《Nature》9月最受关注的十篇论文

　　英国著名杂志《Nature》周刊是世界上最早的国际性科技期刊，自从1869年创刊以来，始终如一地报道和评论全球科技领域里最重要的突破。其办刊宗旨是“将科学发现的重要结果介绍给公众，让公众尽早知道全世界自然知识的每一分支中取得的所有进展”。近期《Nature》下载论文最多的十篇文章（2015年8月9日 ～ 2015年9月8日）：

　　真核生物中原核生物基因的来源

　　Nature 524 (2015年8月27日)

　　多年来，人们一直假设，真核生物基因组中所见的原核生物基因一定是在一个原核细胞器的内共生之后到达那里的。但最近的证据表明，在真核生物之间以及在原核生物和真核生物之间也存在实质性的横向基因转移。对细菌、古菌和真核生物基因组所做的这项分析，没有发现连续横向基因转移对真核基因内容的演化具有可以检测得到的累积影响的证据。相反，真核生物是在广泛的差异基因(differential gene)丢失之后、在相应于线粒体和质体起源的两次“演化涌入”事件中获得其原核生物基因的。这一历史在复杂细胞的核基因组中留下了内共生的一个巨大印记。

　　对中国碳排放量的向下修正

　　Nature 524 (2015年8月20日)

　　中国排放大量人为产生的碳，但其碳排放量估计值有很大不确定性。这篇论文根据对中国能源消耗和熟料生产的更新数据以及关于中国煤炭的两组新的排放因子测定值，发表了对中国来自化石燃料燃烧和水泥生产的碳排放量的修正后的估计值。作者对中国从2000年到2013年的累积碳排量的估计值比以前的估计值低13%。

　　癌症中细胞压力和自噬过程之间的联系

　　Nature 524 (2015年8月20日)

　　包括胰腺导管腺癌(PDA)在内的各种不同癌症已知取决于高水平的自噬过程，它是正常细胞中营养清除和质量控制活动所需的高度保守的自行降解过程。在这项研究中，Rushika Perera等人描述了细胞压力和自噬过程之间在胰腺癌中导致细胞代谢被改变的一个以前人们不知道的联系。他们发现，MiT/TFE家族转录因子的异常表达和组成性激发，通过人类PDA标本和细胞系中大大增强的自噬-溶酶体功能介导代谢重新编程。这些发现说明，溶酶体调控是癌细胞中营养利用和能量平衡的一个焦点。

　　金刚石中的杂质

　　Nature 524 (2015年8月20日)

　　本期封面所示为一块有包膜的“脏”金刚石，是当一个含微包裹体的纤维膜生长在一块单晶清透金刚石上时生成的。在地球表面附近发现的大多数金刚石都是在古老大陆最底部深度超过150公里处形成的。因此，“脏”金刚石中封存的化学杂质含有关于地球深处这些人们无法接触到的区域的宝贵信息。Yaakov Weiss及同事发表了来自加拿大西北地区Ekati金刚石矿的一组11块金刚石内所含包裹体的地球化学数据。这些数据包含清晰的化学演化趋势，它表明高咸度溶液参与了含硅和含碳酸盐的深层地幔熔融体的形成。含盐流体的化学性质和主体金刚石形成的时间说明，北美地下的一个消减板块是这些流体的来源，也说明在消减、地幔交代变质和富含流体的金刚石形成之间存在密切联系。这一新模型为了解地幔流体组成范围的效应提供了一个背景，这种效应会在全球范围内改变深层岩石圈，并在金刚石形成中起关键作用。

　　GPCR功能的一个普遍机制

　　Nature 524 (2015年8月13日)

　　“G蛋白耦合受体”(GPCRs)是充当一系列细胞外信号的传感器的膜蛋白。它们通过“异三聚G蛋白” (能结合鸟嘌呤核苷酸的蛋白，充当细胞内分子开关)发挥功能，以变构方式将后者激活来触发GDP释放。有数百种人类GPCRs作用于16种不同的 “Gα蛋白”之上。在这篇“分析”文章中，Madan Babu及同事试图弄清是否存在一个主管Gα激活的普遍性变构机制。他们发现的确有这样一个机制：不同GPCRs 通过一个高度保守的机制与Gα蛋白发生相互作用并将其激活，这也许可解释为什么GPCR–Gα系统发生了迅速分化、同时又保留了其变构性质。

