  【1】封面故事：中國(guó)科學(xué)現(xiàn)狀與未來(lái) doi | 10.1038/534451a 本期Nature 專刊分析中國(guó)科學(xué)的現(xiàn)狀與未來(lái)。我們介紹了中國(guó)科研力量的迅速崛起(page 452)和中國(guó)的十大科學(xué)家(page 456)。該國(guó)試圖領(lǐng)先世界的一個(gè)領(lǐng)域是DNA測(cè)序。發(fā)表在本期第462頁(yè)上的一篇文章顯示，中國(guó)也計(jì)劃在精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)方面獨(dú)占鰲頭。在一篇Comment文章中， 國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)主任楊衛(wèi)認(rèn)為，中國(guó)需要提高基礎(chǔ)研究的質(zhì)量、誠(chéng)信度和適用性(page 467)。而Douglas Sipp和裴端卿認(rèn)為，與人們一般看法相反的是，中國(guó)給其他國(guó)家提供了怎樣管理生命科學(xué)領(lǐng)域倫理敏感性研究工作的經(jīng)驗(yàn)(page 465)。 【2】強(qiáng)子的構(gòu)造 doi | 10.1038/nature18011 量子色動(dòng)力學(xué)(QCD)描述夸克怎樣聚集在一起形成強(qiáng)子。最常見(jiàn)的強(qiáng)子是重子，如質(zhì)子和中子(它們由三個(gè)夸克組成)及介子(它由一個(gè)夸克-反夸克對(duì)組成)。但原則上，QCD允許存在的構(gòu)造要奇異得多：由更多夸克組成的粒子或由膠子(強(qiáng)作用力的載體)及夸克組成的粒子。雖然這種奇異狀態(tài)的例子最近已被發(fā)現(xiàn)，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果和來(lái)自 “格點(diǎn)QCD” 的高準(zhǔn)確度理論預(yù)測(cè)并未產(chǎn)生一個(gè)能夠據(jù)其從QCD推導(dǎo)出強(qiáng)子構(gòu)造規(guī)則的清晰模式。這篇Review文章討論最近在尋找決定強(qiáng)子構(gòu)造的規(guī)則過(guò)程中所獲得的實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果，作者就這一領(lǐng)域當(dāng)前和未來(lái)的研究工作表達(dá)了他們的觀點(diǎn)。  【3】Nav1.1通道介導(dǎo)機(jī)械疼痛 doi | 10.1038/nature17976 影響幾個(gè)Nav1子型電壓門控鈉通道的突變，已被發(fā)現(xiàn)與失痛癥或持續(xù)性疼痛癥相關(guān)。Nav1.1是由體覺(jué)神經(jīng)元表達(dá)的，但并未確定這一子型與傷害感受之間有直接聯(lián)系。進(jìn)一步的研究工作一直受阻于能夠?qū)av1家族密切相關(guān)的成員加以區(qū)分的藥物的缺乏�，F(xiàn)在，David Julius 及同事識(shí)別出專門以Nav1.1為目標(biāo)的兩種蜘蛛毒素，并用它們顯示，這一通道是有髓Aδ感覺(jué)神經(jīng)纖維對(duì)機(jī)械疼痛(但不是熱疼痛)的特異性傳導(dǎo)的關(guān)鍵。以前對(duì)Nav1.1所做的遺傳研究表明，這種選擇性藥物也許會(huì)為與中樞神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的疾病如癲癇、自閉癥和阿爾茨海默氏癥等開(kāi)辟治療途徑。本文所報(bào)告的Nav1.1通道在介導(dǎo)機(jī)械疼痛中的參與是人們過(guò)去沒(méi)有料到的。 【4】自然遺傳多樣性和蛋白質(zhì)組 doi | 10.1038/nature18270 關(guān)于基因變異怎樣決定基因表達(dá)的研究工作迄今主要集中在量化對(duì)RNA轉(zhuǎn)錄體的影響上。本文作者主要關(guān)注一個(gè)具有遺傳多樣性的小鼠類群中的蛋白和轉(zhuǎn)錄體豐度。在一項(xiàng)蛋白質(zhì)組范圍的分析中，他們對(duì)來(lái)自小鼠肝臟的轉(zhuǎn)錄體和蛋白進(jìn)行量化，識(shí)別出一大批 “蛋白層面的數(shù)量性狀位點(diǎn)” (pQTL)。中介分析 (Mediation analysis)識(shí)別出了 “distant pQTL”背后的蛋白中間體以及數(shù)百個(gè)蛋白-蛋白關(guān)聯(lián)。  【5】TRPV6 Ca2 通道的結(jié)構(gòu) doi | 10.1038/nature17975 “瞬時(shí)感受器電位” (TRP)通道是一個(gè) “陽(yáng)離子可滲透離子通道”大家族，充當(dāng)包括溫度、味道、嗅覺(jué)、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)在內(nèi)的感覺(jué)模塊的傳感器。TRPV5 和 TRPV6是對(duì)Ca2+有高度選擇性的TRP通道，它們?cè)阝}平衡中起至關(guān)重要的作用。在這篇論文中，作者報(bào)告了大鼠TRPV6的3.25 A 分辨率的X-射線晶體結(jié)構(gòu)。雖然TRPV6的總體架構(gòu)與TRPV1的結(jié)構(gòu)很相似，但這一新結(jié)構(gòu)顯示，極高的Ca2+ 選擇性是通過(guò)這一選擇性過(guò)濾結(jié)構(gòu)內(nèi)由天冬氨酸側(cè)鏈構(gòu)成的一個(gè)環(huán)對(duì)Ca2+ 的直接配位(direct coordination)實(shí)現(xiàn)的。