技术专题

【1】封面故事： 大小的确很重要

doi | 10.1038/nature17986

狐獴是小型群居肉食性动物，在每一群内一个居支配地位的繁殖对(breeding pair)垄断繁殖活动，而它们的后代则由所有群体成员来抚养。 争夺繁殖角色的竞争是激烈的，个体在群体中的地位取决于其大小和重量。Elise Huchard等人研究了野生喀拉哈里狐獴的一个天然种群，发现它们在不断估计彼此的大小，以确保年轻个体不会超过它们的大小，因而也不会超过它们的群体地位。一旦一只狐獴成为群体中的老大，它就会猛长一阵，以确保它仍然比其最大的对手更大、更重。作者提出，对竞争风险的类似反应可能也会出现在如家畜和灵长类等其他群居哺乳动物中。

【2】一种氯胺酮代谢物的抗抑郁作用

doi | 10.1038/nature17998

NMDAR拮抗剂氯胺酮有快速、持久的抗抑郁效应，这促使人们去寻找具有相同抗抑郁性质、但却没有氯胺酮的副作用的其他NMDAR拮抗剂。Todd Gould及同事现在发现，(R，S)-ketamine向(2S，6S；2R，6R)-hydroxynorketamine (HNK)的代谢是其抗抑郁活性所必需的，(2R，6R)-HNK对映异构体能对小鼠产生快速、持久的抗抑郁作用。这些效应是独立于NMDAR的，但需要AMPAR活化。重要的是，(2R，6R)-HNK没有与氯胺酮相关的副作用。这些发现为能够快速发挥作用的新型抗抑郁剂的研发提供了新选择。

【3】造血干细胞的形成过程分析

doi | 10.1038/nature17997

Fuchou Tang及同事通过将 “表面标记物表达” 与 “ 基于单细胞的移植分析” 方法相结合，从发育中的小鼠胚胎分离出了最早的造血干细胞(HSC)前体，即CD45-negative pre-HSCs，来评估造血能力。 “单细胞RNA测序” 方法被用来分析与HSC形成相关的五种类型细胞的转录组，揭示了mTOR活化在HSCs (而非造血干细胞前体)中起一定作用。

【4】通过间隙连接抑制剂减少转移

doi | 10.1038/nature18268

针对脑转移的新型治疗方法的研究工作一直受阻于机制认识的缺乏。本文作者报告说，入侵性乳腺癌细胞和肺癌细胞会进入正常情况下起保护作用的大脑星形胶质细胞网络来支持转移。通过建立间隙连接，肿瘤细胞会在星形胶质细胞中触发先天免疫反应信号传导的激活，这些星形胶质细胞然后会分泌支持转移生长和化疗抗药性的因子。间隙连接抑制剂 “meclofenamate” 和 “tonabersat” 干扰这一 “旁分泌环” (paracrine loop)，抑制实验性脑转移瘤的生长，这说明它们在临床上可能是有效的。

【5】使线粒体和核表达保持一致

doi | 10.1038/nature18015

线粒体内膜中的 OXPHOS (氧化磷酸化) 复合物在NADH被分子氧氧化过程中通过ATP从ADP和无机磷酸盐的合成产生细胞的绝大部分能量。由于OXPOS复合物含有被核基因组和线粒体基因组编码的亚单元，所以人们曾普遍假设，这两个腔室之间一定存在沟通，来协调基因表达。 Stirling Churchman及同事现在表征了OXPHOS亚单元的合成。他们发现，核转录程序和线粒体转录程序是在核基因组引导下被独立调控的。调控不是在转录层面发生的，而是在翻译层面发生的，其中线粒体翻译是通过胞质核糖体被调控的。

