近期Nature杂志亮点研究盘点

　　本文中小编盘点了Nature杂志及子刊近一个月以来的精彩研究，请随小编一起来学习。

【1】人类遗传学：让寒冷刺骨的突变基因

在一个欧洲家族中，找到了一个单一的基因突变，这个基因突变让人从年纪很小的时候，就会因为寒冷出现周围神经系统的疼痛加重。本周发表在《自然-通讯》上的一则研究确定了这种和温度相关的疼痛背后的分子机制——与细胞的离子通道被改变有关。

Ingo Kurth和他的研究团队研究了一个欧洲家庭中患有寒冷加重疼痛症三代人——包括一个6岁的女孩，她的父亲，她的姑姑，她的姑姑的女儿，以及她的奶奶。同时对两位家族成员进行了全外显子测序。研究团队发现了一个特定的基因突变，这个突变导致钠离子通道的改变，从而改变了感官神经元的兴奋性。通常情况下，人的感官神经元在低温时兴奋性会降低，但是当这个突变存在时，这些神经元在寒冷环境中仍然会保持高度的兴奋性。研究者认为，这种感受疼痛的神经元兴奋度的增加会带来更高的寒冷疼痛的敏感性。

这些研究成果和过去在啮齿动物中的实验结果相符，也让我们对于这种常见的疼痛异常有了进一步的了解。

【2】光驱动的一种微型柔性的游泳机器人

《科学报告》上报道了一种微型柔性游泳机器人，它用光驱动和控制，不需要无线通讯设备和电池。作者指出这类遥控光驱动设计可以制造更小的机器人。

用于无线通讯的零件很复杂，所需的电子设备和能量存储设备的大小限制了机器人微型化的程度。为了探索替代方法，田孝军和他的团队设计了一种微型柔性的游泳机器人，它接近2.6厘米长，用对紫外线（UV）敏感的含有偶氮苯生色团聚合物的薄膜制作。研究者演示，通过周期闪烁紫外线和白光，机器人的鞭毛会游动，推动机器人在充满液体的玻璃管中前进。他们也演示了用光信号控制机器人头部的夹具，让机器人携带货物。

由于这种方法不需要电池、信息处理单元或者电机和传动机构，作者相信这种设计能简化未来机器人的结构。

【3】神经科学： 人生早期对于语言的接触对大脑会有持久的影响

本周发表在《自然-通讯》上的一则研究显示，人生早期简单的接触到的母语会影响在接下来的人生中，大脑如何处理来自第二语言的声音。

在人生命的第一年，大脑十分适合通过感官收集和储存关于世界的信息。在这段时间中，大脑会适应一种特定语言的声音并且建立起这些声音相关的神经元表征。不过，以前尚不清楚这些早期经历是否会对神经元处理第二语言产生影响，亦或者产生什么影响。

通过功能磁共振成像扫描，Lara Pierce和她的同事们记录了43个10岁到17岁之间的未成年人在听到法语假词（实际不存在的词，但是发音规则符合法语）的词，例如“vapagne”或者“chansette”时的大脑活动，并且记录这些未成年人在执行工作记忆任务，当听到一个假词被重复时，被试者需要做出反应时的大脑活动。他们测试了三组法语流利的儿童：第一组说法语的儿童从来没有接触过汉语；第二组是华人儿童会说流利的汉语和法语，而法语是第二语言；第三组是在婴儿时期被法裔的父母收养的中国儿童，只会说法语。

虽然这三组儿童执行任务的能力同样出色，大脑中被激活的部分在不同组之间有差异。在只会说法语，从来没有接触过汉语的儿童中，所有被认为和处理语言相关声音的大脑部位都被激活了。然而，除了在三组儿童中都激活的脑区以外，两组接触过汉语的儿童的大脑中和认知控制与注意力相关的部位也出现了激活的现象。

这些结果表明，在婴儿时期接触过汉语的儿童处理法语的方式和只说法语的儿童不同。

【4】蛋白A20的抗凋亡/抗炎作用

泛素编辑酶A20的功能受损有助于发生各种不同的炎性综合症和自体免疫疾病，包括风湿性关节炎、多发性硬化、克罗恩氏病和牛皮癣。在这项研究中，Ingrid Wertz等人确定了A20的不同区域帮助调控炎症和细胞死亡的分子机制。

