時(shí)間一直匆匆忙忙易逝，一眨眼八月份將要結(jié)束，在將要以往的八月里，Nature雜志又有什么亮點(diǎn)科學(xué)研究值得學(xué)習(xí)呢？我對(duì)相關(guān)文章開展了梳理，與大家一起學(xué)習(xí)！

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【1】Nature：例如綠茶、巧克力和果實(shí)等含有抗氧化劑的食材或會(huì)提升結(jié)直腸癌的患病風(fēng)險(xiǎn)

有一個(gè)長期性困惑醫(yī)生和護(hù)士的客觀事實(shí)，那便是結(jié)腸的癌病十分少見，而結(jié)直腸癌卻十分普遍，結(jié)直腸是緊鄰結(jié)腸的一個(gè)十分小的人體器官，另外結(jié)直腸癌也是引起病人因癌病身亡的關(guān)鍵緣故之一，那麼結(jié)直腸機(jī)構(gòu)為什么會(huì)出現(xiàn)癌病呢？為了更好地回應(yīng)這一難題，前不久，一項(xiàng)發(fā)表在國際性雜志Nature上的調(diào)查報(bào)告中，來源于耶路撒冷希伯來大學(xué)等組織 的專家根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，癌病突然變化也許自身并并不是一件錯(cuò)事，事實(shí)上，在例如腸胃等特殊的微自然環(huán)境中，這種突然變化事實(shí)上能協(xié)助人體抵擋癌病，而并并不是外擴(kuò)散癌病，殊不知，假如腸道微生物組可以造成很多新陳代謝物質(zhì)得話，就例如在一些特殊病菌和例如綠茶和熱可可中發(fā)覺的含有抗氧化劑的食材，那麼其就能變成一種非常合適基因變異的自然環(huán)境，并能加快癌病的生長發(fā)育。

文章內(nèi)容中，當(dāng)科學(xué)研究工作人員具體分析消化道癌病時(shí)，她們會(huì)注意到腸道微生物組，另外還會(huì)繼續(xù)發(fā)覺為什么僅有2%的癌病會(huì)出現(xiàn)在結(jié)腸中，而達(dá)到98%的癌病則會(huì)產(chǎn)生在乙狀結(jié)腸中，這二種人體器官的一個(gè)最關(guān)鍵的差別便是其帶上腸菌的水準(zhǔn)，結(jié)腸中的有益菌水準(zhǔn)較低，而乙狀結(jié)腸中的有益菌水準(zhǔn)則較高，因而專家剛開始愈來愈關(guān)心腸道微生物組到人體身心健康中飾演的重要人物角色，其不僅有主動(dòng)性的功效，但在一些狀況下也會(huì)推動(dòng)病癥的產(chǎn)生。

【2】Nature：讓新冠病毒刺突蛋白保持在融合前構(gòu)象設(shè)計(jì)出新型mRNA疫苗

在一項(xiàng)新的研究中，美國第一個(gè)進(jìn)入人體試驗(yàn)的SARS-CoV-2實(shí)驗(yàn)性mRNA疫苗在一種經(jīng)過精心改造的刺突蛋白的幫助下，已被證實(shí)能引起中和抗體和有益的T細(xì)胞反應(yīng)。相關(guān)研究結(jié)果于2020年8月5日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“SARS-CoV-2 mRNA vaccine design enabled by prototype pathogen preparedness”。這種稱為mRNA-1273的疫苗是由美國國家衛(wèi)生研究院（NIH）和生物技術(shù)公司Moderna合作開發(fā)的。這項(xiàng)關(guān)于這種近期進(jìn)入III期人體臨床試驗(yàn)的Moderna-NIH疫苗的最新研究描述了在小鼠體內(nèi)的臨床前研究結(jié)果和由美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)對(duì)這種刺突蛋白進(jìn)行的重要基因改造。