【6】名为“红色间歇喷泉”的星系抑制成星过程

doi | 10.1038/nature18006

Edmond Cheung等人描述了他们称之为 “红色间歇喷泉”的一类以前人们不知道的星系，其中Akira是一个典型例子，它是驱动一股电离的外流风 (outflowing wind)的一个安静的 “红色和死亡的” (red and dead) 椭圆形星系。很少或没有正在发生的成星过程的安静星系普遍存在，其没有任何特征的类球形结构与螺旋星系中多变的成星结构形成对比。一定存在某种未知机制将来自恒星物质损失或合并的气体除去或加热，否则这些气体将会冷却形成恒星。Edmond Cheung等人报告了拥有低亮度活动星系核的典型安静星系内 “中央驱动的风” (centrally driven winds)的存在。这些星系出人意料地普遍，在质量为200亿个太阳质量或更大的星系中所占比例高达10%。作者猜测，对Akira来说，能量输入足以抑制成星。同时他们还提出，这样的“红色间歇喷泉”也许代表着安静星系维持其安静状态的方式。

【7】复杂分子的红外光谱

doi | 10.1038/nature17440

高分辨率红外光谱非常适合研究小分子的结构和动态，但对较大、较复杂的系统却不实用。Jun Ye及同事将 “腔增强的直接频率梳光谱” (CE-DFCS) 与缓冲气体冷却方法相结合，生成了比迄今采用传统方法所研究过的分子明显更大、更复杂的分子的分辨率很高的红外光谱。采用CE-DFCS方法，他们获得了硝基甲烷、 萘和金刚烷的光谱。

【8】干净空气中气溶胶颗粒的形成

doi | 10.1038/nature17953

空气气溶胶对云和气候系统辐射强迫的影响仍然不是很清楚。人们认为，来自空气中水蒸气的气溶胶颗粒的成核作用在没有硫酸的情况下很少能够进行下去。现在，本期Nature上发表的两篇论文，指出了 “高氧分子” (HOMs)在促进颗粒形成和生长中所起的一个以前人们没有意识到的作用，它实质上是在没有污染的情况下产生气溶胶的一个机制。Jasper Kirkby等人显示，气溶胶颗粒能够在与位于欧洲核子研究中心 (CERN)的 “CLOUD chamber”中的空气相关的条件下、在没有硫酸的情况下通过HOMs在离子诱导下的成核作用而形成。 Jasmin Tr？stl等人分析了有机挥发物在大气条件下、在CERN CLOUD chamber 内、在没有硫酸的情况下在已经成核的有机颗粒的最初生长中所起作用。他们发现，驱动最初生长的有机挥发物挥发性极低。随着颗粒大小的增大，随后的生长主要是由于含量更大的、挥发性稍高的有机挥发物的存在。

【9】教育成就中的一个遗传因素

doi | 10.1038/nature17671

按上学年头多少衡量的教育成就的大小(同时也受到社会和环境因素的强烈影响)，被发现也有一个影响程度较小的遗传因素。Philipp Koellinger、Peter Visscher 和来自 “社会科学遗传关联联盟” (SSGAC)的同事，现在报告了对293，723人所做的一项全基因组关联研究，在这项研究中他们识别出了74个与教育成就大小相关的遗传变异体。虽然这些遗传关联只能解释教育成就差别的一小部分，但它们为进一步的研究工作指出了候选基因和研究途径。

【10】一个抗生素目标的结构

doi | 10.1038/nature17636

肽聚糖生物合成是抗生素的一个明确目标。这一过程的第一步是被MraY催化的，该物质有很多天然出现的抑制剂，但以这种酶为目标的新化合物的设计因对抑制模式的结构认识的缺乏而一直受阻。在这项研究中，Seok-Yong Lee 及同事获得了来自极端嗜热菌Aquifex aeolicus、与自然出现的核苷抑制剂 “muraymycin D2” (MD2)形成复合物的MraY的晶体结构。该结构显示，MraY在MD2结合之后在活性点附近发生很大构形重排，导致一个核苷结合袋 (nucleoside-binding pocket)和一个肽结合点 (peptide-binding site)的生成。