科學(xué)的海洋是如此的浩瀚，很多前沿研究都顛覆了人們的日常生活認知。從最近的磁感應蛋白到蛋白質(zhì)組的暗物質(zhì)，本文盤(pán)點(diǎn)了近期發(fā)表于國際頂級期刊上的八大熱點(diǎn)研究成果。

　　發(fā)現磁感應蛋白，解密第六感之謎

　　北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的研究人員在《NatureMaterial》雜志發(fā)表論文,公開(kāi)了一種全新的磁受體蛋白（MagR）。該突破性進(jìn)展或將揭開(kāi)被稱(chēng)為生物“第六感”的磁覺(jué)之謎，并推動(dòng)整個(gè)生物磁感受能力研究領(lǐng)域的發(fā)展。在自然界，許多動(dòng)物物種都有感知地球磁場(chǎng)的能力。它們能感知磁場(chǎng)的方向、強度或者傾斜度，并且把此類(lèi)信息作為導航線(xiàn)索，但科研人員對這些的生物學(xué)機制并不清楚。

　　研究團隊通過(guò)用假定的生物標準篩選果蠅基因組，發(fā)現了一種像聚合物的蛋白質(zhì)——MagR。這種蛋白質(zhì)會(huì )和光敏隱花色素蛋白的組成部分結合在一起，自發(fā)地和外部磁場(chǎng)對齊。研究人員通過(guò)生物化學(xué)和生物物理的方法發(fā)現，缺少光敏隱花色素蛋白的果蠅并不具有對磁場(chǎng)感應的能力。這表明光敏隱花色素蛋白是使果蠅產(chǎn)生磁感應能力的必要條件，然而理論上只有光敏印花色素蛋白又不能形成“指南針”的作用。因此研究人員認為是磁感應蛋白與光敏印花色素蛋白相結合才使動(dòng)物對地磁場(chǎng)具有感知能力。

　　生物物理學(xué)和物理學(xué)實(shí)驗證明，MagR蛋白復合物具有很明顯的內稟磁矩，能通過(guò)磁場(chǎng)在實(shí)驗室富集和純化得到。課題組不僅從物理性質(zhì)上測量了該蛋白在溶液狀態(tài)下的磁性特征，還通過(guò)電鏡觀(guān)察到MagR蛋白質(zhì)復合物能感應到微弱的地球磁場(chǎng)，并沿著(zhù)地球磁場(chǎng)排列。MagR介導動(dòng)物對磁場(chǎng)的感知有可能是構成動(dòng)物遷徙和生物導航的基礎。發(fā)現這樣如同指南針一般的蛋白質(zhì)復合體，使得磁感應蛋白在未來(lái)利用磁場(chǎng)調控生物過(guò)程方面擁有廣闊的應用前景。

　　細胞也會(huì )產(chǎn)生“錯覺(jué)”

　　人的大腦會(huì )產(chǎn)生感知偏差，從而產(chǎn)生錯覺(jué)?，F在加州大學(xué)舊金山分校的研究團隊發(fā)現，單細胞的酵母也會(huì )被精心設計的錯覺(jué)迷惑，并因此而死亡。研究人員發(fā)現，酵母會(huì )將特定頻率的壓力模式（鹽濃度振蕩）看成大規模持續性的壓力增漲，結果做出過(guò)度反應導致自身死亡。研究成果發(fā)表在《Science》雜志上。

　　正常情況下，酵母細胞內的感知分子檢測鹽濃度變化，并指揮細胞做出相應的應答，生產(chǎn)一種保護性的化合物。短暫的應答之后，酵母細胞會(huì )開(kāi)開(kāi)心心的繼續生長(cháng)，仿佛沒(méi)有發(fā)生過(guò)什么變化。研究人員發(fā)現，每分鐘或者每32分鐘開(kāi)關(guān)一次鹽脅迫，酵母細胞都能很好的適應環(huán)境改變。但當他們嘗試8分鐘的鹽濃度振蕩時(shí)，細胞很快就停止生長(cháng)，而且開(kāi)始死亡(這細胞真是二的不可思議)。這些細胞應當能夠處理這種水平的滲透壓，但它們卻完全忍受不了那個(gè)特定的頻率。