這篇論文的一部分描述了讓SARS-CoV-2與宿主細(xì)胞融合并感染它的刺突蛋白保持穩(wěn)定。早期對(duì)冠狀病毒的研究對(duì)于從病毒基因組測序到人體疫苗測試的最快進(jìn)展至關(guān)重要，這只需要66天。研究者表示，有幾件事是快速開發(fā)疫苗的關(guān)鍵，包括了解刺突蛋白的精確原子水平結(jié)構(gòu)和如何讓它保持穩(wěn)定。盡管這一切發(fā)生得很快，但由于多年的早期研究，這種疫苗開發(fā)是可能的。

【3】Nature：揭秘鈉離子控制線粒體呼吸鏈中缺氧信號(hào)的分子機(jī)制

近日，一項(xiàng)刊登在國際雜志Nature上的研究報(bào)告中，來自西班牙馬德里的國立心血管病研究中心等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究揭示了在缺氧早期階段（組織中氧氣的急性減少）機(jī)體活性氧（ROS）產(chǎn)生量增加的分子機(jī)制，相關(guān)研究結(jié)果代表了細(xì)胞生理學(xué)研究上的一大進(jìn)展，未來研究者或能以本文研究結(jié)果為基礎(chǔ)開發(fā)治療缺氧扮演關(guān)鍵作用的多種疾病，比如中風(fēng)和心臟病發(fā)作等。

在大部分真核細(xì)胞中，能量都是通過線粒體的氧化磷酸化系統(tǒng)（OXPHOS）中消耗的氧氣所產(chǎn)生的，OXPHOS系統(tǒng)消耗的氧氣就能夠產(chǎn)生活性氧，直到最近研究人員才發(fā)現(xiàn)活性氧或許具有代謝毒性；然而我們都知道，當(dāng)活性氧少量產(chǎn)生時(shí)，其就會(huì)扮演一種特殊信號(hào)誘發(fā)細(xì)胞適應(yīng)性，機(jī)體中氧氣濃度的下降則會(huì)誘發(fā)活性氧的快速產(chǎn)生，從而就會(huì)開啟細(xì)胞對(duì)氧氣缺乏的適應(yīng)性反應(yīng)，細(xì)胞應(yīng)對(duì)持續(xù)性缺氧的分子機(jī)制這一研究獲得了2019年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)；這種缺氧的長期反應(yīng)是由低氧誘導(dǎo)性因子（HIF）所介導(dǎo)的，但機(jī)體有著快速的方法來對(duì)不依賴于HIF的缺氧狀況產(chǎn)生反應(yīng)，同時(shí)是由活性氧所介導(dǎo)的，目前研究人員并不清楚在缺氧早期階段活性氧產(chǎn)量增加的具體分子機(jī)制，但本文研究就提出了重要的見解。

【4】Nature：揭示關(guān)鍵分子HDAC3控制機(jī)體炎癥陰陽兩面的分子機(jī)理

近日，一項(xiàng)刊登在國際雜志Nature上的研究報(bào)告中，來自賓夕法尼亞大學(xué)佩雷爾曼醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家們通過研究發(fā)現(xiàn)，一種名為組蛋白脫乙?；?/span>3（HDAC3，histone deacetylase 3）的特殊蛋白或能作為機(jī)體免疫系統(tǒng)應(yīng)對(duì)感染的炎癥反應(yīng)的協(xié)調(diào)子；利用特殊培養(yǎng)的細(xì)胞和小型動(dòng)物模型進(jìn)行研究后，研究者發(fā)現(xiàn)，HDAC3或許直接參與到了殺滅有害病原體制劑的產(chǎn)生，以及維持機(jī)體體內(nèi)穩(wěn)態(tài)的過程中去；目前一部分方法正在被檢測是否能抵御癌癥和有害的炎癥，比如敗血癥等，而諸如HDAC3的靶向性分子實(shí)際上會(huì)產(chǎn)生意想不到的致命性后果。

