7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7月份即将结束，在即将过去的7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：Nature

【1】Nature重大突破！开发只需一年两次给药的HIV药物！

doi：10.1038/s41586-020-2443-1

科学家报告说，一种可能每年只服用几次的艾滋病药物已经取得初步进展。这种名为lenacapavir的试验性药物，只需注射一次，就能降低一小群患者血液中艾滋病病毒的水平。它能够在超过六个月的时间里保持血液中的有效药物水平。这一切都增加了有一天只需一年两次给药就能得到艾滋病治疗的可能性。

研究报告的合着者Martin Rhee博士说，目前治疗HIV的口服药物组合疗法通常效果很好，这种疗法通常被称为"鸡尾酒疗法"。"但患者经常说，随着时间的推移，每天服用药片可能会成为一种负担，"Rhee说，他是吉利德科学公司(Gilead Sciences， co .)临床研究的负责人，该公司正在开发lenacapavir。因此，人们希望长效的艾滋病药物能够"使人们不再每天服用药物"。

【2】Nature：新成果！科学家发现维持细胞外蛋白质健康的新方法！

doi：10.1038/s41586-020-2461-z

随着机体年龄增长，尤其是在诸如阿尔兹海默病等神经变性疾病中，蛋白质会易于发生错误折叠，并且会在细胞内外进展成为有害的堆积物，其中分泌性蛋白在调节机体功能和抵御感染上扮演着关键角色，近日，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自图宾根大学等机构的科学家们通过研究揭示了一种阻断分泌性蛋白在细胞外部形成堆积物的分子机制，相关研究结果表明，在体液中保持蛋白质的形状或能有效帮助抵御机体衰老和感染。

机体会利用蛋白质来作为细胞内的基本元件，但比如在酶类形式中，蛋白质则负责多种机体代谢过程，为此，构成蛋白质的长链氨基酸就必须折叠成为正确的三维形状；多年来科学家们一直重点研究细胞内部蛋白质的质量控制机制，其能帮助有效避免错误蛋白质的聚集，但诸如错误折叠的堆积物则常常发生在细胞外部，目前研究人员并不清楚这些错误折叠的蛋白质堆积物是如何被调节的，因为在诸如小鼠等实验动物中很难调查这一过程。

【3】Nature：肠道菌群所产生的神经递质或能调节宿主机体的感知行为

doi：10.1038/s41586-020-2395-5

近日，一项刊登在国际杂志Nature上题为“A neurotransmitter produced by gut bacteria modulates host sensory behaviour”的研究报告中，来自布兰迪斯大学等机构的科学家们通过研究揭示了肠道菌群所产生的神经递质调节宿主感官行为的分子机制。动物会与包括微生物在内的复杂生物群落以共生、致病和互惠的关系共存，一些细菌能够产生具有生物活性的神经递质，此前这些神经递质被认为能够调节其宿主的神经系统活性和行为，然而，目前研究人员在很大程度上并不清楚这种微生物-大脑信号及其生理相关性背后的分子机制。

这项研究中，研究人员对秀丽隐杆线虫进行研究，在其肠道中共生的普罗维登斯菌属细菌能够产生神经调节物质酪胺，其能绕过宿主酪胺生物合成的要求并能操控宿主的感觉决定，细菌所产生的酪胺可能会被宿主酪胺β-羟化酶转化为章胺（octopamine），而章胺能够靶向作用ASH痛觉神经元上的OCTR-1章胺受体，从而调节宿主机体的厌恶嗅觉反应；这项研究中，研究人员识别出了普罗维登斯菌属细菌酪胺生物合成所需要的基因，这些基因对于调节宿主机体的行为非常必要，深入研究后，他们发现，被普罗维登斯菌属细菌所定植的秀丽隐杆线虫会优先在食物选择试验中选择这些细菌，这种选择偏差就需要细菌所产生的酪胺和宿主机体中的章胺信号通路。

