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封面故事:DSGCs在视觉处理中的精确作用
A dedicated circuit links direction-selective retinal ganglion cells to the primary visual cortex
视网膜中被称为 “方向选择性神经节细胞”(DSGCs)的运动检测细胞被认识和被研究已超过了半个世纪,但它们在视觉处理中的精确作用仍不清楚。通过将遗传、解剖和成像方法相结合,Andrew Huberman及同事对DSGCs在小鼠脑中所建立的连接进行了研究,发现它们专门与初级视皮层的表层内的神经元连接。来自几种不同DSGC类型的输入被结合起来向该皮层传递方向和取向信息。另外,来自视网膜的不是由方向调控的信息也发送到更深层的皮层。这表明,小鼠视觉系统包含几个在功能上截然不同的并行通道,该皮层中的方向和取向选择性可能来自涉及视网膜内的运动检测细胞的视觉处理过程的最早阶段。(doi: 10.1038/nature12989)
与膀胱癌有关的频发突变
Comprehensive molecular characterization of urothelial bladder carcinoma
对131个高等级肌肉入侵性尿路上皮膀胱癌所做的这项研究(“癌症基因组图集” (TCGA)项目的一部分),报告了32个基因的频发突变,其中包括那些在细胞周期调控、染色质调控和激酶信号作用通道中所涉及的基因。染色质调控基因在尿路上皮癌中发生突变的频率比在迄今所研究的任何常见癌症中都高。 “频发in-frame激发FGFR3–TACC3融合”以及与基因失活相关的病毒的表达或整合在这项研究中也被发现。重要的是,在69%的这些肿瘤中还发现了潜在的治疗目标。(doi: 10.1038/nature12965)详细报道 Nature:基因组研究探秘膀胱癌
肥胖的基因原因
Obesity-associated variants within FTO form long-range functional connections with IRX3
搜寻肥胖的基因原因的工作将FTO基因的一个非编码区域置于了聚光灯下:这一内含子 (基因内区)内的变异与肥胖症和2-型糖尿病的患病风险增加有关。虽然FTO的生物作用已得到深入研究,但仍不清楚这些基因变异体是怎样影响FTO表达和生物功能的。这篇论文显示,这些非编码序列在功能上、在兆碱基距离上是与homeobox基因IRX3相联系的。这一与肥胖相关的间隔似乎属于IRX3而非FTO的调控功能。另外,缺失Irx3的小鼠体重降低,对由饮食诱导的肥胖有抵抗力。综合起来,这些数据表明,IRX3是与人类肥胖症和2-型糖尿病相关的一个重要代谢调控因子。(doi:10.1038/nature13138 & doi: 10.1038/nature13212)详细报道 Nature:肥胖另有其“因”
骨头生长与血管形成有关
Coupling of angiogenesis and osteogenesis by a specific vessel subtype in bone
Endothelial Notch activity promotes angiogenesis and osteogenesis in bone
有证据表明,血管 (尤其是它们的内皮细胞) 控制器官的生长、平衡和再生。在本期Nature上发表的两篇论文中,Ralf Adams及同事证明,骨头血管含有专门支持骨成熟和再生的内皮细胞。Anjali Kusumbe等人在小鼠骨骼系统内识别出一个在介导骨生长中起关键作用的毛细血管亚型。这些血管含有所谓的 “H-型内皮细胞”,它们优先与骨祖细胞关联,在衰老过程中数量减少。Hypoxia-inducible factor 1α (HIF-1α) 被发现在维持 “H-型内皮细胞”中非常关键,同时这些细胞在衰老的动物体内失去的事实表明,HIF-1α 信号作用的失去也许参与了与年龄相关的骨变化。在第二篇论文中,Saravana Ramasamy等人发现,骨头中的血管生长需要Notch信号作用,并且涉及一种专门形式的血管发生,后者不涉及内皮幼芽。(doi: 10.1038/nature13145 & doi: 10.1038/nature13146)详细报道 Nature:血管对骨骼形成做出的贡献
死亡细胞的处理机制被澄清
Unexpected link between an antibiotic, pannexin channels and apoptosis