醫(yī)學(xué)博士Mitchell A. Lazar表示，我們的研究結(jié)果表明，HDAC3或許是機(jī)體先天性免疫反應(yīng)的關(guān)鍵，因?yàn)槠溆兄庩杻擅?，即既能誘發(fā)炎癥又能減緩炎癥發(fā)生。既然我們了解了這一點(diǎn)，如今就應(yīng)該更加清楚當(dāng)進(jìn)行藥物測試及用來對(duì)抗?jié)撛谥旅匝装Y時(shí)，我們需要靶向針對(duì)什么。炎癥是機(jī)體先天性免疫系統(tǒng)所采用的一種高度復(fù)雜的防御性機(jī)制，也就是說，其是一個(gè)人與生俱來的東西，而不是像機(jī)體免疫系統(tǒng)的其它部分是從后天獲得的；盡管炎癥是以機(jī)體出現(xiàn)腫脹為主要特征，但其也包括血流和血管通透性的改變，以及白細(xì)胞的遷移；如果調(diào)節(jié)得當(dāng)?shù)脑挘装Y反應(yīng)會(huì)迅速準(zhǔn)確地定位并消除潛在危險(xiǎn)，隨后機(jī)體就會(huì)進(jìn)入抗炎性過程，幫助移除損傷的組織以便機(jī)體開始愈合和修復(fù)。

【5】Nature：新發(fā)現(xiàn)！機(jī)體感染病原體之前 腸道微生物或會(huì)塑造機(jī)體多種抗體的產(chǎn)生！

B細(xì)胞是一種能發(fā)育產(chǎn)生抗體的白細(xì)胞，其所產(chǎn)生的抗體/免疫球蛋白能與有害的外來顆粒（病毒或致病菌等）結(jié)合并阻斷其對(duì)宿主的入侵及對(duì)機(jī)體細(xì)胞的感染，每一個(gè)B細(xì)胞都會(huì)攜帶單一的B細(xì)胞受體（BCR）其能幫助確定所結(jié)合的外源性物質(zhì)，這就好像每個(gè)鎖子能接受一個(gè)不同的鑰匙一樣。機(jī)體中擁有數(shù)百萬個(gè)攜帶不同受體的B細(xì)胞，B細(xì)胞的巨大多樣性源于編碼受體基因的重新排列，所以每個(gè)B細(xì)胞表面的受體都會(huì)略有不同，從而就會(huì)使其能夠識(shí)別數(shù)十億種不同的有害性分子；此外，腸道微生物還能誘發(fā)這些B細(xì)胞群體的擴(kuò)張和抗體的產(chǎn)生，但直到現(xiàn)在，研究人員并不清楚是否這是一個(gè)隨機(jī)的過程，還是腸道微生物的分子自身影響了結(jié)果。

近日，一項(xiàng)刊登在國際雜志Nature上的研究報(bào)告中，來自伯爾尼大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究分析了該系統(tǒng)中編碼抗體產(chǎn)生的數(shù)十億個(gè)基因的表達(dá)情況，該系統(tǒng)能讓科學(xué)家們了解基因?qū)蝹€(gè)良性腸道微生物的反應(yīng)。腸道內(nèi)生存的良性微生物的數(shù)量與體內(nèi)的細(xì)胞數(shù)量大致相同，大部分細(xì)菌都會(huì)停留在腸道內(nèi)而無法穿透機(jī)體組織，但不幸的是，腸道菌群的有些滲透過程是無法避免的，因?yàn)槟c道僅僅擁有一層細(xì)胞，其能將我們吸收食物營養(yǎng)所需要的血管與血管內(nèi)部分開/隔絕開。

圖片來源：Ella Maru Studio

【6】Nature：ENCODE獲重大進(jìn)展！科學(xué)家成功繪制出調(diào)節(jié)基因表達(dá)的分子元件的完整目錄！

近日，一項(xiàng)刊登在國際雜志Nature上的研究報(bào)告中，來自美國能源部勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究成功繪制出了調(diào)節(jié)基因表達(dá)的分子元素/元件的完整目錄。研究者表示，這項(xiàng)歷時(shí)17年的研究計(jì)劃如今繪制出了一份詳細(xì)的基因組圖譜，其能夠揭示成千上萬個(gè)潛在的基因調(diào)控區(qū)域的位置，這一資源未來或?qū)椭腥祟惿飳W(xué)的研究向前發(fā)展。