【4】Nature重磅！科学家们在男性不育研究领域获新成果！

doi：10.1038/s41586-020-2557-5

近日，一篇发表在国际杂志Nature上的研究报告中，来自爱丁堡大学等机构的科学家们通过研究深入揭示了保护生长胚胎发育中的精子细胞免于损伤的特殊过程，或能帮助阐明遗传信息是如何不间断地代代相传的；文章中，研究人员识别出了一种名为SPOCD1的特殊蛋白，其在保护早期精子前体细胞（生精细胞，germ cells）免于损伤上扮演着关键角色。

在发育过程中，生精细胞会经历一种重编程过程使其容易受到一些“流氓”基因的攻击，这些基因称之为跳跃基因，能够损伤生精细胞的DNA并导致男性不育；研究者Dónal O'Carroll教授表示，重编程过程对于纠正胚胎中生精细胞的发育非常必要，但却会使其暂时容易受到跳跃基因的影响，躲避此类损伤或许就能帮助生精细胞转化成为自我更新细胞库，从而就会在整个成年期帮助机体产生健康的精子。

【5】Nature重大突破！生成完整的人类X染色体序列！

doi：10.1038/nature03440

美国国家卫生研究院(NIH)下属的国家人类基因组研究所(NHGRI)的研究人员制造出了第一个人类染色体的端到端DNA序列。近日发表在《自然》(Nature)杂志上的研究结果表明，精确地生成人类染色体的碱基序列现在是可能的，这将使研究人员能够生成完整的人类基因组序列。"这一成就开启了基因组学研究的新时代，"美国国家基因组研究所主任、医学博士Eric Green说道。"产生真正完整的染色体和基因组序列的能力是一项技术壮举，它将帮助我们获得对基因组功能的全面理解，并为在医疗保健中使用基因组信息提供信息。"

经过近二十年的改进，人类基因组参考序列是迄今为止最准确和完整的脊椎动物基因组序列。然而，其中仍然还有数百个未知的空白或缺失的DNA序列。这些缺口通常包含重复的DNA片段，非常难以测序。然而，这些重复片段包括可能与人类健康和疾病相关的基因和其他功能元素。因为人类基因组非常长，由大约60亿个碱基组成，DNA测序机无法一次读取所有碱基。取而代之的是，研究人员将基因组切成更小的片段，然后分析每一个片段，每次产生几百个碱基的序列。这些较短的DNA序列必须被重新组合在一起。

图片来源：Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-2497-0。

【6】Nature：重大进展！揭示核仁RNA聚合酶II促进核糖体合成

doi：10.1038/s41586-020-2497-0

在一项新的研究中，来自加拿大多伦多大学的研究人员发现一种名为RNA聚合酶（Pol）II的酶促进核糖体构成单元（building block）的产生，其中核糖体是根据遗传密码制造细胞内所有蛋白的分子机器。相关研究结果于2020年7月15日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Nucleolar RNA polymerase II drives ribosome biogenesis”。

这一发现揭示了这种酶在人细胞内产生核糖体的位点---核仁---中的一个以前不为人知的功能，在此之前人们也从未在核仁中见过这种酶。Pol II是三种RNA聚合酶之一，这三种RNA聚合酶共同能够让细胞将遗传信息从DNA转移到RNA，再转移到蛋白。研究者Karim Mekhail说，“我们的研究重新定义了三种主要RNA聚合酶的分工：将Pol II确定为控制蛋白合成的核仁结构的一种主要因素。这也为其他科学家们提供了一种工具，以便更精确地探究整个基因组中某些核酸结构的功能。”

【7】Nature：微生物通过肠-脑回路调节交感神经元

doi：10.1038/s41586-020-2474-7

肠道和大脑之间的联系监控着肠道组织及其微生物和饮食内容，调节着肠道的生理功能，如营养吸收和节律，以及与大脑相连的进食行为。因此，有可能存在检测肠道微生物的回路，并将信息传递到中枢神经系统区域，而中枢神经系统反过来又调节肠道的生理机制。

