1月5日Nature雜誌精選文章一覽

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【1】封面故事： 快速射電暴及其宿主的直接定位

doi | 10.1038/nature20797

本期封面為銀河系和美國新墨西哥州卡爾·央斯基甚大天線陣的碟形天線。Shami Chatterjee 及同事報告了阿雷西博射電望遠鏡發現的快速射電暴 FRB 121102的亞角秒定位，FRB 121102是已知的唯一一個重複射電暴源。研究者使用高時間解析度射電干涉觀測方法直接繪製了該射電暴的圖像。快速射電暴 (FRB)是持續時間僅幾毫秒的射電閃光，人們尚不清楚其物理性質。此前，對FRB的觀測解析度普遍不足，無法精確辨認其宿主或多波長對應物。FRB 121102的定位揭示出了一個持續的射電光源，它與射電暴的角距離在100毫角秒以內。這個神秘的持續射電暴源可能是遙遠寄主星系星雲內的一顆中子星、一個低亮度的活動星系核，或者此前未知的一種銀河系外來源。

【2】口腔癌的轉移啟動細胞

doi | 10.1038/nature20791

CD36識別有轉移可能的細胞對開發抗轉移療法具有重要的臨床意義。Salvador Aznar Benitah及同事在人類口腔癌樣本中發現了一群具有高轉移可能性的細胞，它們表達脂肪酸受體CD36的水平較高。在小鼠模型中，這些細胞啟動了腫瘤轉移。棕櫚酸或高脂肪飲食會增加腫瘤轉移，而阻斷 CD36可以減少腫瘤轉移。

【3】二維半導體的熒光閃爍

doi | 10.1038/nature20601

熒光閃爍是量子材料的一個根本特性，它展示了豐富的動力學機制，但在應用中卻常常不受歡迎。近年來，通常能表現出強烈穩定發光特性的二維半導體晶體已經成為了一種前景明朗的光電器件。現在，熊啟華及同事報告了一種不同尋常的熒光閃爍現象，這種現象發生在兩種不同的半導體單層相互疊加時：兩個單層的發光情況動態相關，一個單層為亮態時，另一個則為暗態，反之亦然。作者討論了兩層間可能的電荷轉移機制，以解釋觀察到的現象，並提出這種關聯發光現象或許有助於開發新的量子光子應用。

【4】全新世時期的氣候變化驅動因素

doi | 10.1038/nature20582

在冰期，氣候經歷了巨大而突然的改變，而在最近12000多年來的全新世，氣候似乎保持穩定。但在整體穩定的前提下，在百年至千年尺度上， 全新世還是發生了廣泛的氣候變化。Pepijn Bakker及同事結合了冰山筏碎屑的觀測記錄與氣候模型，表明全新世的氣候波動可能是由南極冰蓋淡水排放的微小變化驅動的，並被氣候系統放大。

【5】20世紀40年代的冰川消退

doi | 10.1038/nature20136

南極冰原阿蒙森海區域的許多冰川和冰架正在迅速消退，但迄今為止，其初始觸發機制仍不明確。現在，James Smith及同事表明，在熱帶太平洋發生的厄爾尼諾事件引起氣候變暖後，派恩島冰川於20世紀40年代開始明顯消退，由此證明冰川消退在初始的氣候驅動作用後仍能持續很長時間。

【6】體脂與糖尿病風險

doi | 10.1038/nature20784

肥胖是2型糖尿病與相關代謝疾病的一個重要風險因素。遺傳關聯研究已經識別出了與肥胖相關的基因組位點，近期研究還表明肥胖與DNA甲基化有關。本文作者報告了對體質指數 (BMI) 的表觀基因組關聯分析，發現BMI與血液和脂肪組織中187個位點的DNA甲基化相關。他們發現，這些甲基化變化是由肥胖引起的，並與2型糖尿病發病風險上升相關，且獨立於傳統風險因素。

【7】與XRCC1突變體相關的小腦性共濟失調

doi | 10.1038/nature20790

本研究表明，一種參與DNA單鏈損傷修復的支架蛋白，人類XRCC1的突變體與眼球運動障礙、軸突性神經病和進行性小腦共濟失調相關。在一位XRCC1-發生突變的病人的細胞中，DNA損傷修復速度下降，單鏈損傷感測蛋白PARP1被超激活，導致細胞ADP-核糖處於異常高水平。在Xrcc1-缺陷小鼠中，PARP1遺傳缺失能防止ADP-核糖過度累積，挽救小腦神經元損失和小腦性共濟失調。這些發現表明，PARP1是治療DNA單鏈損傷修復缺陷疾病的一個可能的靶標。

【8】控制水稻施磷

doi | 10.1038/nature20610

施用磷酸鹽基肥料已成為了一種提高作物產量的常規農藝措施，但這種做法並非沒有代價。在糧食作物中，農田施用的磷有85%左右以肌醇六磷酸鹽的形式在穀物中積累，而人類和一些動物無法消化肌醇六磷酸鹽。因此，肌醇六磷酸鹽被排泄出去，導致水體富營養化——水生植物快速生長，耗盡富營養水域的溶解氧。馬建鋒及同事發現了一種水稻轉運蛋白：類似硫轉運蛋白的磷分布轉運蛋白(SPDT)，它控制著磷在穀物中的分配。他們發現，去除水稻中編碼SPDT的基因會改變磷的分布，穀物中的磷最多可減少30%，葉片中的磷則會上升。值得注意的是，作者的田野研究顯示，糙米中總磷和肌醇六磷酸鹽的下降並沒有引起產量、種子發芽或幼苗活力的變化，表明這種策略具有農業應用潛力。

【9】在單個細胞水平上追蹤細胞譜系

doi | 10.1038/nature20777

對於無法輕易接觸到的組織，要確定其細胞分裂歷史和譜系關係是有難度的。DNA條形碼方法雖然能做到這一點，但卻無法提供空間數據。蔡龍和Michael Elowitz的實驗室聯手合作，利用CRISPR/Cas9介導的誘變和多重RNA單分子熒光原位雜交(smFISH)構建了一種名為MEMOIR的新工具，使用該工具來追蹤小鼠胚胎幹細胞分裂。MEMOIR能原位獲取單個細胞的譜系信息，同時還可以監測基因表達狀態的變化情況。

【10】ssRNA病毒基因組的原子結構

doi | 10.1038/nature20589

周正洪及同事以噬菌體MS2為模型，首次描述了球形單鏈RNA (ssRNA)病毒的基因組-衣殼相互作用。與雙鏈DNA病毒不同，ssRNA病毒不像它們一樣將基因組泵入預先形成的衣殼中，而是利用基因組共同裝配衣殼。作者確定了MS2的3.6埃解析度結構，並追蹤了約80%的病毒基因組骨架，從而發現了與成熟蛋白反應的區域，為理解ssRNA的衣殼共同裝配過程提供了信息。