2014年08月07日《自然》杂志精选

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封面故事：生成纯结构无缺陷单壁碳纳米管的一种方法
Controlled synthesis of single-chirality carbon nanotubes
单壁碳纳米管(SWCNTs)的电子性质对其精确结构特别敏感。为了充分发挥它们的技术潜力，需要只含一种SWCNT类型的样本。 Juan Ramon Sanchez-Valencia等人将合成化学与材料工程相结合建立了一个方法，该方法经进一步优化有可能为基于纳米管的材料在光探测器、光伏电池、场效应晶体管和传感器方面的应用提供一条途径。他们采用一个“表面催化环化脱氢”反应来折叠沉积在一个Pt(111)表面上的合理设计的前体分子，以生成“端帽”(end caps)，后者充当无缺陷的、结构纯粹的SWCNT的生长所需的“种子”。该方法只要求适度的温度，与今天的互补性金属氧化物半导体技术完全相匹配。封面：Konstantin Amsharov。（doi: 10.1038/nature13607 & doi: 10.1038/512030a）
植物生产力对气候的反应
Convergence of terrestrial plant production across global climate gradients
净初级生产受到温度和降水的影响，但这是对植物代谢的一个直接效应、还是由生长季长度和植物生物质的变化所介导的一个间接生态效应？在这项研究中，Sean Michaletz等人建立了一个代谢比例理论，来测试直接和间接气候效应的相对重要性。通过将他们的模型应用到关于植物生产力的一个全球数据集，本文作者得出结论认为，间接效应能够解释气候对生产力的影响。温度和水分供应在局部尺度上是植物生理和生态系统代谢的基本驱动因素，但在全球尺度上气候通过植物年龄和林分生物质(该指标主要由植物最大尺寸驱动)间接影响净初级生产。（doi: 10.1038/nature13470）
“沙立度胺”的双重作用机制
Structure of the DDB1–CRBN E3 ubiquitin ligase in complex with thalidomide
1957年作为一种温和的镇静剂在欧洲推出的“沙立度胺”，过去被广泛用来防止孕妇晨吐。这导致数以千计有多种缺陷的儿童出生，该药物也在1962年被撤出市场。自那时以来，“沙立度胺”及其衍生物成为癌症“多发性骨髓瘤”及与之相关的疾病“5q-发育异常”的有效治疗药物。“沙立度胺”的主要致畸目标是cereblon(CRBN)，后者是E3泛素连接酶复合物CUL4–RBX1–DDB1–CRBN(CRL4CRBN)的构成部分。在这篇论文中，Nicolas Thomä及同事发表了与“沙立度胺”相结合以及与相关药物“来那度胺”和“泊马度胺”相结合的DDB1–CRBN E3泛素连接酶的晶体结构。该结构确立了决定CRBN的对映选择性作用的分子机制。进一步的结构-功能分析显示，这些药物具有双重功能：干扰某些细胞基质与E3连接酶的结合，但促进其他细胞基质的结合，从而调制细胞蛋白的降解。（doi: 10.1038/nature13527）
牙齿发育随时间发生的变化
Replaying evolutionary transitions from the dental fossil record
演化传统上呈现为一系列成年形态，反映它们随时间所发生的变化，而牙齿则经常是古生物学家可以利用的最好(或惟一)证据。牙齿特征因此被广泛用来确定化石物种的相关性。现在， Jukka Jernvall及同事采用发育生物学方法来重现啮齿类动物牙齿过去5000万年的演化。不能产生形态发生素“外异蛋白”的小鼠有非常一般化的牙齿。向突变牙齿外植体中添加少量“外异蛋白”，会重现啮齿类动物牙齿的形态随时间推移已知所发生的变化。作者建立了一个关于牙齿发育的计算模型，该模型有一个界面 (ToothMaker)，它为弄清物种之间的关系提供了一个新工具。（doi: 10.1038/nature13613 & doi: 10.1038/nature13651）
由质子提供动力的锌转运
Visualizing the kinetic power stroke that drives proton-coupled zinc(II) transport
