自然杂志2012年4月-5月亮点研究简介

1.一种预测I型糖尿病发作的方法

Early window of diabetes determinism in NOD mice，dependent on the complement receptor CRIg， identified by noninvasive imaging

4月出版的《自然—免疫学》报道了一种预测I型糖尿病（T1D）发作的方法。T1D的研究模型采用的是非肥胖型糖尿病小鼠，但并非所有小鼠都会最终发展成末期糖尿病症状。Diane Mathis和同事使用了一种经过反复验证的磁共振成像技术来区分这些小鼠的糖尿病病情是否都发展为临床症状。利用该技术，他们还能估计出该病临床症状的发病时间。重要的是，他们注意到糖尿病的抗性与一种名为CRIg的受体有关：该受体通过巨噬细胞——一种免疫细胞的亚群——进行表达，对小鼠体内CRIg蛋白的控制可以降低糖尿病的发病率。因为磁共振成像技术能应用于人体，所以下一步可在高危病人身上使用这种方法，以检验其能否作为T1D的预测工具。

2.将线虫进食调控中矛盾感觉提示统一起来的一个中央触发回路的解剖研究

Dissecting a central flip-flop circuit that integrates contradictory sensory cues in C. elegans feeding regulation

进食行为是由环境提示和体内生理状态共同调控的。食欲通常会被食物宜人的气味（或外观）所增强，被某种不好的味道而破坏。现实中，动物能够同时探测到多个环境提示，但不清楚这些感觉输入是怎样被统一起来的，也不清楚调控进食行为的相应决定是怎样做出的。这里我们发现，线虫的进食行为可以被有吸引力的气味所促进，也可以被驱虫剂所抑制。通过识别对于由感官调节的进食调控来说是有缺陷的突变体，我们解剖了将两个矛盾的感觉输入统一起来并产生“双稳荷尔蒙输出”来调控进食行为的一个中央触发回路。由于进食调控对于动物生存来说具有根本性意义，所以我们猜测，在线虫中所发现的基本组织逻辑在不同门的生物中很可能是趋同的。

3.CYLD 通过使Akt去泛素化来负调控“转化生长因子-β-信号作用”

CYLD negatively regulates transforming growth factor-β-signalling via deubiquitinating Akt

肺受伤（不管是感染诱导的还是腐蚀性化学物质诱导的）启动一系列复杂的创伤愈合反应。如果失去控制，这些反应可能会导致纤维化肺病和功能丧失。因此，肺受伤的消退必须受到严格调控。严格控制肺受伤的消退所需的关键调控蛋白尚未发现。这里我们发现，“去泛素化酶”CYLD的丧失，导致在被肺炎链球菌感染后小鼠肺部纤维化的形成。CYLD通过以“依赖于Hsc70-互动蛋白的E3连接酶羧基端”的方式降低Smad3的稳定性，来抑制“转化生长因子-β-信号作用”，并防止肺部纤维化。而且，CYLD还通过使“K63-多泛素化Akt”去泛素化来降低Smad3的稳定性。我们所取得的这些结果综合在一起，揭示了CYLD在通过使Akt去泛素化来严格调控肺受伤的消退中和防止纤维化中所起的一个作用。这些研究成果也许可帮助为防止肺纤维化制定新的治疗策略。

4.最早已知空棘鱼头骨将“解剖学意义上的现代型空棘鱼”的范围延伸到了早泥盆纪

Earliest known coelacanth skull extends the range of anatomically modern coelacanths to the Early Devonian

空棘鱼以其演化上的保守性而知名，在“矛尾鱼”中所看到的身体构造可以追溯到中泥盆纪晚期的“重尾鱼”、Holopterygius和假设存在的“孔骨鱼”。然而，由于化石记录不全，这类鱼的早期历史不清楚。此前，早泥盆纪的惟一空棘鱼是来自澳大利亚的一个不完备的齿骨化石（始空棘鱼），它在空棘鱼内所处位置并不知道。这里我们报告了来自中国云南早泥盆世（晚布拉格期）地层的已知最早的空棘鱼头骨（云南孔骨鱼）。通过最大简约法、最大似然法和贝叶斯分析法确定，这种新发现的物种形式在演化树上比“重尾鱼”更近于树冠方向，或者说是它分类学上的姐妹种。它将“解剖学意义上的现代型空棘鱼”的年代范围延伸了大约1700万年。这一发现为“始空棘鱼”也可能是“解剖学意义上的现代型空棘鱼”的可能性提供了支持，并且为研究空棘鱼的迅速早期分化及随后的演化保守性提供了一个更精细的参照点。

5.一种癌症治疗药物可防止中风时神经细胞死亡

N-terminally cleaved Bcl-xL mediates ischemia-induced neuronal death

一种有杀死癌细胞作用的化学治疗药物可用来防止中风时的神经细胞死亡，4月的《自然—神经科学》上的一篇报告给出此结论。这种药物名为ABT-737，可引发程序性细胞死亡，因而常被用于肿瘤治疗。Elizabeth Jonas和同事在报告中称，在大脑血液供应暂时停止，比如局部缺血或者中风时，这种药物在一定控制下能够防止神经细胞死亡。该药物似乎通过干扰一种名为deltaN-Bcl-xL的促凋亡蛋白的作用来起到效果，deltaN-Bcl-xL在局部缺血时产生，其本身可引发程序性细胞死亡。研究人员目前还不清楚，为何这种药物能杀死肿瘤细胞却会在局部缺血的情况下保护神经细胞。但是，这项研究证明了Bcl-xL蛋白可以作为治疗中风的一种潜在标靶。

