《自然》[Nature]12年08月23日出版pdf全文

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封面故事: 人类基因组的突变速度
. d. J0 q' z( j6 a' q" WRate of de novo mutations and the importance of father's age to disease risk
4 E( n/ B4 r" Z' M- e4 g7 G; q新生突变之所以重要，是因为它们是演化中多样性的来源，也是因为它们对疾病有直接影响。来自“deCODE genetics”（总部设在冰岛的一个人类基因组研究机构）的科学家和他们的同事，利用来自78个“冰岛患者-后代三人组合”的全基因组测序数据来在整个基因组层面上研究人类的突变速度。他们发现，单核苷酸多态性突变速度的多样化是由父亲在母亲怀上孩子时的年龄支配的。受孕时父亲年龄每增加一岁，突变数量就增加约两个，同时一旦随机差异的效应被考虑进去，父亲的年龄估计就可以解释新生突变数量中几乎所有剩余的差异。而且，这些结果表明，影响男性生殖年龄的人口结构变化会对突变速度产生相当大的影响，因此也会对精神分裂症和自闭症等疾病的发病风险产生相当大的影响。
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端粒为什么不能无限变长？
8 Q! _* t! e1 @The human CST complex is a terminator of telomerase activity.
9 }+ i9 m) `" d1 L% g! G) u当线性染色体复制时，它们的端部（称之为端粒）会稍微变短。端粒酶是一种专门化的聚合酶，在细胞周期的S-阶段作用于“端粒重复DNA”上，使端粒重新变长大约60个核苷酸。现在，Joachim Lingner及其同事发现，三聚CST复合物与“端粒引子”(telomeric primer)和POT1–TPP1复合物发生相互作用，抑制S-阶段后期端粒酶活性。这样，不受限制的端粒变长便受到了控制，每个端粒在每个细胞周期中只被端粒酶拉长一次。
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突变速度受染色质结构影响
% ^0 s  Y! B3 Y) [) rChromatin organization is a major influence on regional mutation rates in human cancer cells.pdf
- i; A/ v% Q) Z) C/ P 癌症基因组的测序，为直接确定突变速度在整个人基因组中有何不同提供了一个机会。Benjamin Schuster-Böckler 和Ben Lehner利用关于来自白血病、黑素瘤、肺癌和前列腺癌基因组的超过80,000个独特“单核苷酸变异体”位置的数据，来研究体细胞中（而不是生殖细胞中）突变速度的情况。他们发现，突变速度与染色质组织密切相关，说明将基因组组织成“异染色质类区域和常染色质类区域”的排列方式，对于人类体细胞中区域性突变速度差异具有支配性的影响。; n- T& A- i2 s. o7 Q. D! \
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9 a7 e* v$ O' M* ]家族性“肌萎缩性侧索硬化”的遗传学研究; i% h$ F4 c. k7 X
Mutations in the profilin 1 gene cause familial amyotrophic lateral sclerosis.pdf
9 D2 O4 V( O- f: o1 u  P1 z: K+ |& [ 在神经退化疾病“肌萎缩性侧索硬化” (ALS)的近一半家族性病例中，疾病的遗传基础仍不知道。本文作者发现，profilin 1 (PFN1)基因（它是将单体肌动蛋白转化成细丝状肌动蛋白所必需的）的突变会引起家族性ALS。现有数据表明，细胞骨架通道的改变有助于ALS的发病。对ALS中PFN1突变所做的观察对于家族性ALS病例的诊断性测试有直接意义，并且还为ALS的治疗提供了一个新的潜在目标。6 b0 t# T8 x& e% J
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) L8 C3 r* ~4 ?9 [6 X* c6 V癌细胞的功能性层级0 z9 v* m. }/ g0 z2 m
A restricted cell population propagates glioblastoma growth after chemotherapy.pdf
2 ^8 v+ ]% g5 V! ?; B! B. @( q在一个成胶质细胞瘤小鼠模型中，Luis Parada及其同事利用在神经干细胞（肿瘤就是在这些细胞中出现的）中选择性表达的一种绿色荧光蛋白(GFP)“报告蛋白”(reporter protein)，来在一个内生环境中追踪癌细胞。该“报告蛋白”标记了一小类神经胶质瘤细胞，它们的增殖能力没有大部分肿瘤细胞那么强。然而，这些GFP+细胞却造成用细胞毒性药物“替莫唑胺”治疗后肿瘤的再生。GFP+细胞的选择性清除同时配合“替莫唑胺”治疗对抑制肿瘤生长更有效。GFP+细胞似乎处在癌细胞功能性层级的最高端，所以可能代表着癌症干细胞——能够维持肿瘤生长的一类肿瘤细胞。以这一类癌细胞和增殖能力更强的大部分癌细胞同时作为治疗目标，也许能导致更好的治疗效果。" s6 H) J$ m$ d

