近期Nature雜志亮點(diǎn)研究盤點(diǎn)

劉真合 2016-01-14

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　　本文中小編盤點(diǎn)了Nature雜志及子刊近一個(gè)月以來(lái)的精彩研究，請(qǐng)隨小編一起來(lái)學(xué)習(xí)。

【1】人類遺傳學(xué)：讓寒冷刺骨的突變基因

在一個(gè)歐洲家族中，找到了一個(gè)單一的基因突變，這個(gè)基因突變讓人從年紀(jì)很小的時(shí)候，就會(huì)因?yàn)楹涑霈F(xiàn)周圍神經(jīng)系統(tǒng)的疼痛加重。本周發(fā)表在《自然-通訊》上的一則研究確定了這種和溫度相關(guān)的疼痛背后的分子機(jī)制——與細(xì)胞的離子通道被改變有關(guān)。

Ingo Kurth和他的研究團(tuán)隊(duì)研究了一個(gè)歐洲家庭中患有寒冷加重疼痛癥三代人——包括一個(gè)6歲的女孩，她的父親，她的姑姑，她的姑姑的女兒，以及她的奶奶。同時(shí)對(duì)兩位家族成員進(jìn)行了全外顯子測(cè)序。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)特定的基因突變，這個(gè)突變導(dǎo)致鈉離子通道的改變，從而改變了感官神經(jīng)元的興奮性。通常情況下，人的感官神經(jīng)元在低溫時(shí)興奮性會(huì)降低，但是當(dāng)這個(gè)突變存在時(shí)，這些神經(jīng)元在寒冷環(huán)境中仍然會(huì)保持高度的興奮性。研究者認(rèn)為，這種感受疼痛的神經(jīng)元興奮度的增加會(huì)帶來(lái)更高的寒冷疼痛的敏感性。

這些研究成果和過(guò)去在嚙齒動(dòng)物中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符，也讓我們對(duì)于這種常見的疼痛異常有了進(jìn)一步的了解。

【2】光驅(qū)動(dòng)的一種微型柔性的游泳機(jī)器人

《科學(xué)報(bào)告》上報(bào)道了一種微型柔性游泳機(jī)器人，它用光驅(qū)動(dòng)和控制，不需要無(wú)線通訊設(shè)備和電池。作者指出這類遙控光驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)可以制造更小的機(jī)器人。

用于無(wú)線通訊的零件很復(fù)雜，所需的電子設(shè)備和能量存儲(chǔ)設(shè)備的大小限制了機(jī)器人微型化的程度。為了探索替代方法，田孝軍和他的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種微型柔性的游泳機(jī)器人，它接近2.6厘米長(zhǎng)，用對(duì)紫外線（UV）敏感的含有偶氮苯生色團(tuán)聚合物的薄膜制作。研究者演示，通過(guò)周期閃爍紫外線和白光，機(jī)器人的鞭毛會(huì)游動(dòng)，推動(dòng)機(jī)器人在充滿液體的玻璃管中前進(jìn)。他們也演示了用光信號(hào)控制機(jī)器人頭部的夾具，讓機(jī)器人攜帶貨物。

由于這種方法不需要電池、信息處理單元或者電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，作者相信這種設(shè)計(jì)能簡(jiǎn)化未來(lái)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)。

【3】神經(jīng)科學(xué)：人生早期對(duì)于語(yǔ)言的接觸對(duì)大腦會(huì)有持久的影響

本周發(fā)表在《自然-通訊》上的一則研究顯示，人生早期簡(jiǎn)單的接觸到的母語(yǔ)會(huì)影響在接下來(lái)的人生中，大腦如何處理來(lái)自第二語(yǔ)言的聲音。

在人生命的第一年，大腦十分適合通過(guò)感官收集和儲(chǔ)存關(guān)于世界的信息。在這段時(shí)間中，大腦會(huì)適應(yīng)一種特定語(yǔ)言的聲音并且建立起這些聲音相關(guān)的神經(jīng)元表征。不過(guò)，以前尚不清楚這些早期經(jīng)歷是否會(huì)對(duì)神經(jīng)元處理第二語(yǔ)言產(chǎn)生影響，亦或者產(chǎn)生什么影響。

