三句话读懂一篇 CNS，保护肾脏，肠道微生物是关键；千古谜题，为何哪吒需怀胎三年...

2020-09-21

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周末轻松聊科研，学术君精选当周顶级期刊文章，以最精炼的话语传达准确的信息，以俏皮的评论与你分享科研的乐趣！

本周国自然放榜，尽管希望我的粉丝们都高中，仍免不了几家欢喜几家愁！希望拿下国自然的庆祝之余，别忘了读几篇文献；遗憾错过的也不要灰心，看看今年的「搞笑诺贝尔奖」(点击文末推荐阅读)，重整旗鼓，咱们再战江湖 ——

1. Science 解开千古谜题，为什么殷夫人怀胎三年才生下哪吒

本周，Science 发表了两篇文章都在探讨为什么人类要「十月怀胎」，小鼠胚胎发育却只要不到一个月的时间。

来自英国弗朗西斯・克里克研究所的团队发表了题为 Species-specific pace of development is associated with differences in protein stability 的研究论文。 他们将人类基因片段融合到小鼠细胞内，但没有影响小鼠的发育速度，证明发育快慢并非取决于关键基因序列或是其调控元件。此后，他们发现小鼠蛋白降解的速度是人类细胞中的 2 倍，这正好与干细胞分化速度差异相吻合。

另一篇题为 Species-specific segmentation clock periods are due to differential biochemical reaction speeds 的研究论文作者来自日本理化学研究所的团。该团队也发现同一种蛋白质，不管是人源还是属源的，在人类细胞中降解的速度更慢。虽然目前仍没有找到更深入的原因，但是这两篇文章都说明细胞整体的生化反应速率在影响发育速度中发挥重要作用。

图片来源：Science

2. 论肌肉是如何炼成的

美国丹娜 - 法伯癌症研究所 Edward T. Chouchani 团队在 Cell 杂志发表了题为 pH-Gated Succinate Secretion Regulates Muscle Remodeling in Response to Exercise 的文章。通过对跑步后小鼠胫骨前肌肉进行代谢组学分析发现锻炼会诱导骨骼肌发生 pH 依赖性的琥珀酸分泌，这些琥珀酸被转运出细胞后又能结合细胞膜上的同源受体 SUCNR1 调节肌肉的旁分泌反应，实现对肌肉的重塑。

以前只知道锻炼能增肌，这下知道肌肉是怎么炼成的了。

图片来源：Cell

3. 巨噬细胞担当心脏的清道夫

Cell 发表了一篇题为 A Network of Macrophages Supports Mitochondrial Homeostasis in the Heart 的研究论文，该文章的作者来自西班牙国家心血管研究中心。研究人员发现 位于心脏的巨噬细胞可以主动清除来自心肌细胞的物质，包括线粒体，当巨噬细胞耗竭或清除过程受阻时会引起心肌细胞中异常线粒体的积累、炎症小体的激活、代谢改变和心室功能障碍等病症。

城市清道夫对维持城市整洁和正常运行很重要，心脏的免疫细胞对于维持心脏正常功能一样重要。

图片来源：Cell

4. 尿毒症怎么治？或许肠道微生物是关键

慢性肾脏疾病（chronic kidney disease, CKD）困扰着全球数百万人，已有研究证明蛋白质代谢物吲哚和硫酸吲哚能够引发 CKD。哈佛大学陈曾熙公共卫生学院 Wendy S. Garrett 在 Science 发表了题为 Diet posttranslationally modifies the mouse gut microbial proteome to modulate renal function 的论文。该团队在 CKD 小鼠模型中发现高硫氨基酸饮食可以使肠道细菌代谢通过硫化物抑制酶色氨酸酶来调节吲哚的产生，从而消除了该代谢物在 CKD 小鼠中的尿毒症毒性。

图片来源：站酷海洛 Plus

5. DNA 损伤修复引起染色质结构改变的机制

Nature 发表美国研究团队 Mario Halic 课题组的题为 Bridging of DNA breaks activates PARP2–HPF1 to modify chromatin 的研究论文。 该研究发现 HPF1 和 PARP2 形成的复合物可以使组蛋白发生多聚核糖基化（PARylation）修饰，而且可以在两个核小体间形成桥连结构，使断裂的 DNA 末端对齐连接，启动构象变化，以便于后续的 DNA 损伤修复。

PARP1/2 作为 DNA 损伤修复途径较早发挥功能的蛋白，在抗肿瘤研究中有着重要的作用，已经有针对 PARP 蛋白的抑制剂 Olaparib 作为抗肿瘤药物上市，对于 PARP 蛋白的深入研究有助于开发更多的抗肿瘤药物。

