2015年02月12日《自然》杂志精选

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封面故事:联合国光和光基技术国际年
为了纪念“联合国光和光基技术国际年”，本期Nature专刊关注光技术及其相关技术在极端条件下的表现。相关成就包括利用扭曲的光来编码信息、通过不透明材料进行医学成像、金融市场最为极端情况下的光速交易、以及对隐藏在宇宙最古老光中的宇宙学信息进行解码等。封面图片：Viktor Koen/Nature。
与身体脂肪分布相关的心血管代谢特征
在本期发表的来自GIANT Consortium的两篇论文的第一篇当中，对超过20万人的腰围和臀围相关特征所做的全基因组关联元分析结果，被用来识别与根据体重指数调整后的腰围-臀围比有关的49个位点(其中33个是新位点)和另外19个与相关腰围和臀围数值有关的位点。这些位点中的一个子类显示了显著的性别二态性，其中很多在女性中效应更强。分析表明，脂肪生成、血管生成、转录调控和胰岛素抗性是影响脂肪分布的过程，这为了解潜在的病理生理机制提供了信息，也为在与腹部脂肪积累相关的风险中采取干预措施提供了潜在目标。（doi: 10.1038/nature14132）
网格细胞的排列方向影响环境
内嗅皮层的神经网格细胞在一个熟悉环境的表面上以空间网格模式发射信号，来为大脑提供关于动物周围环境情况的一幅内部地图。我们对环境边界在这一模式形成中所起作用并不是很了解。早期研究表明，网格细胞的信号发射模式的对称性、取向和尺度等特性是独立于环境形状的。但现在，本期Nature上发表的两篇单独的论文(一篇来自Edvard Moser及同事，另一篇来自John O'Keefe及同事)表明，网格取向、尺度、对称性和均一性会受到环境几何的强烈影响，其中与环境边界排列一致的网格细胞有几度的偏离，以使与边界的对称性最小化。这些发现为环境的几何特征怎样造成网格细胞的六边形信号发射模式的局部转动和变形提出了一个机制。（doi: 10.1038/nature14151）
造成肥胖的遗传因素
在本期发表的来自GIANT Consortium的两篇论文的第二篇当中，Elizabeth Speliotes 及同事对体重指数(BMI，常用来定义肥胖症和肥胖倾向)做了一项全基因组关联研究和Metabochip元分析，发现了97个与BMI相关的位点，其中56个是新的。这些位点中很多都对其他代谢表现型有显著影响。这97个位点占BMI变异的大约2.7%，同时在全基因组范围内所做估计表明，常见变异占BMI变异的20%以上。通道分析(Pathway analyses)表明中枢神经系统与肥胖易感性有关，其中包括突触功能、谷氨酸信号传导、胰岛素分泌/作用、能量代谢、脂肪生物学和脂肪生成等。（doi: 10.1038/nature14177）
冷休克蛋白的神经保护作用
突触联系在冬眠的动物中会失去，但当温度上升时又会重新形成。RBM3是大脑中响应于温度降低而产生的一种能够结合RNA的冷休克蛋白，但它在突触可塑性中的功能却不知道。Giovanna Mallucci及同事发现，小鼠神经退化病模型中受损的突触再生与RMB3未能得到诱导相关。RMB3的过度表达能恢复突触联系的形成，同时其功能的丧失又会触发进一步的再生缺陷。这些发现表明，冷休克蛋白是内源修复过程的构成部分，也是神经退化病中神经保护的可能治疗目标。（doi: 10.1038/nature14142）（doi: 10.1038/nature14195）
组织折叠中所涉及的细胞凋亡
在动物发育过程中，上皮组织在一个涉及细胞骨架和细胞连接的细胞自主性重组的过程中折叠成高度有组织的三维结构。但什么是触发和协调正确折叠所需细胞重塑的信号？Magali Suzanne及同事以前报告说，凋亡性细胞死亡的一个模式是成年果蝇发育中的腿的关节形成所需的。现在，本文作者利用同一模型系统发现，通过这些凋亡细胞内的一个高度动态化的 “apico-basal myosin II” “缆绳”所产生的一个瞬态拉力充当增加组织张力的一个机械信号。该信号与周围组织中皮层 “myosin II”的稳定化一起来指导相邻细胞的重组和上皮组织折叠。凋亡细胞在发育中所起的积极作用是一个有趣的发现。（doi: 10.1038/nature14152）（doi: 10.1038/nature14198）
Polθ 参与替代性DNA修复
容易出错的“非同源末端连接”(NHEJ) DNA修复通道在当无错误的同源重组通道受到影响时用作一个替代性修复通道，或是某些细胞环境中(如在免疫系统中)的首选修复通道。在断裂的末端通过 “microhomology”接上之后，NHEJ取决于DNA合成，但其中所涉及的聚合酶的身份此前却不清楚。现在，来自Agnel Sfeir和Alan D’Andrea两个实验室的两项研究表明，哺乳动物的POLQ 基因(编码容易出错的聚合酶Polθ)参与了这一过程。Sfeir及同事发现，在端粒脱保护时，需要Polθ来防止在端粒上发生替代性末端连接和在非端粒序列上发生染色体翻译。D’Andrea 及同事关注Polθ 在癌细胞中的作用，发现在“同源重组不足”背景下，Polθ 的缺失导致“合成致死”(synthetic lethality)，从而提出了一个可能的治疗方法。（doi: 10.1038/nature14157）（doi: 10.1038/nature14184）（doi: 10.1038/nature14200）
末次冰消期的海洋CO2流失
人们认为，南大洋中一个深海碳库的换气过程(ventilation)在冰消期大气CO2浓度上升中曾发挥过重要作用，但一直没有关于冰消期海洋表面碳含量变化情况的直接文献记录。现在，硼同位素pH值代用数据(关于海洋CO2向外排放情况的一个更为直接的示踪值)显示，表层海水(部分来自南大洋中上涌的深层水)成为末次冰消期大气中碳的一个显著来源。（doi: 10.1038/nature14155）（doi: 10.1038/518176a）
一个成星复合体的近距离图像
这篇论文发表了英仙座Barnard 5区域中致密气体的高深度图像，是通过Jansky Very Large Array获得的。Barnard 5是一个 “wide-separation” 四星系统(quadruple system)，包括一个“原恒星”和三个被认为处在成星过程中、通过引力结合在一起的致密气体凝聚体。这些新的高分辨率图像显示了这一成星区域的多重性。这一组中最靠近的一对的性质表明，它们将形成一个结合在一起的双星体系，同时该四星系统也是结合在一起的，但在50万年(大致相当于嵌入的“原恒星”阶段在文献中所报告的寿命)的时间尺度上是不稳定的。（doi: 10.1038/nature14166）（doi: 10.1038/518173a）
高温超导体综述
自从高温铜氧化物超导体在近30年前被发现以来，我们已经了解到关于超导状态性质及所涉及新形式量子物质的很多东西。这篇Review文章关注尚未解决的相关问题，尤其是铜氧化物相图的复杂性问题、以及在升高的温度下“正常”状态的简单性问题和对材料细节的不敏感性问题。（doi: 10.1038/nature14165）