通過(guò)功能磁共振成像掃描，Lara Pierce和她的同事們記錄了43個(gè)10歲到17歲之間的未成年人在聽到法語(yǔ)假詞（實(shí)際不存在的詞，但是發(fā)音規(guī)則符合法語(yǔ)）的詞，例如“vapagne”或者“chansette”時(shí)的大腦活動(dòng)，并且記錄這些未成年人在執(zhí)行工作記憶任務(wù)，當(dāng)聽到一個(gè)假詞被重復(fù)時(shí)，被試者需要做出反應(yīng)時(shí)的大腦活動(dòng)。他們測(cè)試了三組法語(yǔ)流利的兒童：第一組說(shuō)法語(yǔ)的兒童從來(lái)沒(méi)有接觸過(guò)漢語(yǔ)；第二組是華人兒童會(huì)說(shuō)流利的漢語(yǔ)和法語(yǔ)，而法語(yǔ)是第二語(yǔ)言；第三組是在嬰兒時(shí)期被法裔的父母收養(yǎng)的中國(guó)兒童，只會(huì)說(shuō)法語(yǔ)。

雖然這三組兒童執(zhí)行任務(wù)的能力同樣出色，大腦中被激活的部分在不同組之間有差異。在只會(huì)說(shuō)法語(yǔ)，從來(lái)沒(méi)有接觸過(guò)漢語(yǔ)的兒童中，所有被認(rèn)為和處理語(yǔ)言相關(guān)聲音的大腦部位都被激活了。然而，除了在三組兒童中都激活的腦區(qū)以外，兩組接觸過(guò)漢語(yǔ)的兒童的大腦中和認(rèn)知控制與注意力相關(guān)的部位也出現(xiàn)了激活的現(xiàn)象。

這些結(jié)果表明，在嬰兒時(shí)期接觸過(guò)漢語(yǔ)的兒童處理法語(yǔ)的方式和只說(shuō)法語(yǔ)的兒童不同。

【4】蛋白A20的抗凋亡/抗炎作用

泛素編輯酶A20的功能受損有助于發(fā)生各種不同的炎性綜合癥和自體免疫疾病，包括風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、多發(fā)性硬化、克羅恩氏病和牛皮癬。在這項(xiàng)研究中，Ingrid Wertz等人確定了A20的不同區(qū)域幫助調(diào)控炎癥和細(xì)胞死亡的分子機(jī)制。

【5】光遺傳學(xué)的復(fù)合效應(yīng)

作為探索通過(guò)遺傳方式定義的神經(jīng)回路在特定行為的執(zhí)行中所發(fā)揮的功能的一種特定工具，光遺傳學(xué)的發(fā)展近年來(lái)是神經(jīng)科學(xué)方面的一個(gè)引人矚目的領(lǐng)域。然而，這些研究當(dāng)中很多都沒(méi)有考慮到神經(jīng)回路的操縱對(duì)在不同功能中獨(dú)立發(fā)揮作用的其他下游回路產(chǎn)生間接效應(yīng)的可能性。在這項(xiàng)研究中，Bence ？lveczky及同事揭示了哺乳動(dòng)物和鳴禽的特定回路的瞬時(shí)失活何以會(huì)嚴(yán)重影響任務(wù)特定性反應(yīng)，這些反應(yīng)在同一腦區(qū)域永久性損傷之后是本該能夠自然恢復(fù)的。這表明，在解讀來(lái)自行為的瞬時(shí)回路操縱的數(shù)據(jù)時(shí)必須將更多的因素考慮進(jìn)去。

【6】小腸修復(fù)機(jī)制

通過(guò)小腸干細(xì)胞(ISC)活性的調(diào)控來(lái)支持正常小腸上皮維護(hù)的細(xì)胞信號(hào)已得到很好表征，但在損傷后ISC腔室的調(diào)控中所涉及的信號(hào)仍不清楚。Alan Hanash及同事發(fā)現(xiàn)，先天淋巴樣細(xì)胞在受傷后產(chǎn)生白介素-22 (IL-22)，來(lái)增加小鼠小腸細(xì)胞器的生長(zhǎng)。他們進(jìn)而顯示，重組IL-22在人類和小鼠細(xì)胞器中都能通過(guò)一個(gè)依賴于STAT3的通道、獨(dú)立于Paneth細(xì)胞(這類細(xì)胞提供ISC維護(hù)信號(hào))來(lái)促進(jìn)ISC擴(kuò)增。用IL-22治療還能增強(qiáng)ISC從小腸受傷的恢復(fù)。

