-2238-4

近日，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自加利福尼亚大学等机构的科学家们通过研究表示，在低收入和中等收入国家，儿童进行疫苗接种或是抵御抗生素耐药性的有力工具；如今在全球各地，抗生素的过度使用正在推动超级细菌的不断扩散，如今这些细菌已经进化到了能在接触抗生素后存活下来的状况，这就使得人类更易于感染诸如败血症、结核病等疾病，而中低收入国家的人群也正承受着抗生素耐药性所带来的重要打击。

本文研究发现，进行肺炎球菌结合疫苗和轮状病毒疫苗两种常见疫苗的接种，或能明显降低中低收入国家儿童患急性呼吸道感染和腹泻的发病率，而且，随着患病或严重疾病患儿的减少，接受抗生素疗法的患儿的数量也会明显减少。研究者Joseph Lewnard表示，目前，几乎所有国家都已经制定或正在制定国家行动计划，用于对抗抗生素耐药性给全民健康系统所带来的危机，但很少有证据表明哪些干预措施是有效的。通过提供仅使用上述两种疫苗所取得的实质性影响的确切数字，研究者表示，疫苗接种或许就有望成为最优先考虑的干预措施之一。

【5】Nature：推翻此前理论！最新研究首次揭示细菌细胞壁的精细化结构 有望彻底解决抗生素耐药性问题！

doi：10.1038/s41586-020-2236-6

近日，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自谢菲尔德大学等机构的科学家们通过研究揭示了细菌细胞壁结构的首张高分辨率图像，相关研究结果对于阐明抗生素耐药性产生的分子机制至关重要。文章中，研究者揭示了金黄色葡萄球菌细菌外膜的新型重要结构，相关研究结果对于理解细菌生长及抗生素的作用机制都很关键，同时其也推翻了此前关于细菌外膜结构的相关理论；研究者所获得的图像能帮助他们深入理解细菌细胞壁的组成，并未开发新型抗生素来抵御抗生素耐药性提供帮助。

研究者Laia Pasquina Lemonche博士表示，很多抗生素能通过抑制细菌细胞壁的产生来发挥作用，细胞壁是细菌周围一层坚固但能渗透的外膜结构，其对于细菌生存至关重要；目前我们并不是非常清楚诸如青霉素等抗生素如何杀灭细菌，但这并不奇怪，因为到目前为止，研究人员对细菌细胞壁的实际结构并不是非常清楚，而本文研究为研究人员更好地理解抗生素的作用机制提供了新的线索和基础，并为后期开发新方法来抵御抗生素耐药性提供了新思路。

图片来源：scitecheuropa.eu

【6】Nature：揭秘RNA结构多样性在HIV-1 RNA剪接过程中扮演的关键角色

doi：10.1038/s41586-020-2253-5

近日，一项刊登在国际杂志Nature上题为“Determination of RNA structural diversity and its role in HIV-1 RNA splicing”的研究报告中，来自怀特黑德生物医学研究所等机构的科学家们通过研究确定了RNA的结构多样性及其在HIV-1剪接过程中扮演的关键角色。

人类免疫缺陷病毒1型（HIV-1）是一种逆转录病毒，其含有10千碱基的单链RNA基因组，HIV必须通过单一的初级转录物来表达其所有的基因产物，但这种转录物必须经历选择性剪接（alternative splicing）过程才能够产生多种蛋白产物，其中就包括结构性蛋白和调节性因子。尽管选择性剪接发挥着关键作用，但驱动剪接位点的选择机制，研究者并不清楚，导致剪接和病毒复制出现严重缺陷的同义RNA突变或许就提示未知的顺式调节元件的存在。

【7】Nature：科学家揭秘下丘脑发育的分子架构机制

doi：10.1038/s41586-020-2266-0

近日，一项刊登在国际杂志Nature上题为“Molecular design of hypothalamus development”的研究报告中，来自维也纳医科大学等机构的科学家们通过研究揭示了下丘脑发育的分子设计机制。在脊椎动物中，位于下丘脑中多种特殊的神经内分泌控制系统控制着机体最基本的生理需求，然而，研究人员缺乏一种发育蓝图，在下丘脑发育的时间和空间尺度上来整合神经元和神经胶质细胞多样性的分子决定因素。

