時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雜志又有什么亮點科學(xué)研究值得學(xué)習(xí)呢？我對相關(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、巧克力和果實等含有抗氧化劑的食材或會提升結(jié)直腸癌的患病風(fēng)險

有一個長期性困惑醫(yī)生和護(hù)士的客觀事實，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)直腸機構(gòu)為什么會出現(xiàn)癌病呢？為了更好地回應(yīng)這一難題，前不久，一項發(fā)表在國際性雜志Nature上的調(diào)查報告中，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事，事實上，在例如腸胃等特殊的微自然環(huán)境中，這種突然變化事實上能協(xié)助人體抵擋癌病，而并并不是外擴散癌病，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，她們會注意到腸道微生物組，另外還會繼續(xù)發(fā)覺為什么僅有2%的癌病會出現(xiàn)在結(jié)腸中，而達(dá)到98%的癌病則會產(chǎn)生在乙狀結(jié)腸中，這二種人體器官的一個最關(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，其不僅有主動性的功效，但在一些狀況下也會推動病癥的產(chǎn)生。

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

在一項新的研究中，美國第一個進(jìn)入人體試驗的SARS-CoV-2實驗性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。這項關(guān)于這種近期進(jìn)入III期人體臨床試驗的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)奧斯汀分校的一個研究團(tuán)隊對這種刺突蛋白進(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。早期對冠狀病毒的研究對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的分子機制

近日，一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中，來自西班牙馬德里的國立心血管病研究中心等機構(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）機體活性氧（ROS）產(chǎn)生量增加的分子機制，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，其就會扮演一種特殊信號誘發(fā)細(xì)胞適應(yīng)性，機體中氧氣濃度的下降則會誘發(fā)活性氧的快速產(chǎn)生，從而就會開啟細(xì)胞對氧氣缺乏的適應(yīng)性反應(yīng)，細(xì)胞應(yīng)對持續(xù)性缺氧的分子機制這一研究獲得了2019年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎；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，但機體有著快速的方法來對不依賴于HIF的缺氧狀況產(chǎn)生反應(yīng)，同時是由活性氧所介導(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控制機體炎癥陰陽兩面的分子機理

近日，一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中，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酰基酶3（HDAC3，histone deacetylase 3）的特殊蛋白或能作為機體免疫系統(tǒng)應(yīng)對感染的炎癥反應(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的靶向性分子實際上會產(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或許是機體先天性免疫反應(yīng)的關(guān)鍵，因為其有著陰陽兩面，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，如今就應(yīng)該更加清楚當(dāng)進(jìn)行藥物測試及用來對抗?jié)撛谥旅匝装Y時，我們需要靶向針對什么。炎癥是機體先天性免疫系統(tǒng)所采用的一種高度復(fù)雜的防御性機制，也就是說，其是一個人與生俱來的東西，而不是像機體免疫系統(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?，炎癥反應(yīng)會迅速準(zhǔn)確地定位并消除潛在危險，隨后機體就會進(jìn)入抗炎性過程，幫助移除損傷的組織以便機體開始愈合和修復(fù)。

【5】Nature：新發(fā)現(xiàn)！機體感染病原體之前 腸道微生物或會塑造機體多種抗體的產(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)合并阻斷其對宿主的入侵及對機體細(xì)胞的感染，每一個B細(xì)胞都會攜帶單一的B細(xì)胞受體（BCR）其能幫助確定所結(jié)合的外源性物質(zhì)，這就好像每個鎖子能接受一個不同的鑰匙一樣。機體中擁有數(shù)百萬個攜帶不同受體的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B細(xì)胞表面的受體都會略有不同，從而就會使其能夠識別數(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隨機的過程，還是腸道微生物的分子自身影響了結(jié)果。

近日，一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中，來自伯爾尼大學(xué)等機構(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€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)菌都會停留在腸道內(nèi)而無法穿透機體組織，但不幸的是，腸道菌群的有些滲透過程是無法避免的，因為腸道僅僅擁有一層細(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，一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中，來自美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室等機構(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，這項歷時17年的研究計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30億個堿基對中，僅有2%的堿基能夠編碼構(gòu)建和維持機體功能的蛋白質(zhì)，另外98%的基因組中則蘊藏著潛在的基因調(diào)控區(qū)域，這些序列能夠為細(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，但目前研究人員對非編碼基因區(qū)域的研究明顯少于對基因編碼區(qū)域的研究，部分原因可能是科學(xué)家們在研究非編碼區(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，一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中，來自加利福尼亞大學(xué)等機構(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，研究人員識別出了干預(yù)措施對腫瘤脂質(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，本文研究強調(diào)了代謝的復(fù)雜性，以及當(dāng)考慮使用代謝療法時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。三個跨膜蛋白被整入病毒脂質(zhì)包膜：刺突蛋白（S）和兩個較小的蛋白，即膜蛋白（M）和包膜蛋白（E）。當(dāng)通過低溫電鏡（cryo-EM）成像時，β冠狀病毒呈近似球形顆粒，直徑在100納米上下浮動，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，隨后將病毒顆粒運送到質(zhì)膜并釋放出去。S蛋白是通過先在S1/S2位點隨后在S2'位點進(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行為的分子機制！

近日，一篇發(fā)表在國際雜志Nature上的研究報告中，來自巴塞爾大學(xué)等機構(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）基因突變會降低機體催產(chǎn)素的作用；文章中，研究者報道了一種療法或能促使自閉癥患者的社會行為正常化，如今他們已經(jīng)在動物模型中實現(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參與到自閉癥的發(fā)生中，目前研究人員已經(jīng)識別出了數(shù)百個與自閉癥發(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)和運行也都需要大量的資源，當(dāng)資源匱乏時，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，一項刊登在國際雜志Nature上題為“Systematic quantitative analysis of ribosome inventory during nutrient stress”的研究報告中，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)的一部分會被降解。

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