【7】從古DNA推導(dǎo)出的選擇壓力

這項(xiàng)研究將古DNA用作觀察人類演化的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期(距今大約8500年前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在歐洲的出現(xiàn))的窗口。研究人員獲得了來(lái)自從公元前6500年到公元前300年的230個(gè) “西歐亞人” (West Eurasians)、包括來(lái)自26個(gè)新石器時(shí)代安納托利亞人的樣本的全基因組掃描數(shù)據(jù)，它們代表著來(lái)自東地中海的第一個(gè)全基因組古DNA。作者發(fā)現(xiàn)了與飲食、色素沉積和免疫相關(guān)的位點(diǎn)上的選擇證據(jù)。最強(qiáng)的選擇信號(hào)在負(fù)責(zé) “乳糖酶持久性”的等位基因上，這一發(fā)現(xiàn)支持以下觀點(diǎn)：可觀頻度的“乳糖酶持久性”只是過(guò)去4000年才在歐洲出現(xiàn)。

【8】學(xué)習(xí)過(guò)程中神經(jīng)序列的形成

神經(jīng)活動(dòng)的特定序列已在導(dǎo)航、復(fù)雜運(yùn)動(dòng)、記憶形成和其他行為中被觀察到，但仍不清楚它們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中是怎樣形成的。在這項(xiàng)研究中，Michale Fee及同事通過(guò)記錄來(lái)自幼鳥運(yùn)動(dòng)前區(qū)HVC的活動(dòng)來(lái)跟蹤在學(xué)習(xí)鳴叫的“音節(jié)”時(shí)神經(jīng)序列的形成。他們觀察到，“原始”音節(jié)形成的早，隨著學(xué)習(xí)過(guò)程的進(jìn)展，多個(gè)新的、高度分化的神經(jīng)序列從這一前體音節(jié)形成和出現(xiàn)。作者提出了一個(gè)機(jī)制模型，在其中多個(gè)神經(jīng)序列可從一個(gè)共同的前體序列的生長(zhǎng)和分解中形成。

【9】IDH突變體神經(jīng)膠質(zhì)瘤的表征

癌癥基因組測(cè)序研究在腦腫瘤和其他癌癥中識(shí)別出了頻發(fā)IDH突變。IDH突變體神經(jīng)膠質(zhì)瘤改變了 DNA甲基化狀況，如 “CpG island promoters”的超甲基化。在這項(xiàng)研究中，Brad Bernstein及同事發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)膠質(zhì)瘤中IDH1突變的效應(yīng)并不限于 “CpG islands”，對(duì)甲基化敏感的 “insulator CTCF”的結(jié)合點(diǎn)也被“超甲基化”了。神經(jīng)膠質(zhì)瘤致癌基因PDGFRA 附近一個(gè)CTCF邊界的破壞，使得一個(gè) “constitutive enhancer”能夠異常地接觸和活化它。因此，IDH突變能通過(guò)破壞染色體拓?fù)浜驮试S異常的基因調(diào)控相互作用來(lái)促進(jìn)神經(jīng)膠質(zhì)瘤的發(fā)生。

【10】宿主對(duì)流感病毒的抑制

Wendy Barclay及同事識(shí)別出了造成流感病毒的宿主范圍受到限制的一個(gè)以前不知道的因子。他們顯示，宿主蛋白ANP32A在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中充當(dāng)禽流感病毒聚合酶功能的一個(gè)物種屏障。重要的是，病毒蛋白PB2 (該蛋白使ANP32家族的蛋白能支持禽流感病毒聚合酶)的E627K突變已知與哺乳動(dòng)物禽流感病毒的毒性增強(qiáng)相關(guān)。

【11】結(jié)腸直腸腫瘤中的干細(xì)胞功能

Frederic de Sauvage 及同事以前在一些結(jié)腸直腸腫瘤中識(shí)別出了編碼Wnt調(diào)控因子R-spondins的基因所發(fā)生的轉(zhuǎn)位。在這項(xiàng)研究中他們顯示，這樣的腫瘤中R-spondin 3 (RSPO3)由抗體介導(dǎo)的抑制降低腫瘤生長(zhǎng)和促進(jìn)分化。這些效應(yīng)與跟干細(xì)胞功能相關(guān)的基因表達(dá)的降低有關(guān)。這項(xiàng)研究提出了以腫瘤內(nèi)的干細(xì)胞特性為目標(biāo)來(lái)治療結(jié)腸直腸腫瘤的可能性。

End

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來(lái)自：劉真合 > 《待分類》

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