图片来源：Nature

6. 细胞铁死亡？有着广阔应用前景的研究

铁死亡 (Ferroptosis) 是一种近年来新发现的铁依赖性的应激性细胞死亡途径，已知抗氧化体系（谷胱甘肽系统）的调控核心酶 GPX4 的降低能引发铁死亡。Nature 发表了一篇题为 Plasticity of ether lipids promotes ferroptosis susceptibility and evasion 的文章。本文的作者 邹贻龙等人发现部分敲除了 GPX4 的肿瘤细胞可以不发生铁死亡而存活下来。实验证明这些细胞通过下调高度不饱和的缩醛磷脂（Plasmalogen）水平实现铁死亡逃逸。

此外，神经细胞和心肌细胞是机体内缩醛磷脂含量最高的几种细胞，铁死亡除了在肿瘤治疗方面的应用外，还可以研发用于保护神经和心脏组织的药物。

图片来源：Nature

7. 线粒体定位的 circRNA 在代谢性炎症中发挥重要功能

circRNA 是一类有显著的组织和细胞特异定位的闭合环状结构的非编码 RNA。中山大学苏士成，高志良，许小丁合作团队在 Cell 杂志上发表了题为 Targeting Mitochondria-Located circRNA SCAR Alleviates NASH via Reducing mROS Output 的论文 (见推荐阅读)。

通过构建靶向线粒体 circRNA 的纳米递送系统，研究人员发现靶向脂肪性肝炎相关的 circRNA ATP5B 调节因子（Steatohepatitis-associated circRNA ATP5B Regulator, SCAR），可以减轻非酒精性脂肪性肝 (NASH) 中炎症反应、肝纤维化和胰岛素抵抗现象。这种靶向递送系统可能会为日后靶向线粒体信号进行疾病治疗提供帮助。

图片来源：Cell

8. Science 背靠背，解析核糖体组装的动态过程

中国科学院生物物理研究所叶克穷课题组在 Science 发表了题为 Cryo-EM structure of 90S small ribosomal subunit precursors in transition states 的论文，观察到酵母核糖体组装过程中小亚基从早期前体向晚期前体转化的一些列结构。

一个来自德国的研究团队也在 Science 上发表了题为 90S pre-ribosome transformation into the primordial 40S subunit 的文章，该研究解释了 90S 核糖体前体 A1 位点的切割以及 90S 向 40S 转变的机制。

图片来源：Science

9. 揭晓致幻剂具有迷幻作用的分子结构

已有研究表明致幻剂通过结合并激活体内一种血清素受体 (HTR2A) 来发挥作用，一篇发表在 Cell 杂志上的题为 Structural insights into hallucinogen activation of Gq- coupled 5-HT2A serotonin receptors 的文章展示了 HTR2A 与一种典型苯乙胺类致幻剂 25-CN-NBOH 以及胞内信号蛋白 Gαq 的复合物的活性状态结构。

虽然致幻剂对许多神经疾病具有潜在的治疗作用，但是致幻剂在医疗中的应用一直存在争议，了解更多的致幻剂的功能结构能帮助开发更为安全有效的药物。

图片来源：站酷海洛 plus

10. 都知道运动能减肥，可是为什么运动能减肥？

一个丹麦和巴西联合研究团队在 PNAS 上发表了一篇题为 Dynamic changes in DICER levels in adipose tissue control metabolic adaptations to exercise 的研究论文， 解释了运动能够减肥的一个原因。

短期有氧运动后，脂肪细胞中 III 型核糖核酸内切酶 DICER 上调，从而产生更多的 microRNA-203-3p 并抑制脂肪细胞对葡萄糖的利用，有利于氧化代谢，使脂肪细胞释放更多的脂肪酸到血液中，进而帮助肌肉适应运动并提高机能。更有意思的是，抽取运动后小鼠的血液再输入没有运动的小鼠体内，也可以提高后者的 DICER 水平。

图片来源：站酷海洛 plus

11. 预测寿命？我命由我不由天

哈佛大学的 David Sinclair 教授团队在 Nature Communications 上发表了题为 Age and life expectancy clocks based on machine learning analysis of mouse frailty. Nature Communications 的研究论文。

该团队通过观测记录小鼠一生的各种生理变化，开发出两款「生命时钟」，名为「FRIGHT」的模型可以检测小鼠的生理年龄，另一个「AFRAID」模型可以并预测出小鼠的剩余年龄。研究人员希望通过模型找到延缓衰老的方法。

虽然模型预测鼠生的准确性在 2 个月内，但是这款预测模型应该预测不准人的剩余寿命，毕竟人类的感情比小鼠更复杂，人的性情，遭遇，生活习惯等诸多因素都会影响身体状况。