　　研究人員指出，其他細胞（包括人類(lèi)細胞）也可能具有產(chǎn)生某種錯覺(jué)的傾向性，可以用精心設計的錯覺(jué)進(jìn)行誘導。人類(lèi)癌細胞應答化學(xué)生長(cháng)因子的信號通路，與酵母感知壓力的MAPK通路關(guān)系相當密切。研究這些細胞的感知錯誤有助于誘導癌細胞自殺，這種策略能夠避免影響附近的健康細胞。和我們人類(lèi)一樣，細胞對自己習慣的天然環(huán)境模式也有偏好，因此容易出現錯覺(jué)。理解這些偏好，我們就可以調整它們的行為。值得注意的是，時(shí)域對細胞來(lái)說(shuō)很重要。實(shí)施任何刺激（不論是鹽濃度、藥物還是光照）的時(shí)間模式對最終結果有很大的影響。

　　遺傳變異的多樣性使腫瘤治療無(wú)效

　　腫瘤內部異質(zhì)性是癌癥產(chǎn)生抗藥性、轉移性的主要原因。腫瘤發(fā)生是體細胞演化的過(guò)程，正如自然群體多樣性一樣，隨機突變和自然選擇是腫瘤內部異質(zhì)性的主要進(jìn)化動(dòng)力。然而傳統觀(guān)念很可能大大低估了一個(gè)具有百萬(wàn)甚至上億細胞數量的腫瘤內部的異質(zhì)性和頑強性，從而無(wú)法完整系統地認識腫瘤內部遺傳多樣性的大小和空間分布以及腫瘤轉移和抗性產(chǎn)生的能力。

　　最近，研究人員通過(guò)在一個(gè)肝癌切片上切取近300個(gè)樣品和近2000倍覆蓋度的基因測序和細致的數據分析，揭示了腫瘤細胞中遺傳多樣性水平遠遠大于預期。該成果發(fā)表于最近的《PANS》上。研究通過(guò)中性模型估算，一個(gè)直徑約3.5厘米的腫瘤中攜帶了上億個(gè)基因編碼區的突變，高于以往的估算值幾千倍。由于具有這么多的突變，即使經(jīng)過(guò)積極的治療，具有特異突變的腫瘤克隆能夠生存下來(lái)的概率是很高的，這些細胞可以增殖形成新的耐藥性腫瘤克隆。該研究是迄今為止，對腫瘤內部多樣性程度最深入和徹底的分析，不但第一次刻畫(huà)了腫瘤的空間克隆結構，同時(shí)通過(guò)建立腫瘤細胞群體遺傳理論第一次對腫瘤的遺傳異質(zhì)性水平進(jìn)行估算。

　　沙門(mén)氏菌透過(guò)腸道血管屏障進(jìn)入血液引發(fā)感染

　　一項發(fā)表于國際著(zhù)名雜志《Science》上的研究論文中，來(lái)自數個(gè)研究機構的研究人員通過(guò)聯(lián)合研究闡明了鼠傷寒沙門(mén)菌誘騙小鼠腸道血管屏障（GVB）進(jìn)而進(jìn)入血流中的分子機制，研究者在文章中描述了鼠傷寒沙門(mén)菌如何利用獨特的方式來(lái)穿越小鼠機體的腸道上皮組織和血管屏障進(jìn)而引發(fā)器官感染的過(guò)程，比如感染脾臟、肝臟和膽囊等。

　　研究人員分析研究了上皮細胞層和血管屏障層的差異和相似之處，當兩個(gè)保護層的行為非常相似時(shí)，腸道屏障就會(huì )允許比穿越血腦屏障8倍大的顆粒順利通過(guò)。研究過(guò)程中研究者發(fā)現了一種特殊信號，該信號可以允許或阻斷物質(zhì)通過(guò)保護層，而這種信號同時(shí)也可以允許沙門(mén)氏菌順利通過(guò)腸道屏障進(jìn)入到血液中，而沙門(mén)氏菌通常是通過(guò)促進(jìn)β-連環(huán)蛋白信號水平的降低來(lái)實(shí)現這一過(guò)程。