　　让金属玻璃恢复“青春”

　　Nature 524 (2015年8月13日)

　　当一个玻璃系统慢慢向平衡态放松时，我们就说它在 “老化”，其很多材料性质会发生相应变化。通过能量注入使该系统从平衡态又回到原来的状态(比如说通过加热它或以机械方式对其施压)，就可以使它恢复“青春”。现在，Sergey Ketov等人发现，这样的青春焕发可以在要温和很多的条件下做到。仅仅通过在一个远远低于玻璃转变温度的温度下对玻璃(在本例中采用金属玻璃)进行热循环，就可以在很大程度上让其恢复青春。作者将这一现象归因于玻璃态中内在结构异质性的效应，这种异质性随着温度的变化会转变成局部化的内应变，不同区域会发生不同程度的膨胀和收缩。

　　新的肝细胞

　　Nature 524 (2015年8月13日)

　　新的肝细胞作为体内平衡程序的一部分是怎样在成年肝脏中出现的仍不清楚。Roel Nusse及同事利用复杂细胞标记方法对这一问题进行了研究。他们在中央静脉附近识别出一类增殖的肝细胞，它们是双倍体(相比之下成熟细胞是多倍体)，表达一个肝脏祖细胞标记。这些细胞对由来自中央静脉的相邻内皮细胞提供的Wnt信号做出反应，成为能够取代维持肝脏平衡所需的所有肝细胞类型的多倍体肝细胞。

　　用纳米晶体进行“取代掺杂”

　　Nature 524 (2015年8月27日)

　　本期封面所示为掺杂一个半导体超晶格而又不会破坏有序阵列的金纳米晶体图像。掺杂(广泛用于半导体、稀磁材料和磷)是将外来原子引入一种主体材料内、以便改善或生成新的电子性能、磁性能和光性能的一个过程。Christopher Murray及同事将“取代掺杂”的概念引入到了纳米晶体超晶格中，在其中采用的是人造原子(均匀的纳米晶体)而不是真正的原子。他们显示，金纳米晶体会随机吸收到一个半导体(CdSe或PbSe)纳米晶体超晶格中，在其中一个纳米晶体可被具有同样大小但不同组成的另一个纳米晶体取代。这样生成的材料的导电性由受掺杂剂的密度和分布控制的金属渗透通道来调制。自聚集方式的采用意味着，这一新方法应可以广泛适用于一系列不同材料和组成。

　　翻转酶的机制被揭示了出来

　　Nature 524 (2015年8月27日)

　　脂质穿过膜双层的转位(被称为翻转)是维持脂质非对称性所必需的，也是信号传导和囊泡形成等过程所要求的。嵌入在膜中的脂质(含有大型极性头基)的翻转是缓慢的，从能量角度来讲也是不利的。这一过程由翻转酶催化，其机制目前尚不知道。本文作者获得了ABC transporter PglK的X-射线晶体结构，该物质在Campylobacter jejuni中、在向内和向外的状态下帮助“脂联寡糖”(LLO)的翻转。这些结构和随后的生物化学实验支持一个不同寻常的机制，在其中LLO的 “聚戊烯基”尾巴仍然部分嵌入在脂质双层中，“焦磷酸盐-寡糖”头基在ATP被水解之后翻转到了向外的空腔内。

　　bHLH-PAS转录因子的结构

　　Nature 524 (2015年8月20日)

　　这项研究描述了“缺氧诱导因子”(HIF)异二聚体、包括与小分子和DNA相结合的复合物的等待已久的晶体结构。HIFs是协调细胞对低氧压力的适应性的转录因子，是癌症治疗的潜在目标。小鼠的HIF–ARNT异二聚体被发现有一个与含bHLH-PAS的生物钟成分CLOCK–BMAL1截然不同的架构。与癌症相关的HIF-α 突变可以被映射到重要的结构区域，这些结构在未来可以为小分子药物发现工作提供参考。