【5】光遗传学的复合效应

作为探索通过遗传方式定义的神经回路在特定行为的执行中所发挥的功能的一种特定工具，光遗传学的发展近年来是神经科学方面的一个引人瞩目的领域。然而，这些研究当中很多都没有考虑到神经回路的操纵对在不同功能中独立发挥作用的其他下游回路产生间接效应的可能性。在这项研究中，Bence ？lveczky及同事揭示了哺乳动物和鸣禽的特定回路的瞬时失活何以会严重影响任务特定性反应，这些反应在同一脑区域永久性损伤之后是本该能够自然恢复的。这表明，在解读来自行为的瞬时回路操纵的数据时必须将更多的因素考虑进去。

【6】小肠修复机制

通过小肠干细胞(ISC)活性的调控来支持正常小肠上皮维护的细胞信号已得到很好表征，但在损伤后ISC腔室的调控中所涉及的信号仍不清楚。Alan Hanash及同事发现，先天淋巴样细胞在受伤后产生白介素-22 (IL-22)，来增加小鼠小肠细胞器的生长。他们进而显示，重组IL-22在人类和小鼠细胞器中都能通过一个依赖于STAT3的通道、独立于Paneth细胞(这类细胞提供ISC维护信号)来促进ISC扩增。用IL-22治疗还能增强ISC从小肠受伤的恢复。

【7】从古DNA推导出的选择压力

这项研究将古DNA用作观察人类演化的一个关键时期(距今大约8500年前农业生产在欧洲的出现)的窗口。研究人员获得了来自从公元前6500年到公元前300年的230个 “西欧亚人” (West Eurasians)、包括来自26个新石器时代安纳托利亚人的样本的全基因组扫描数据，它们代表着来自东地中海的第一个全基因组古DNA。作者发现了与饮食、色素沉积和免疫相关的位点上的选择证据。最强的选择信号在负责 “乳糖酶持久性”的等位基因上，这一发现支持以下观点：可观频度的“乳糖酶持久性”只是过去4000年才在欧洲出现。

【8】学习过程中神经序列的形成

神经活动的特定序列已在导航、复杂运动、记忆形成和其他行为中被观察到，但仍不清楚它们在学习过程中是怎样形成的。在这项研究中，Michale Fee及同事通过记录来自幼鸟运动前区HVC的活动来跟踪在学习鸣叫的“音节”时神经序列的形成。他们观察到，“原始”音节形成的早，随着学习过程的进展，多个新的、高度分化的神经序列从这一前体音节形成和出现。作者提出了一个机制模型，在其中多个神经序列可从一个共同的前体序列的生长和分解中形成。

【9】IDH突变体神经胶质瘤的表征

癌症基因组测序研究在脑肿瘤和其他癌症中识别出了频发IDH突变。IDH突变体神经胶质瘤改变了 DNA甲基化状况，如 “CpG island promoters”的超甲基化。在这项研究中，Brad Bernstein及同事发现，神经胶质瘤中IDH1突变的效应并不限于 “CpG islands”，对甲基化敏感的 “insulator CTCF”的结合点也被“超甲基化”了。神经胶质瘤致癌基因PDGFRA 附近一个CTCF边界的破坏，使得一个 “constitutive enhancer”能够异常地接触和活化它。因此，IDH突变能通过破坏染色体拓扑和允许异常的基因调控相互作用来促进神经胶质瘤的发生。

【10】宿主对流感病毒的抑制

Wendy Barclay及同事识别出了造成流感病毒的宿主范围受到限制的一个以前不知道的因子。他们显示，宿主蛋白ANP32A在哺乳动物细胞中充当禽流感病毒聚合酶功能的一个物种屏障。重要的是，病毒蛋白PB2 (该蛋白使ANP32家族的蛋白能支持禽流感病毒聚合酶)的E627K突变已知与哺乳动物禽流感病毒的毒性增强相关。

【11】结肠直肠肿瘤中的干细胞功能

Frederic de Sauvage 及同事以前在一些结肠直肠肿瘤中识别出了编码Wnt调控因子R-spondins的基因所发生的转位。在这项研究中他们显示，这样的肿瘤中R-spondin 3 (RSPO3)由抗体介导的抑制降低肿瘤生长和促进分化。这些效应与跟干细胞功能相关的基因表达的降低有关。这项研究提出了以肿瘤内的干细胞特性为目标来治疗结肠直肠肿瘤的可能性。

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