重磅学术期刊封面论文一周盘点 附原文链接

《科学》：在多细胞环境中观察亚细胞过程的新显微成像技术

生物的生理活动是由上百万个细胞在三维环境里进行复杂的动态互动来完成的。在天然组织环境下观察这些复杂过程需要同时在空间和时间方面以高分辨率对生物体内的任何位置进行成像。但是多细胞系统内部的光学异质性导致的光学扭曲会迅速降低图像的分辨率、信号强度和对比度。即使没有光学扭曲，高分辨率和快速成像通常需要强光照射，这可能干扰脆弱的亚细胞过程甚至导致永久性的光毒效应 (phototoxic effects)。美国 HHMI Janelia 研究校园(Howard Hughes Medical Institute Janelia Research Campus) 的研究人员将两种成像结束结合在一起解决了这些问题。第一种成像技术为格栏光片显微镜 (lattice light-sheet microscopy, LLSM)。这一技术用一层超薄的光片迅速对三维组织进行扫描并且获取一系列照片，这些照片可以构建高分辨率的三维电影来呈现组织内的动态过程。第二项技术为自适应光学(adaptive optics, AO) 技术，它可以测量样本造成的扭曲并且对其进行自动补偿。运用 AO-LLSM 技术研究人员能够成功观测生物体内的多种细微亚细胞过程，其中包括有丝分裂是细胞器的重组和脊髓发育时生长锥的动态变化。

Observing the cell in its native state: Imaging subcellular dynamics in multicellular organisms

http://science.sciencemag.org/content/360/6386/eaaq1392

《Science Translational Medicine》：治疗因非酒精性脂肪肝病导致的肝癌的新靶点

随着肥胖症发病率的升高，非酒精性脂肪肝病 (non-alcoholic fatty liver disease, NFLAD) 的发病率也在不断上升。NFLAD 能够引发肝细胞癌 (Hepatocellular carcinoma, HCC) 的产生，但是诱发癌症的机理还没有得到澄清。香港中文大学 (The Chinese University of Hong Kong) 的研究人员利用 RNA 测序技术对因 NFLAD-HCC 患者的组织样本进行了研究，他们发现角鲨烯环氧酶 (squalene epoxidase, SQLE) 基因在这些患者中高度表达。在小鼠模型中，肝细胞中高度表达 SQLE 基因可以加快高脂、高胆固醇饮食引发的 HHC。进一步研究发现，名为特比萘芬 (Terbinafine) 的靶向 SQLE 的抗真菌药物能够显著抑制 SQLE 引发的 HCC 细胞生长并且在小鼠模型中抑制 HCC 的肿瘤发育。特比萘芬已经获得美国 FDA 的批准。这项研究表明 SQLE 基因是 NAFLD-HCC 的致癌基因之一，而且对 SQLE 抑制剂的再利用可能是防止和治疗 NAFLD-HCC 的有效手段。

Squalene epoxidase drives NAFLD-induced hepatocellular carcinoma and is a pharmaceutical target

http://stm.sciencemag.org/content/10/437/eaap9840

《Science Signaling》：IL- 2 调节 T 细胞免疫反应的分子机制

白细胞介素 -2(interlukin-2, IL-2)对效应细胞毒性 T 淋巴细胞 (cytotoxic T lymphocytes, CTLs) 的分化和增生都有关键性的作用。酪氨酸激酶 JAK1 和 JAK3 是媒介 IL- 2 信号通路的重要因子。英国邓迪大学 (University of Dundee) 的研究人员通过使用高分辨率质谱技术，对 IL- 2 和 JAK 控制下的 CTL 蛋白组进行了分析。他们发现，IL- 2 通过激活 JAK1/3, 不但能够诱发对 T 细胞效应功能有关键影响的细胞因子和效应分子在 T 细胞中的积累，而且帮助维持与细胞健康相关的核心代谢过程。其中一个重大发现是 IL- 2 能够刺激效应 T 细胞感知环境中营养和氧气水平的能力。这项研究进一步揭示了 IL- 2 促进 T 细胞功能的分子机制。

Interleukin-2 shapes the cytotoxic T cell proteome and immune environment–sensing programs

http://stke.sciencemag.org/content/11/526/eaap8112

《Cell》：“海上游牧人”因屏息潜水产生的生理与遗传适应

在东南亚地区生活的巴瑶族 (Bajau people) 被称为海上游牧人 (Sea Nomads)。他们已经在海上生活了上千年，依靠在海中潜水捕获的食物为生。巴瑶族人有着无与伦比的屏息潜水能力，他们只需要一套重物和潜水镜，就可以下潜超过 70 米。很多族人每天 60% 的工作时间都在水下。这种独特的生活方式可能促进对潜水和潜水导致的缺氧环境的生理适应。丹麦哥本哈根大学(University of Copenhagen) 的研究人员利用比较基因组学，对巴瑶族人的基因组进行了分析。他们发现巴瑶族人在 PDE10A 基因上的基因变异的筛选导致他们具有更大的脾脏。这赋予了他们存储更多血红细胞的能力。研究人员同时发现其它基因也在巴瑶族人群中得到了筛选。了解人类对缺氧环境的耐受能力的生理和遗传基础有着非常重要的医疗应用。过去缺氧环境下耐受能力的人类模型是居住在高原的人群。这项研究表明，巴瑶族人和其它依靠屏息潜水为生的人群可能帮助研究人类的缺氧耐受能力。

Physiological and Genetic Adaptations to Diving in Sea Nomads

http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)30386-6

《PNAS》：中国气候变化，人类影响和碳吸存特刊

中国在过去 30 年里经济发展的速度在现代人类历史上是前所未见的。如今，中国是世界上第二大经济体，但是快速的经济发展也给中国的自然环境带来更大的压力。中国可以被看作一个检验社会经济系统和自然系统之间复杂互动关系的巨大实验室。本期《PNAS》中国特刊汇集了多篇中国学者发表的研究论文，探索了气候变化和人类活动对生态系统的结构和功能的影响。其中的重点是中国陆基生态系统的碳库 (carbon pool) 和碳吸存 (carbon sequestration) 的大小和分布。其它研究包括物种多样性，物种特征，碳、氮和磷在植物中的相对比例对碳吸存和产量的影响。

Climate change, human impacts, and carbon sequestration in China

http://www.pnas.org/content/115/16/4015?iss=16

《自然》：利用氨基酸和多肽指导手性分子合成的新技术

对分子手性 (chirality) 的理解有重要的意义，因为很多生化反应都对反应底物有对映选择性 (enantioselectivity)。而且最近合成的手性超材料(chiral metamaterials) 具备独特的电磁特性，其中包括负折射，偏振控制等等。目前手性纳米结构可以使用光刻 (lithography) 和分子自组装 (molecular self-assembly) 等纳米制造工艺合成，但是大规模并且简易地制造三维手性结构仍然是一个严峻挑战。韩国首尔大学 (Seoul National University) 的研究人员开发出一种新的手性纳米材料生产工艺，他们用氨基酸和多肽来控制纳米金颗粒的光学特性和手性。这项研究表明使用氨基酸或多肽来控制纳米结构手性的制造工艺可能帮助三维手性纳米结构的理性设计和制造，并且生成具备特定光学特征和生物反应特征的纳米材料。

Amino-acid- and peptide-directed synthesis of chiral plasmonic gold nanoparticles

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0034-1

文章来源：生物360