　　發(fā)現控制端粒長(cháng)度的關(guān)鍵酶

　　自從發(fā)現端粒酶以來(lái)，鑒別延長(cháng)或縮短這一染色體末端保護帽的其他生物分子的研究工作一直在緩慢地進(jìn)行著(zhù)?，F在，來(lái)自約翰霍普金斯大學(xué)的研究人員發(fā)現了另一種對于維持端粒長(cháng)度至關(guān)重要的關(guān)鍵酶。研究人員表示，他們采用的發(fā)現該酶的新方法應該會(huì )加速發(fā)現其他決定端粒長(cháng)度的蛋白和過(guò)程。研究結果發(fā)布在《CellReports》雜志上。

　　延長(cháng)端粒必需的蛋白具有廣泛的健康影響，因為縮短的端粒與衰老以及肺臟和骨髓疾病等各種疾病都有關(guān)聯(lián)，而過(guò)長(cháng)的端粒則與癌癥有關(guān)。研究小組檢測了一種酶——ATM激酶。實(shí)驗室培養的小鼠細胞中阻斷了這種酶，發(fā)現它確實(shí)延長(cháng)了端粒。

　　揭示記憶形成的關(guān)鍵機制

　　Scripps研究所(TSRI)的科學(xué)家們發(fā)現,一對大腦蛋白的互作是記憶形成的關(guān)鍵，這項研究發(fā)表在《Cell》上。多巴胺是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì),涉及學(xué)習和記憶、獎賞激勵行為、運動(dòng)控制等多種大腦功能。而ghrelin被稱(chēng)為“饑餓激素”,與食欲調節以及能量的分配和使用有關(guān)。

　　在動(dòng)物模型中發(fā)現，當這兩種受體相互作用的時(shí)候，ghrelin受體會(huì )改變多巴胺受體的結構，進(jìn)而影響其信號傳導通路。ghrelin-多巴胺受體復合物的生物活性,生成了突觸可塑性。突觸可塑性是指大腦突觸生長(cháng)和擴張的能力,是形成長(cháng)期記憶的基礎。在動(dòng)物模型中g(shù)hrelin能抑制與帕金森病和中風(fēng)有關(guān)的神經(jīng)元損失,它也許可以用來(lái)治療失憶。

　　人類(lèi)外顯子最大數據庫公布

　　近期一組國際研究人員匯總了來(lái)自60,706個(gè)個(gè)體的完整外顯子序列，并在這些志愿者的同意下，通過(guò)外顯子集成聯(lián)合（ExomeAggregationconsortium，ExAC）共享這些序列信息。這項研究由來(lái)自Broad研究院的DanielMacArthur領(lǐng)導完成，其研究組收集了世界各地實(shí)驗室中的外顯子數據。除此之外，這一研究組也發(fā)現了3,230個(gè)高度保守的外顯子基因，這些基因參與了關(guān)鍵細胞功能，其中有2,557個(gè)與疾病無(wú)關(guān)。

　　蛋白質(zhì)組的暗物質(zhì)

　　科學(xué)家一直都在推測蛋白質(zhì)暗物質(zhì)的性質(zhì)，即蛋白質(zhì)中完全未知的領(lǐng)域，但最近澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）開(kāi)展的一項研究，定位了這些暗物質(zhì)區域的界限，使得我們更進(jìn)一步發(fā)現所有蛋白質(zhì)的完整結構和功能。這項研究成果發(fā)表在最近的《PNAS》雜志。

　　隨著(zhù)三維蛋白質(zhì)結構知識的不斷擴大，我們可以識別每一種蛋白質(zhì)內的某些區域，這些區域的結構不同于已經(jīng)被實(shí)驗確定過(guò)的任何蛋白區域，即“蛋白質(zhì)組暗物質(zhì)”。這項工作將有助于未來(lái)揭示剩余蛋白質(zhì)組暗物質(zhì)的研究，從而揭示目前尚不清楚的生命分子過(guò)程。它還可以深入闡釋蛋白質(zhì)為基礎的疾病，如癌癥、2型糖尿病和許多神經(jīng)退行性疾病，如帕金森氏癥和阿爾茨海默氏癥。