大肠杆菌膜蛋白YiiP是一种驱动Zn(ii)外流的质子耦合的转运蛋白。哺乳动物同源物负责将锌封存到分泌小泡内，从而在神经传输和荷尔蒙分泌中起重要作用。这篇论文报告，X-射线介导的羟基自由基标记和质谱方法被用来研究YiiP在毫秒时间框架内的转运循环。锌与YiiP的结合被发现在一个跨膜螺旋中触发协同的构形变化，将该跨膜蛋白的胞质侧的一个憎水性“门”关闭，并将该蛋白从朝向细胞内的构形转变为朝向细胞外的构形。然后，该锌离子被释放进细胞外空间，转运循环可以重新开始。（doi:10.1038/nature13382）
与由MYC驱动的癌症相关联的一个RNA
PVT1 dependence in cancer with MYC copy-number increase
很多癌细胞都携带多余版本的染色体区域8q24.21，包括MYC 致癌基因。现在，Anindya Bagchi 及同事对一个附近的长非编码RNA基因PVT1(该基因倾向于被共放大)的功能进行了研究。他们通过基因工程小鼠模型发现，PVT1的过度表达因8q24.21的放大而促成高水平的MYC，同时也促成由MYC驱动的肿瘤发生。MYC和PVT1水平在人类肿瘤中也是相互关联的，说明二者之间存在类似的合作。作者提出，以PVT1为目标也许能提供一个不同的治疗策略。（doi: 10.1038/nature13311）
骨髓增生型肿瘤的发病机制
Neuropathy of haematopoietic stem cell niche is essential for myeloproliferative neoplasms
干细胞龛最近被认为是一个致癌单元和癌症干细胞调控中的一个重要元素。Simón Méndez-Ferrer及同事在这项研究中显示，骨髓增生型肿瘤患者的骨髓微环境中的神经巢蛋白阳性间充质干细胞(MSCs)的交感神经支配被降低。这种“去神经”作用导致MSC数量减少和突变造血干细胞(HSC)数量增加。当神经巢蛋白阳性MSCs的交感神经调控被神经保护药物恢复时，突变HSC数量的增加被阻止。（doi: 10.1038/nature13383）
早期HIV-1病毒库的形成
Rapid seeding of the viral reservoir prior to SIV viraemia in rhesus monkeys
病毒感染库(抗病毒药物对其无可奈何)是根除“1-型人免疫缺陷病毒”(HIV-1)的相关工作所面临的一个严重障碍。Dan Barouch及同事在一个猴子模型中对这些库的形成时机进行了研究。他们发现，在恒河猴感染“猿免疫缺陷病毒”之后最早三天内、在病毒血症产生之前所进行的抗病毒治疗未能防止病毒库的形成，当药物治疗中断时病毒最终会反弹。（doi: 10.1038/nature13594 & doi: 10.1038/nature13647）
结肠直肠癌的转录组特点
Putative cis-regulatory drivers in colorectal cancer
这篇论文对与结肠直肠癌的肿瘤发生相关的调控环境中的转录组改变和变化做了一个全面综述。通过对来自结肠直肠癌患者的103个相匹配的肿瘤和正常结肠粘膜样本进行RNA测序和对等位基因特异性表达进行研究，本文作者发现，生殖系基因型仍然是肿瘤中的等位基因表达的重要决定因素，同时他们也识别出在结肠直肠癌中有过多体细胞顺式调控效应的71个基因，这说明它们起癌症驱动因子的作用。他们识别出了新的“表达量化性状位点”(eQTLs)，其中36%是结肠直肠癌独有的。另有证据表明，肿瘤特异性eQTL基因构成来自生殖系的癌症调控驱动因子。（doi: 10.1038/nature13602 & doi: 10.1038/nature13649）
一个Iax-型超新星的前体星
A luminous, blue progenitor system for the type Iax supernova 2012Z
SN 2012Z (2012年1月29日在“Lick Observatory Supernova Search”研究项目中被发现)是一个Iax-型超新星。这类超新星有时被称为“迷你超新星”，刚开始时在光谱上与一些Ia-型超新星相似，但随时间推移二者不再相似，并且前者的能量要低得多、亮度也要小得多。尚不清楚是什么触发Iax-型超新星爆炸的。这篇论文报告了在NGC 1309 (SN 2012Z的主星系)的深度观测结果中一个前体星的发现。这些观测结果是通过“哈勃太空望远镜”获得的，其中包括该超新星在其爆炸前的位置。它的光学性质及其与氦新星V445 Puppis的前体星的相似性表明，SN 2012Z可能是从一个氦星伴星(helium-star companion)吸积的一个白矮星爆炸的结果。（doi: 10.1038/nature13615 & doi: 10.1038/512034a）