凋亡细胞的胞质膜上的Pannexin 1通道介导 “find-me” 分子信号的释放,这种信号吸引吞噬细胞,后者的任务是清除死亡的细胞。在对小分子所做的一项无偏筛选中,Kodi Ravichandran及同事发现喹诺酮抗体Trovafloxacin是Pannexin 1通道活性的一种直接抑制分子,导致凋亡细胞的失控碎片化。这项工作确定了Pannexin通道在凋亡细胞的有序分解中扮演一个必要角色,同时还可能重新激发人们对与Pannexin 1通道没有交叉反应的喹诺酮抗体的兴趣,这种交叉反应也许可解释在Trovafloxacin的临床试验中所出现的特别毒性。(doi: 10.1038/nature13147 & doi: 10.1038/nature13213)
合子转录的起始点
Two independent transcription initiation codes overlap on vertebrate core promoters
脊椎动物胚胎发生期间的 “母型-合子型过渡” (MZT)是转录组的一个巨大变化,这个时候合子基因组被激发,母型转录体被降解。这项研究以核苷酸分辨率标绘出了斑马鱼MZT期间所使用的转录起始点,显示从母型向合子型转录组的过渡以两个不同启动子序列信号之间的切换为特征。RNA转录的起始位置由母型阶段的一个富含A/T的主题和合子中具有根本性区别的代码决定。这两个转录起始点在核心启动子内经常是共存的,甚至还会重叠,同时在卵母细胞和胚胎内都活跃的启动子上,它们是被差异化利用的。(doi: 10.1038/nature12974)
白介素-35 的负免疫调控作用
IL-35-producing B cells are critical regulators of immunity during autoimmune and infectious diseases
这项研究发现,产生白介素-35 (IL-35)的B细胞是新颖的负免疫调控因子。具有不能产生IL-35 的B细胞的小鼠被证明易患诱导的自免疫疾病,同时对沙门氏菌感染的抵抗力增强。这一发现表明,IL-35 由B细胞的生成是自免疫疾病和传染病的一个潜在治疗目标。(doi: 10.1038/nature12979)
仙女座-II中的矮星系合并
The remnant of a merger between two dwarf galaxies in Andromeda II
星系形成理论预测较低质量的星系之间会发生合并。但尽管小星系向银河系这样的大星系上的吸积已被间接观测到,但尚未有低质量星系 (总质量小于10亿颗太阳类恒星质量的星系) 之间的合并被发现。现在Nicola Amorisco等人报告了在 “仙女座”的卫星星系之一的矮球形星系 “仙女座-II” 中对一个恒星流所做的运动检测 (kinematic detection) 。他们的结论是,他们观测到了两个矮星系之间一次合并的残留物。这反映了星系形成的无标度 (scale-free) 特点,它们可以小至最低的星系质量规模。(doi: 10.1038/nature12995)
地球辐射带中的“斑马线”
Rotationally driven ‘zebra stripes’ in Earth’s inner radiation belt
地球的辐射带有很多电子和离子,它们被一个磁场束缚在原位。这些带中的结构化特征以前被归因于增强的太阳风活动。虽然行星转动被认为在驱动木星和土星周围的带动态中起重要作用,但这一直被人为对地球的辐射带无足轻重——地球辐射带中所涉及的力要小得多。对来自Van Allen Probes任务的 数据所做的一项新的分析显示,地球内辐射带整个空间的高能电子分布是以规则的、高度结构化的、出乎意料的 “斑马线”形式组织的,甚至当太阳风活动强度低时也是如此。模拟显示,这种模式是由行星转动产生的,后者诱导与漂移周期接近24小时的电子以共振式发生相互作用的磁场和电场发生全球性的日间变化。(doi: 10.1038/nature13046 & doi: 10.1038/507308a)
全光子雷达系统问世
A fully photonics-based coherent radar system
下一代雷达系统将需要高度自动化,采用软件定义的信号生成和检测来在监测和无线通信应用中灵活操作。然而,必要的 “模-数”转换对传统微波电子元件造成严重技术局限。这使得非常适合数字化操作的光子雷达成为一个有吸引力的选项。此前,基于光子的无线电信号生成和检测一般都是被分开研究的。在这项研究中,Paolo Ghelfi等人将各个元件结合起来生成了一个能够发挥功能的全光子雷达系统。该系统的有效性和精确性在一项涉及对过往飞机进行检测的现场试验中得到了演示。(doi: 10.1038/nature13078 & doi: 10.1038/507310a)
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