近日来自洛克菲勒大学等单位的研究人员在Nature上发文表示，他们通过结合转录组、循环追踪方法和功能操作，描述了微生物群对肠道相关神经元的影响，研究人员发现肠道微生物组调节肠道外感交感神经元：微生物群的缺失导致神经元转录因子cFos表达增加，产生短链脂肪酸的细菌定植在无菌小鼠体内后交抑制肠道交感神经节中cFos的表达。

【8】Nature重大突破！史上最卖力的机器人化学家！8天工作172个小时！

doi：10.1038/s41586-020-2442-2

利物浦大学的研究人员建造了一个智能移动机器人科学家，它可以24-7小时工作，自己进行实验。这是这类机器人中的第一个机器人科学家，它可以自己决定接下来要做什么化学实验，并且已经发现了一种新的催化剂。它有和人相似的尺寸，在标准的实验室工作，可以和人类研究人员一样使用仪器。

然而，与人类不同的是，这个400公斤重的机器人有着无限的耐心，可以在10维空间思考，每天工作21.5小时，只在充电时需要停下来。据Nature杂志报道，这项新技术可以解决目前超出我们能力范围和复杂性的问题。例如，自主机器人可以通过搜索广阔的、未开发的化学空间来寻找清洁能源生产材料或新药配方。

【9】Nature：发现可有效中和并保护人体的抗SARS-CoV-2抗体

doi：10.1038/s41586-020-2548-6

COVID-19大流行是对全球健康的重大威胁，尤其是医疗应对措施有限的地区。此外，我们目前对体液免疫的机制缺乏深入的了解。近日来自范德比尔特大学医学中心和华盛顿大学医学院等单位的研究人员从针对刺突(S)糖蛋白的大量人类单克隆抗体(mAbs)中发现了一些具有有效中和活性并完全阻断S蛋白受体结合区域(SRBD)与人ACE2受体(hACE2)相互作用的单克隆抗体，相关研究成果发表在Nature上，题为"Potently neutralizing and protective human antibodies against SARS-CoV-2"。

研究人员表示，竞争结合、结构和功能研究允许将单克隆抗体聚类分析，以识别SRBD上不同的表位以及S蛋白三聚体不同的构象状态。研究人员发现，这些中和单抗COV2-2196和COV2-2130可以有效识别非重叠位点，同时与S蛋白结合，协同中和真实的SARS-CoV-2病毒。

【10】Nature：简单的DNA扭曲决定了胎盘的命运

doi：10.1038/s41586-020-2500-9

7月15日，耶鲁大学研究人员在Nature杂志上发表报告称，哺乳动物胎盘的发育依赖于一种不同寻常的扭曲，这种扭曲将DNA的经典双螺旋结构分离为单链形式。耶鲁大学的研究小组还发现了一种分子调控因子，它作用在这条单链上，可以加速或停止胎盘的发育，这一发现不仅对妊娠疾病有意义，而且对理解肿瘤细胞是如何增殖也有意义。"胎盘组织生长非常快，刺激血管形成，并侵入邻近组织，和肿瘤一样，"研究者Andrew Xiao说道，他是耶鲁大学干细胞中心的遗传学副教授和研究员。然而，与肿瘤不同的是，胎盘通过一种精确、协调和良好控制的方式生长。

在胎儿发育的最初阶段，两个相关联的过程同时开始。当受精卵开始发育新生命的特化细胞时，另一组细胞开始在胎盘中产生血管来滋养成长中的胎儿。在很多方面，怀孕就像一个长期的炎症状态，因为胎盘不断地侵入子宫组织。组成生长中的胎盘的细胞DNA有一个不寻常的特性--双螺旋结构开始扭曲。由此产生的扭转导致基因组的某些部分断裂成单链。虽然胎盘和胚胎之间的主要DNA序列是相同的，但两者之间DNA的不同结构有助于决定细胞的命运。（生物谷Bioon.com）

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