《自然》杂志出炉年度十大论文 来看看你读过多少

摘要:

近日,顶尖学术期刊《自然》公布了由编辑与读者投票选出的“2019年10篇优秀论文”。这些发表在高影响力期刊上的研究,都在《自然》今年的“新闻与观点”栏目中得到过专家的评述。

其中,我们看到生物医学相关领域的论文占据了半数席位。今天,学术经纬团队与你一起回顾2019年度的这几项重要科学进展。

图片来源:123RF

利用“小分子胶水”特异清除亨廷顿病的致病蛋白

论文地址:https://doi.org/10.1038/s41586-019-1722-1

亨廷顿病由异常的亨廷顿蛋白(mHTT)引起。 复旦大学鲁伯埙教授、丁澦教授和费义艳研究员领衔的一支多学科团队,开创性地提出了一种清除变异蛋白的策略,利用细胞内的天然清除机制——自噬作用,由“自噬小体”有选择地降解mHTT蛋白。研究团队通过小分子筛选,确定了多个候选化合物,并在反筛选中使用野生型 HTT 来排除与正常蛋白质结合的化合物。三个物种的亨廷顿病模型显示,这项研究得到的四种化合物可以产生功能改善,为临床治疗带来曙光。此外,这种治疗策略也有望用于其他一些疾病中难以靶向的致病蛋白质。

▲细胞通过自噬过程降解致病蛋白的示意图(图片来源:复旦大学)

精确编辑基因组的CRISPR工具

论文地址:https://doi.org/10.1038/s41586-019-1711-4

基因编辑工具的开发不断取得巨大进展。 然而,复杂的细胞过程限制了基因编辑的效率和精确度。美国Broad研究所的刘如谦(David Liu)教授带领其团队开发了一种“先导编辑”(prime editing)技术,可以通过“搜索并替换”更精确地改变基因组。在这个过程中,特殊的向导RNA通过“搜索”部分将一个Cas9蛋白引导到目标DNA区域,切开DNA双链中的一条。 随后,逆转录酶根据“替换”模板合成互补的DNA序列,安装到基因组,取代原始的DNA 序列。这种技术有望修复大约89%的已知人类致病变异,并降低基因编辑的脱靶风险。

▲传统CRISPR/Cas9基因编辑、单碱基基因编辑和先导编辑技术(参考资料[2])

来自父亲的线粒体

论文地址:https://doi.org/10.1073/pnas.1810946115

《自然》在今年1月推荐了发表于PNAS的一篇论文,来自美国辛辛那提儿童医学中心、中国广西妇幼保健院、美国梅奥诊所等多家机构的科学家组成的研究团队颠覆性地发现,在某些偶然的情况下,父亲也可以将其线粒体DNA传给后代。

动物、植物、真菌等真核生物的DNA储存在细胞内的两个区域:绝大部分在细胞核,少部分在线粒体。通常认为,线粒体DNA只来自母体卵细胞。这项研究中,黄涛生教授、罗仕玉博士与同事们在检查一名疑似患有线粒体疾病的男孩时,通过高分辨率DNA测序发现,男孩及其姐妹、母亲的线粒体DNA都具有极大的异质性。研究团队最终在三个家庭的共17人身上确认,他们的线粒体DNA来自双亲。这一发现改写了当前的线粒体遗传法则,或将改变人类对自身的认识。

点击化合物库

论文地址:https://doi.org/10.1038/s41586-019-1589-1

“点击化学”近年来成为提名诺贝尔化学奖的高频词汇。如果一个反应操作简单,产率高,适用于范围广泛的化合物,而且具有特殊的选择性,即发生反应的化学基团只能相互反应,那么这个反应就被定义为“点击化学”。铜(Cu)催化的CuAAC反应,是最早的点击化学反应,在许多学科中都有应用。如果结构复杂的叠氮化物(含有N3基团)可以更广泛地用作反应物,其应用范围将更加广泛。

中科院有机化学研究所的董佳家研究员课题组今年在《自然》上报告说,氟磺酰叠氮化合物(FSO2N3)与几乎所有一级胺(含有NH2基团的化合物)混合时,表现出优异的重氮转移特性,由此发现了合成多种不同有机叠氮化物的高效手段。他们由此制成了包含1224种叠氮化物的文库,制备的叠氮化物溶液可直接用于 CuAAC 反应。这一反应符合点击化学在速度、广度和效率上的标准,成为“点击反应”家族的新成员。

▲有机叠氮化物的制备及其参与的CuAAC反应(图片来源:参考资料[4])

亚洲发现此前未知的人类亲戚

论文地址:https://doi.org/10.1038/s41586-019-1067-9

这项入选研究来自《自然》读者的投票结果。今年4月,《自然》报告了一项有关人类起源的非凡发现,无疑将引发大量的科学争论。一支国际研究团队在菲律宾的吕宋岛上发现了一个新的古人类亲戚,命名为吕宋人(Homo luzonensis)。这些吕宋人生活在5万多年前,化石显示的身体特征表明,他们是一个此前未知的人族物种。吕宗人的发现暗示直立人可能不是全球唯一的早期人类。有关亚洲古人类进化的新知识,迫使我们重新审视早期古人类从非洲向欧亚大陆扩散的观点。

其他5项入选《自然》2019年度十大论文的研究:

吃鱼解决微量营养素不足:该研究评估了全球367种捕捞鱼类的营养成分,作者指出来自于鱼的营养素有助于解决当地人的微量营养素缺乏症。论文发表于《自然》。(Doi:10.1038/s41586-019-1592-6)

海王星的新卫星:通过特殊的图像处理技术,哈勃太空望远镜发现了海王星的第7颗、也是最大最外层的内卫星。论文发表于《自然》。(Doi: 10.1038/s41586-019-0909-9)

接近室温的超导体材料:富含氢的氢化镧化合物在压力超过地球大气压100万倍的条件下,在250K时变成超导体。论文发表于《自然》。(Doi: 10.1038/s41586-019-1201-8)

格陵兰岛冰下释放甲烷:甲烷是一种强有力的温室气体,格陵兰冰盖在融化期释放出大量甲烷。论文发表于《自然》。(Doi: 10.1038/s41586-018-0800-0)

奔跑的机器人:新的机器人软件设计方法可以提高机器人的运动技能,论文发表在《科学》子刊Science Robotics。(DOI: 10.1126/scirobotics.aau5872)

2020年,我们期待更多科学进展诞生!

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