重磅学术期刊封面论文一周盘点 探索重症疟疾的成因

《Science Translational Medicine》：探索重症疟疾的成因

恶性疟原虫(plasmodium falciparum)感染可能导致重症疟疾(severe malaria)的产生，在这种情况下患者可能出现器官衰竭和其它危及生命的血液或代谢异常。重症疟疾发病的过程是宿主的免疫系统与恶性疟原虫之间相互作用的结果。英国皇家学院(Imperial College)和澳大利亚昆士兰大学(University of Queensland)的研究人员利用RNA测序对46名受到恶性疟原虫感染的儿童体内宿主和寄生虫的转录组(transcriptome)进行了研究。通过将重症疟疾患者的转录组与轻症疟疾患者进行比较，他们发现与中性粒细胞(neutrophil granule)相关的基因在重症疟疾患者中都会高度表达。重症患者中99％的宿主基因表达水平变化与寄生虫负荷的差异相关。进一步分析表明，与粒细胞增生和干扰素γ相关的基因表达水平的升高，和对1型干扰素信号通路的抑制不足是导致感染病情加重的最有可能的原因。这项研究增进了我们对宿主和寄生虫如何影响重症疟疾发病过程的理解，并且有助于开发新疗法。

《Science Signaling》：媒介植物对细胞壁损伤反应的分子机制

当植物的细胞壁因为机械或生化原因受到损伤时，植物细胞会启动适应性反应来修复细胞壁并且防止感染的发生。细胞壁完整性(cell wall integrity, CWI)维持系统是监控细胞壁状态并且启动适应性反应的机制。而模式触发免疫(pattern-triggered immunity, PTI)系统能够触发细胞和全身性反应来限制感染的发生。挪威科技大学(Norwegian University of Science and Technology)的研究人员以拟南芥(Arabidopsis thaliana)为模型对CWI系统如何媒介对细胞壁损伤的反应进行了研究。他们发现细胞壁渗透性的改变是引发对细胞壁损伤的适应性反应的关键。受体样激酶THE1和FEI2，以及离子通道MCA1在激活基于CWI的细胞壁修复反应中起到关键性作用。有趣的是，PTI信号通路的下游靶点可能对CWI引发的细胞壁修复反应起到抑制作用。这意味着如果植物细胞的PTI信号通路受到削弱，CWI引发的适应性反应会得到增强，从而在一定程度上弥补植物免疫系统失常带来的影响。

《自然》：亚洲科学研究枢纽特刊

科学研究在亚洲的很多地方都在蓬勃发展，但是我们很容易专注于经济大国而忽略了其它重要的科研中心。本期《自然》特刊聚焦于中国香港、马来西亚、新加坡、韩国和中国台湾这5个东亚的重要科研中心。它们虽然各自的科研重点和策略大不相同，但是对科学和技术的发展都非常重视。本期特刊用一系列评论和专家文章对这5个科研中心的发展状况进行了介绍，其中包括：利用数据描绘这5个科研中心的发展状况以及它们对世界科学研究的贡献；在这些地区工作的科学明星简介；不同科学中心的研究人员的科研模式；如何改善不同地区的科研模式；以及成功科学家们对在这些科学中心建立实验室给出的建议。

《Cell》：纹状体在构建动物天然行为方面的重要作用

很多动物的天然行为是由多个动作模块按照指定顺序排列组合起来完成的，但是负责挑选并且将这些动作模块串联起来的神经机制一直未得到澄清。哈佛大学医学院(Harvard Medical School)的研究人员通过研究小鼠执行天然行为时大脑神经细胞的活动发现，大脑中的背外侧纹状体(dorsolateral striatum， DLS)不但编码动作模块，而且在指导这些动作模块按照正确顺序串联在一起的过程中起到关键性作用。DLS的直接和间接信号通路之间的互动能够促进对动作模块的编码。而且，DLS的损伤会导致动作模块被随机串联在一起，使诸如探索和气味引发的天然行为无法正常进行。这项研究揭示了DLS在构建动物天然行为方面的功能，而且提供了一个构建动物行为的模型。 

《PNAS》：生物多样性产生的机制

理解生物多样性的产生和维持机制一直是生物学领域的一个重大挑战。不同物种之间相互竞争的结果为什么是共存而不是一个物种独大？以往的研究表明，环境条件的波动对维持物种多样性非常重要。基于环境条件波动导致物种共存的机制理论上可以分为两种，它们分别为储存效应(storage effect)和竞争的相对非线性(relative nonlinearity of competition， RNC)效应。不同物种对环境因素变化的反应不一样，有些年物种A活得比较好，而另外几年物种B比较好，储存效应指的是生物能够将自己在好年的优势储存起来(例如增加种群数目)，帮助它们度过差年。而RNC指的是不同物种对同一限制它们生长的环境资源具有不同的非线性反应，而当某一物种过多时会过度消耗环境资源，反而限制这一物种种群的增长。但是在现实世界中，这两种维持物种共存的机制在维持生物多样性方面的作用有多大很难利用实验衡量。斯坦福大学(Stanford University)的研究人员以共同存在于花蜜中的不同酵母种类为模型，利用实验和计算机模拟衡量了储存效应和RNC效应对不同种类酵母共存的影响。他们发现这两个机制同时对酵母共存产生影响，而RNC对共存的影响比以往的预期要大很多。这项研究表明，过去认为RNC对物种共存的影响很小的观点是错误的。