在人類基因組的30億個(gè)堿基對(duì)中，僅有2%的堿基能夠編碼構(gòu)建和維持機(jī)體功能的蛋白質(zhì)，另外98%的基因組中則蘊(yùn)藏著潛在的基因調(diào)控區(qū)域，這些序列能夠?yàn)榧?xì)胞提供所需要的指令和工具來將蛋白質(zhì)配方轉(zhuǎn)換成為一種極其復(fù)雜的生物體，盡管非常重要且具有一定的普遍性，但目前研究人員對(duì)非編碼基因區(qū)域的研究明顯少于對(duì)基因編碼區(qū)域的研究，部分原因可能是科學(xué)家們?cè)谘芯糠蔷幋a區(qū)域上存在一定困難。

【7】Nature：如何通過輕松按下代謝開關(guān)就能有效減緩腫瘤的生長和進(jìn)展？

近日，一項(xiàng)刊登在國際雜志Nature上的研究報(bào)告中，來自加利福尼亞大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究發(fā)現(xiàn)，名為絲氨酸軟脂酰轉(zhuǎn)移酶（SPT，serine palmitoyl-transferase）的酶類或能作為一種代謝反應(yīng)開關(guān)來抑制腫瘤的生長。通過限制膳食氨基酸絲氨酸和甘氨酸，或藥理學(xué)靶向作用絲氨酸合成酶類—磷酸甘油酸脫氫酶，研究人員就能誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生一種毒性脂質(zhì)從而減緩小鼠機(jī)體中腫瘤的進(jìn)展，后期研究人員還需要深入研究來確定這一方法是否能轉(zhuǎn)化到臨床患者中去。

在過去10年里，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，從動(dòng)物性飲食中移除絲氨酸和甘氨酸或能減緩某些腫瘤的生長，然而大部分的研究人員重點(diǎn)研究了這些飲食如何影響DNA的表觀遺傳學(xué)、DNA代謝和抗氧化活性，然而本文中，研究人員識(shí)別出了干預(yù)措施對(duì)腫瘤脂質(zhì)所產(chǎn)生的明顯影響效應(yīng)，尤其是細(xì)胞表面發(fā)現(xiàn)的腫瘤脂質(zhì)。研究者Christian Metallo教授說道，本文研究強(qiáng)調(diào)了代謝的復(fù)雜性，以及當(dāng)考慮使用代謝療法時(shí)理解跨越多種不同生化通路的生理學(xué)特性的重要性。

【8】Nature：科學(xué)家揭示新冠病毒刺突蛋白在完整病毒顆粒上的結(jié)構(gòu)和分布

新型冠狀病毒SARS-CoV-2屬于β冠狀病毒屬，是一種包膜病毒，含有較大的由核衣殼蛋白（N）包裹的正義RNA基因組。三個(gè)跨膜蛋白被整入病毒脂質(zhì)包膜：刺突蛋白（S）和兩個(gè)較小的蛋白，即膜蛋白（M）和包膜蛋白（E）。當(dāng)通過低溫電鏡（cryo-EM）成像時(shí)，β冠狀病毒呈近似球形顆粒，直徑在100納米上下浮動(dòng)，內(nèi)含致密的病毒質(zhì)（viroplasm），由突脂質(zhì)雙層包圍著，S蛋白三聚體（下稱S三聚體）從脂質(zhì)雙層中突出。SARS-CoV-2的S三聚體結(jié)合到靶細(xì)胞表面上的受體ACE2，并介導(dǎo)隨后的病毒攝取和融合。在這樣做的過程中，S蛋白經(jīng)歷了顯著的結(jié)構(gòu)重排，從融合前的構(gòu)象切換到融合后的構(gòu)象。S蛋白融合前和融合后的整體結(jié)構(gòu)在冠狀病毒中是非常保守的。