这项研究中，研究人员将来自51，199个外胚层来源的小鼠细胞的单细胞RNA测序结果、基因调节网络（GRN，gene regulatory network）筛选结果、基于全基因组关联性研究的疾病表型和遗传谱系重建等进行结合，揭示了9种神经胶质细胞和33种神经元亚型细胞是在不同的基因调节网络控制下通过妊娠中期产生的。由神经递质、神经肽和转录因子产生的组合分子编码或许需要解码下丘脑神经元的分类阶层。

【8】Nature：科学家发现肠-脑回路糖分感受器 或能解释为何我们对糖类无比热爱？

doi：10.1038/s41586-020-2199-7

人工甜味剂似乎从来没有完全成功模拟过糖，近日，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自哥伦比亚大学等机构的科学家们通过对小鼠研究识别出了一种可能解释这种现象的大脑机制。研究者发现，大脑不仅会在舌头接触糖时做出反应，而且当糖进入到肠道后大脑也会做出反应，这种特殊的肠-脑回路或会大脑和机体不断进化寻找糖类提供新的途径，因为人工甜味剂并不会激活该回路，因此本文研究就提供了令人信服的证据来解释为何这些甜味剂永远不会像真正的糖那样让人感到满意。

本文研究对于公众健康具有重大的积极性影响，研究者表示，过量的糖分摄入往往与肥胖相关的疾病（比如糖尿病）有关，其在全球影响着超过5亿人的健康；通过阐明修饰肠-脑回路的新方法，研究人员就能开发出降低人类糖分过量摄入的策略。研究者Hwei-Ee Tan表示，当我们喝无糖汽水或在咖啡中使用甜味剂时，它们的味道可能非常相似，但我们的大脑能够分辨出差异；对糖分产生反应的特殊肠-脑回路或许就能为新型甜味剂的开发提供思路。

【9】Nature：重磅！科学家首次揭示人类机体制造甘油三酯的分子机理！

doi：10.1038/s41586-020-2280-2

医生经常会提醒病人，机体甘油三酯（一种主要的膳食脂肪）水平较高会增加心脏病、糖尿病、肥胖和脂肪肝的风险，因此研究人员非常感兴趣寻找新方法来有效调节机体血液中的甘油三酯水平，从而控制这种可能危及机体生命的常见疾病。近日，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自贝勒医学院等机构的科学家们通过研究揭示了二酰甘油 O-酰基转移酶-1（DGAT1）的3D结构和作用方式，这种酶类能帮助合成甘油三酯，对于人类膳食脂肪的吸收和储存非常重要；DGAT1同时也被认为是治疗肥胖和其它代谢性疾病的重要靶点，因此详细理解DGAT1的结构或有望帮助研究人员开发治疗多种人类疾病的新型疗法。

研究者Ming Zhou指出，DGAT1是科学家们非常感兴趣的酶类，因为其能帮助合成甘油三酯，其是机体硬脂肪的主要成分，而硬脂肪通常存在于腹部或腰部中段，同时甘油三酯也是运输胆固醇颗粒的一部分，胆固醇包括有益胆固醇（高密度脂蛋白）和有害胆固醇（低密度脂蛋白），因此，学会如何调节DGAT1酶类或能帮助调节机体的脂肪合成并潜在管理其它可能的疾病。

【10】Nature：解析早期胚胎发育的机制 或有望解释人类早期妊娠失败的原因

doi：10.1038/s41586-020-2264-2

大多数的妊娠失败都发生在胚胎非常早期的发育阶段，有时候甚至在怀孕还没有被检测到的时候就会发生，这一关键阶段通常发生在受精后一周左右，此时胚胎会植入母体子宫并开始以一种非常复杂的方式发育生长，近日，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自加州理工学院等机构的科学家们通过利用小鼠胚胎进行研究揭示了胚胎发育的架构以及促进胚胎在早期阶段正常发育的结构。

本文研究结果或能为研究人员理解有些人群早期妊娠失败提供一定的线索；当胚胎植入子宫后，发育中的小鼠胚胎会从球状转变为细长的杯状结构，限制杯状形状的一种称之为基底膜的特别坚硬的膜，基底膜是由胚胎中的一层细胞所产生，那么就有人问了，既然胚胎被一层坚硬的膜包裹着，其又是如何生长发育的呢？（生物谷Bioon.com）

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