重磅学术期刊封面论文一周盘点

《科学》：绘制脊椎动物发育过程的精细图谱

随着胚胎的发育，无数具备不同功能和形态的细胞从多能细胞中产生。能够准确地描述细胞分化的过程是发育生物学上重要的里程碑。本期《科学》杂志刊登的三篇研究论文中，哈佛大学 (Harvard University) 的不同课题组使用单细胞 RNA 测序技术对不同脊椎动物胚胎发育过程中的转录变化进行了分析。单细胞 RNA 测序技术让研究人员能够对整个转录组 (transcriptome) 发生的变化进行分析，而不只局限于几个基因。Allon M. Klein 博士的课题组利用单细胞 RNA 测序技术对斑马鱼胚胎中超过 9 万个细胞和非洲爪蟾胚胎中超过 13 万个细胞的转录组进行了分析。Alexander F. Schier 博士的课题组不但对早期斑马鱼发育过程中不同时间点的 38731 个细胞的转录组进行了分析，而且通过计算机算法重建了细胞分化树，明确描绘了 25 种不同类型细胞的分化轨迹。这些数据和研究为全面重建发育过程中的转录变化轨迹铺平了道路。

《Science Translational Medicine》：能够传递本体感觉的假肢

人体能够准确感知自己身体各部位的位置、速度和扭力，这种感觉称为本体感觉 (proprioception)，是控制人体运动必不可少的因素。而截肢通常会切断让肢体运动的骨骼、神经和肌肉，因而限制截肢患者感觉和操纵假肢的能力。麻省理工学院 (Massachusetts Institute of Technology) 的研究人员为了解决这一问题，在截肢手术时在患者剩余的残肢中植入了能够传递本体感觉信息的肌肉神经接口 (muscle-nerve interfaces)。实验结果表明，植入肌肉神经接口的患者与接受传统截肢手术的患者相比，在爬楼梯的运动中能够更好地控制关节的位置，同时表现出更好的反射行为(reflexive behavior)。患者几乎感觉不到主动激活残肢中的肌肉和假肢运动之间的延迟，而且明显感觉假肢是身体的一部分。这种肌肉神经接头可能帮助人体恢复对假肢关节的自然感知能力。

《Science Signaling》：血小板反应蛋白 - 1 对胶原蛋白动态平衡的调控

胶原蛋白 (collagen) 是对组织构架和功能非常重要的细胞外基质成份之一。胶原蛋白的过度沉积和胶原纤维之间的异常交联与纤维化 (fibrosis) 有关。因此理解调控胶原纤维交联的机制可能帮助发现抗纤维化疗法的靶点。英国布里斯托大学 (University of Bristol) 的研究人员利用基因敲除小鼠模型，原代人体皮肤成纤维细胞培养和体外结合检测技术，发现血小板反应蛋白 -1(thrombospondin-1, TSP1)能够与促使胶原蛋白交联的赖氨酰氧化酶 (lysyl oxidase， LOX) 前体相结合并且抑制成熟 LOX 的产生。同时，TSP1 能够与胶原蛋白中保守的交联位点相结合。抑制细胞外 TSP1 与胶原蛋白的结合会导致成纤维细胞异常分化成为肌成纤维细胞 (myofibroblast)。这项研究表明，TSP1 能够直接调控胶原蛋白的动态平衡，它可能成为抗纤维化疗法的潜在靶点。

《自然》：蜥蜴的进化祖先

有鳞类动物 (squamates) 包括蜥蜴、蛇、和蚓蜥，是四足动物中最具多样性的种群之一。它有着非常长的进化史，已知最古老的有鳞类动物化石出自大约 1.68 亿年以前的中侏罗纪。加拿大阿尔伯塔大学 (University of Alberta) 的研究人员利用高分辨率微焦点 X 射线计算机断层扫描 (high-resolution microfocus X-ray computed tomography) 技术，对在意大利阿尔卑斯山中发现的中三叠纪蜥蜴 Megachirella wachtleri 的化石进行了详细分析。分析结果表明，M.wacheleri 化石比其它已知最古老的有鳞类动物化石还要古老 7500 万年。这一结果在一定程度上弥补了有鳞类动物化石记录中的空缺，同时更清晰地阐明了它们的起源。在有鳞类动物的进化史上，壁虎早于蜥蜴出现，而且爬行动物的多样化最早发生在 2.52 亿年以前，早于二叠纪和三叠纪的交替期。

《Cell》：重塑植物细胞壁的机制

啤酒花 (Humulus lumpulus) 中富含的黄腐醇 (xanthohumol, XN) 和脱甲基黄腐醇 (demethylxanthohumol, DMX) 不但能够影响啤酒的风味和品质，而且具有重要的药理功效。中国科学院遗传与发育生物学研究所 (Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences) 的王国栋课题组发现，两种不具备催化活性的查尔酮异构酶蛋白 (HICHIL1 和 HICHIL2) 对啤酒花有效合成 XN 具有重要作用。实验结果表明 HICHIL2 在酵母系统中能够将 DMX 的产量提高 2.3 倍。HICHIL2 能够提高合成酶的催化效率，而 HICHIL1 通过与合成反应中间产物结合，维持中间产物的结构稳定性。这项研究不但揭示了促进 NX 生物合成的机制，而且证明了利用酵母系统高效生产 NX 的可行性。它为利用工业酵母为平台生产啤酒花特异的萜酚类化合物奠定了基础。

《Science Immunology》：人类淋巴组织中的 HIV 特异性 CD8+ T 细胞在控制 HIV 复制方面的作用

在接受抗病毒疗法的 HIV+ 患者中，CD4+ T 细胞聚集的淋巴组织 (lymphoid tissues, LTs) 是 HIV 病毒长期存在的重要位点。研究 LTs 中的免疫反应仍然是一个挑战。宾夕法尼亚大学 (University of Pennsylvania) 的研究人员从 HIV+ 患者身上获取了 LTs 样本，并且对其中驻留的 CD8+ T 细胞的转录和表观遗传学特征进行了全面的研究。他们的研究发现在 HIV+ 患者的 LTs 中存在的 CD8+ T 细胞具备和常驻记忆 T 细胞 (resident memory T cells, TRMS) 相同的表型和转录及表观遗传学特征。在不需要接受抗病毒疗法就能够自发控制 HIV 病毒复制的患者身上，这些 HIV 特异性 CD8+ T 细胞在 LTs 中出现的频率显著上升。这项研究表明，常驻在 LTs 中的 HIV 特异性 TRMS 在限制 HIV 病毒在 LTs 中的复制方面起到重要作用