在感染過程中，冠狀病毒廣泛地重塑細(xì)胞的內(nèi)部膜結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生病毒復(fù)制細(xì)胞器以便在其中進(jìn)行病毒復(fù)制。S蛋白，連同蛋白M和E，被插入到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）的膜中，并被運(yùn)送到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體中間區(qū)室（ER Golgi intermediate compartment， ERGIC）。封裝的基因組出芽到ERGIC中以形成病毒顆粒，隨后將病毒顆粒運(yùn)送到質(zhì)膜并釋放出去。S蛋白是通過先在S1/S2位點(diǎn)隨后在S2'位點(diǎn)進(jìn)行蛋白酶切割，從而為膜融合做好準(zhǔn)備。

【9】Nature：自閉癥研究新成果！揭秘基因突變修飾自閉癥患者社會(huì)行為的分子機(jī)制！

近日，一篇發(fā)表在國際雜志Nature上的研究報(bào)告中，來自巴塞爾大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究發(fā)現(xiàn)了遺傳改變與自閉癥相關(guān)的社會(huì)障礙之間的新型關(guān)聯(lián)，即一種名為神經(jīng)連接蛋白3（neuroligin-3）基因突變會(huì)降低機(jī)體催產(chǎn)素的作用；文章中，研究者報(bào)道了一種療法或能促使自閉癥患者的社會(huì)行為正?；?，如今他們已經(jīng)在動(dòng)物模型中實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的結(jié)果。

自閉癥患者的數(shù)量約占總?cè)丝诘?/span>1%，患者的特征主要表現(xiàn)為交流方式的改變、重復(fù)性的行為及社交困難，多種遺傳性因素都會(huì)參與到自閉癥的發(fā)生中，目前研究人員已經(jīng)識(shí)別出了數(shù)百個(gè)與自閉癥發(fā)生相關(guān)的基因，其中就包括編碼突觸粘附分子神經(jīng)連接蛋白3的基因，目前研究人員并不清楚為何大量的遺傳改變與自閉癥癥狀發(fā)生相關(guān)，而這一點(diǎn)也是研究人員開發(fā)新型自閉癥療法所面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。

【10】Nature深度解讀！揭秘缺乏營養(yǎng)的饑餓細(xì)胞回收細(xì)胞內(nèi)部組分的分子機(jī)制！

細(xì)胞就像是一座城市的概念是生物學(xué)中的常見介紹，這會(huì)讓人將細(xì)胞中的細(xì)胞器描繪為發(fā)電廠、工廠等，就好比是一座城市，這些結(jié)構(gòu)的建設(shè)和運(yùn)行也都需要大量的資源，當(dāng)資源匱乏時(shí)，細(xì)胞內(nèi)部的成分就必須被回收，從而提供必要的元件，尤其是氨基酸來維持細(xì)胞的基本功能。但當(dāng)細(xì)胞處于饑餓狀態(tài)下其又是決定該回收什么呢？一種普遍的假說認(rèn)為，饑餓的細(xì)胞更傾向于通過自噬過程來回收核糖體，自噬是一種大量降解蛋白質(zhì)的過程。

近日，一項(xiàng)刊登在國際雜志Nature上題為“Systematic quantitative analysis of ribosome inventory during nutrient stress”的研究報(bào)告中，來自哈佛醫(yī)學(xué)院的研究人員就系統(tǒng)性地調(diào)查了正常和營養(yǎng)匱乏的細(xì)胞中的整個(gè)蛋白質(zhì)景觀，從而確定哪些蛋白質(zhì)和細(xì)胞器能被自噬過程所降解；研究結(jié)果表明，與預(yù)期相反，核糖體并沒有優(yōu)先通過自噬過程被回收，而是有少量其它細(xì)胞器，尤其是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的一部分會(huì)被降解。

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