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完美“库仑拖拽”的实验演示( o" i$ y- V, J, j" k( b  M* ^6 j+ S
Exciton condensation and perfect Coulomb drag.pdf0 @6 ^  |3 R5 k- A6 \: ]( B9 g
从一个导体中流过的电流，能够通过被称为“库仑相互作用”的电子-电子排斥力在另一个与第一个在空间上分开的导体中诱导产生电流。这样所产生的“拖拽电流”通常较小，但人们一直认为，在某些情况下这一电流有可能与驱动电流具有相同的量级。现在，这一预测通过在一个双层二维电子系统中对“完美”拖拽的演示得到了证实。在该系统中，一层电子被耦合到有相同数量空穴的另一层电子上，它们一起能够形成一个激子凝聚态。本文作者们明确认为，第一层中的电子流能在第二层中驱动产生一个相等的、但相反的电子流。
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7 t- O: K! H0 O6 s! W% t喜马拉雅山地区冰川减小的重新计算
4 n" _! \/ K0 q8 dContrasting patterns of early twenty-first-century glacier mass change in the Himalayas.pdf
2 Q$ n0 u% c/ f1 u6 }, x- n7 P 亚洲高山冰川的变化会对水资源和海平面产生间接影响，但一直难以准确监测冰体变化。最近对全球被冰覆盖的地方的冰体损失所做的一项重力测量研究（其结果发表在Nature上）表明，亚洲的高山在二十世纪初大体上处于平衡状态。现在，Andreas Kaab及其同事发表了利用卫星高度测量方法完成的一项更详细的分析，显示兴都库什山-喀拉昆仑山-喜马拉雅山地区有一个虽然小、但在统计上仍可辨别的冰体损失。兴都库什山-喜马拉雅山大部分地方的冰体损失较大，但这种损失被喀拉昆仑山中小到几乎辨别不出的冰体损失部分抵消了。5 v" M0 N' o* z' N! d9 Z- A$ a
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大气中乙烷水平的长期下降
2 T2 D: P  B! v/ M9 O/ xLong-term decline of global atmospheric ethane concentrations and implications for methane.pdf8 h) k7 V; d" [- r
乙烷是遥远大气中最丰富的非甲烷烃类，是对流层臭氧的一种前体。这篇论文提供了迄今所建立的全球大气乙烷水平的最长连续记录，发现全球乙烷排放速度在1984年和2010年间下降了21%。这一结果也许可以归因于偶然性排放（如天然气从油井中的喷发和燃烧等）的下降，而不是乙烷其他主要来源（如生物燃料的使用及生物质的燃烧）的下降。因为甲烷与乙烷主要排放源相同，所以乙烷的这一新的长期记录可用来研究全球甲烷水平的变化。基于这种想法，本文作者提出，偶然性化石燃料排放量的减少也占全球甲烷排放量之减少的30–70%。
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固体肿瘤的克隆分析
4 g( E. }* W* I" w# _7 GDefining the mode of tumour growth by clonal analysis.pdf/ r8 c7 l9 ]- a$ z; u
采用基因系追踪，Cedric Blanpain及其同事首次以克隆方式对一个未受扰动的固体肿瘤中的肿瘤细胞进行了活体追踪研究。在一个由致癌物诱导产生的乳头瘤小鼠模型中，他们发现，这些良性病灶中的细胞映射了正常组织中的克隆层级组织。只有少部分具有较高增殖潜力的乳头瘤细胞能够维持第二个、循环速度较慢的群体，后者产生形成大部分乳头瘤的差异化的肿瘤细胞。但当病灶发展成鳞片状细胞癌时，会转化为以自我更新为主的细胞分裂和有限的细胞分化，说明这些细胞也许代表着一个癌症干细胞群。关于癌症干细胞（能够维持肿瘤生长的一类肿瘤细胞）的证据以前只在移植实验中在固体肿瘤中演示过。
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; Q. o5 o7 L$ e5 f: |3 v+ U7 a对低磷土壤有耐受性的水稻
5 {% T; r/ u& Y+ C6 U) e$ CThe protein kinase Pstol1 from traditional rice confers tolerance of phosphorus deficiency.pdf2 F9 F5 b5 G2 w, C- X
水稻是亚洲很多地方的主要粮食作物。但该地区的水稻存在诸多问题，如产量低、磷肥供应有限、雨水栽培系统易受气候变化影响等等。在这项研究中，Sigrid Heuer及其同事报告了对一个被称为“磷缺乏耐受性-1” (PSTOL1)的基因（它使水稻对缺磷产生耐受性）的定性。该基因存在于传统水稻品种Kasalath中，但在水稻参照基因组和其他对缺磷无耐受性的现代品种中却没有。PSTOL1被发现对根早期生长起一个增强因子的作用，因而能够使植物获得更多的磷和其他营养物。将这一基因导入本地化的水稻品种中，应能在低磷条件下提高生产力。
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