6.发现秀丽隐杆线虫应对氧浓度行为调节机制

Tonic signaling from O2 sensors sets neural circuit activity and behavioral state

4月在线发表于《自然—神经科学》的一项报告称发现了秀丽隐杆线虫应对环境中氧浓度变化的行为调节机制。这项研究帮助我们在了解动物的持续防御行为方面迈出重要的一步。对所有生物而言，每时每刻都有一大堆的环境信息需要应对，因此其感知系统会进化产生相应的适应机制以对大多数环境刺激作出快速反应或忽略某些刺激。一些有害刺激能在很长时间内被生物所记住，但是，人们目前还不完全了解控制这种持续反应的调节机制。在野外条件下，秀丽隐杆线虫有可能处于氧浓度变化差异很大的环境中。而在这样的环境下，这种线虫可以通过改变移动速度、方向，或者聚集起来共同降低氧浓度的方式应对高低不同的氧浓度。Mario De Bono和同事研究了线虫的氧气感知神经细胞，这种被称为“兴奋”传感器的神经细胞可以在氧气环境中持续产生应答。利用遗传学工具，他们发现了这种神经细胞中兴奋信号产生的分子机制以及兴奋信号是如何传递给下游神经细胞以引发短时或长时行为的。

7.一种可胶黏细胞膜的星形分子

Polyvalent choline phosphate as a universal biomembrane adhesive

《自然—材料学》的一项研究报告介绍了一种星形大分子可与哺乳动物细胞膜相结合，从而将细胞紧密相连。这种通用性细胞间胶黏材料或可用作组织密封材料和药物投递车。Donald Brooks和同事合成出超支化聚缩水甘油（HPG）——一种乙醇为重复结构单元的高分子——并用含有胆碱磷酸（CP）的化学基团加以修饰，该化学基团和存在于许多细菌和哺乳动物细胞膜内的磷脂酸胆碱（PC）的端部基团方向相反。研究人员发现含CP的高分子能够导致血液红细胞的凝聚成块，并且CP基团在整个分子中的密度越大，细胞的凝聚越强；而含有PC基团的高分子则能逆转这一过程。他们提出，PC基团和CP基团的这种结合力来源于两对氮磷原子对之间的静电作用。在用中国仓鼠试验后，研究人员还发现含CP高分子在细胞膜结合后会很快被仓鼠的卵巢细胞吸收掉。这意味着含CP高分子的这种通用胶黏性和吸收能力或可应用于治疗方面。

8.维生素E或对骨骼有害

Vitamin E decreases bone mass by stimulating osteoclast fusion

科学家在4月《自然—医学》上报告称，维生素E会刺激骨降解细胞的产生，从而导致骨质流失。在维生素E补充物被广泛使用的今天，这无疑给公众健康提了一个醒。骨强度一般是由骨形成细胞（又称为成骨细胞）和骨降解细胞（又称为蚀骨细胞）之间的平衡所决定，这两类细胞分别由各自的祖细胞融合而成。虽然像维生素D一类的脂溶性维生素在保持骨强度方面的作用已被研究清楚，但是人们对维生素E（或α—生育酚）的作用还不甚了了。早期研究所探讨的都是维生素E对骨骼的积极作用，并认为α—生育酚的抗氧化性影响着这种作用。Shu Takeda和同事却在报告中表示，他们在培育出缺乏α—生育酚转移蛋白的小鼠并对小鼠进行检查后发现，由于骨降解的减少，小鼠反而具有较高的骨质量。他们发现α—生育酚会通过引发生成蚀骨细胞所必需的一系列分子表达来刺激蚀骨细胞祖细胞的融合，而这与其抗氧化性没有任何关系。此外，如果采用目前许多人补充维生素E的方式来喂养健康小鼠和大鼠的话，这些实验鼠的骨质会流失，由此进一步表明此项发现与人体健康具有潜在关系。

9.一种可定制化学反应装置的3D打印技术

Integrated 3D-printed reactionware for chemical synthesis and analysis

5月《自然—化学》杂志介绍了一种可用于设计制造化学反应定制容器的3D打印技术。该技术通过数码方式控制订制实验室设备的设计、建造和操作过程并可让研究人员快速获得他们能想到的各种化学容器。Leroy Cronin等人使用一种相对低成本并配备有开源设计软件的的商用3D打印平台制造出一系列被他们称为“反应器皿”的装备。所使用的基本材料只是一种浴室密封胶，这是一种快速凝结的聚合物，而在打印过程中，一些额外的部件诸如观察窗或电极等可以加入其中。催化剂也可以被打印在反应器皿壁中以制造出可积极参与到化学反应中的反应装置，这一点是传统反应设备无法做到的。R. Daniel Johnson在评论文章中表示，“该研究创意的一个前景领域是利用3D打印可快速制造出采用其他方法无法很快得到的复杂反应装置系统”。