這項(xiàng)研究為了解上皮Ca2+ 吸收及其在病理生理中所起作用提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。 【6】黑洞合并檢測(cè)的一個(gè)路線圖 doi | 10.1038/nature18322 Krzysztof Belczynski 等人發(fā)表了對(duì)雙黑洞的形成所做的數(shù)值模擬，其模擬為解讀最近檢測(cè)到的第一個(gè)引力波源(被稱為GW150914，由兩個(gè)大質(zhì)量黑洞合并而成)提供了一個(gè)框架。他們的模型顯示，這些事件是在一個(gè)金屬性不到太陽(yáng)10%的環(huán)境中發(fā)生的，其前體是初始質(zhì)量為40-100個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量、通過(guò)質(zhì)量轉(zhuǎn)移和一個(gè) “common-envelope相”相互作用的恒星。根據(jù)他們的計(jì)算預(yù)測(cè)，一旦引力波觀測(cè)裝置達(dá)到其最大靈敏度，那么每年將會(huì)檢測(cè)到大約1000個(gè)黑洞合并事件。 【7】通過(guò)四個(gè)離子進(jìn)行粒子物理學(xué)模擬 doi | 10.1038/nature18318 量子模擬有望為經(jīng)典計(jì)算方法無(wú)法解決的問(wèn)題提供解決辦法。具有挑戰(zhàn)性的計(jì)算問(wèn)題的一個(gè)例子是規(guī)范場(chǎng)論(對(duì)現(xiàn)代粒子物理學(xué)至關(guān)重要的場(chǎng)論)中的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)。這篇論文發(fā)表了在由幾個(gè)量子位(這些量子位由被電磁場(chǎng)控制的處于束縛狀態(tài)的鈣構(gòu)成)組成的一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)上對(duì)“格點(diǎn)規(guī)范場(chǎng)論” (lattice gauge theory)所做的數(shù)字量子模擬(digital quantum simulation)。本文作者所模擬的這一特定模型是 “Schwinger mechanism”，它描述電子-正電子對(duì)從真空中的生成。作為通過(guò)一項(xiàng)原子物理實(shí)驗(yàn)所模擬的一個(gè)粒子物理理論的一個(gè)早期例子，這項(xiàng)模擬有可能為模擬更復(fù)雜的、通過(guò)計(jì)算無(wú)法模擬的模型打開(kāi)大門。  【8】活細(xì)胞中觀察到半融合和半分裂 doi | 10.1038/nature18598 脂質(zhì)雙層會(huì)發(fā)生融合或分裂，分別產(chǎn)生更大或更小的細(xì)胞器，但它們是通過(guò)一個(gè)半融合的中間體還是一個(gè)內(nèi)壁有蛋白的小孔來(lái)做這件事情的仍然存在爭(zhēng)議。Ling-Gang Wu及同事利用超高分辨率顯微鏡在融合和分裂過(guò)程中對(duì)活細(xì)胞中的半融合中間體進(jìn)行了直接觀察。他們的數(shù)據(jù)表明，鈣和動(dòng)力蛋白在融合和分裂之間控制兩個(gè)方向的可逆轉(zhuǎn)變。 【9】Rocaglate 藥物的作用機(jī)制 doi | 10.1038/nature17978 癌癥藥物Rocaglamide A (RocA)抑制一個(gè)子類的RNA 轉(zhuǎn)錄體的翻譯。因?yàn)樗訰NA 螺旋酶 eIF4A為作用目標(biāo)，所以RocA 的特異性過(guò)去被認(rèn)為在于信使RNA (它們需要eIF4A活性)的高度結(jié)構(gòu)化的5′ 未翻譯區(qū)域。Nicholas Ingolia及同事現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，抑制機(jī)制有一個(gè)不同的基礎(chǔ)。RocA將eIF4A 固定在 “聚嘌呤”序列上，從而阻止43S亞單元沿信使RNA被掃描。這篇論文突顯了一種藥物何以能夠通過(guò)穩(wěn)定序列選擇性 “RNA-蛋白” 相互作用來(lái)發(fā)揮作用。 【10】人受精復(fù)合體的結(jié)構(gòu) doi | 10.1038/nature18595 在哺乳動(dòng)物受精過(guò)程中，與精子相關(guān)的蛋白IZUMO1識(shí)別卵子表面上的受體JUNO，但二者之間相互作用的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)以前卻不知道。在本期Nature上發(fā)表的兩篇論文中，Halil Aydin等人和Umeharu Ohto等人發(fā)表了人IZUMO1 和JUNO在非結(jié)合構(gòu)形和結(jié)合構(gòu)形下的第一個(gè)原子分辨率的結(jié)構(gòu)。Aydin等人描述了IZUMO1的一個(gè) “回飛棒”形狀的結(jié)構(gòu)，他們的數(shù)據(jù)表明，IZUMO1在以高親和度與JUNO相結(jié)合時(shí)會(huì)發(fā)生一個(gè)很大的構(gòu)形變化。Ohto等人報(bào)告了IZUMO1的一個(gè)被拉長(zhǎng)的棒狀結(jié)構(gòu)，由通過(guò)一個(gè) “β-發(fā)卡區(qū)域” 與一個(gè)類似免疫球蛋白的區(qū)域相連接的一個(gè) “螺旋束IZUMO區(qū)域” 構(gòu)成。 兩個(gè)小組對(duì)IZUMO1–JUNO界面所做的突變研究，都顯示了結(jié)合所需的結(jié)構(gòu)決定因素。這些結(jié)果所提供的數(shù)據(jù)將有助于新型非荷爾蒙避孕藥的研發(fā)和不育癥治療。（生物谷Bioon.com） |
