封面故事:5篇论文关注癌症治疗

本期封面所示为一个肿瘤细胞(左边)在与三个T细胞和一个能够渗透进肿瘤的免疫细胞发生相互作用。本期Nature发表了反映当前人们对将免疫检查点(immune checkpoint)作为癌症治疗目标的浓厚兴趣以及在识别对这种治疗方法可能会有反应的患者方面所做详细工作的5篇论文。具体来讲，跨膜蛋白PD-L1或其细胞表面受体PD-1(在很多不同癌症中失控)的阻断以前曾在临床前实验中显示了希望，而现在在临床试验中也显示了希望。Powles等人报告了对用抗-PD-L1 抗体 MPDL3280A 治疗的转移性尿路上皮膀胱癌所做的一项一期临床研究(558页)；Tumeh等人(568页)和Herbst等人(563页)对PD-L1/PD-1阻断会怎样分别增强转移性黑素瘤和肺癌的治疗反应进行了研究；Yadav等人(572页)和Gubin等人(577页)显示了突变的肿瘤抗原在形成配体、以产生由PD-L1/PD-1之抑制激发的T-细胞反应中所起作用。封面：Allison Bruce。（doi: 10.1038/nature13904 & doi: 10.1038/515496a & doi: 10.1038/nature13954 & doi: 10.1038/nature13988 & doi: 10.1038/nature14001 & doi: 10.1038/nature14011）
 

地下生物多样性在地面之上的影响

地下生物多样性在很大程度上是人们看不到、也不去想的，但越来越多的证据表明，生活在地下的微生物和动物的巨大多样性对于改变整体生物多样性和陆地生态系统功能有显著作用。在这篇综述文章中，Richard Bardgett和Wim van der Putten对最近关于地下生物多样性的生态和演化作用的研究工作进行了分析，指出了将会提高我们对土壤生物多样性如何影响陆地生态系统对环境变化的生态反应和演化反应的认识的研究领域。（doi: 10.1038/nature13855）
 

一种冈瓦纳哺乳动物的解剖特征

Gondwanatheres是与恐龙一起生活在晚白垩世和早古新世南半球大陆上的哺乳动物。由于我们只是从几颗牙齿和一些颌骨碎片知道它们，所以它们的外表和演化关系仍比较模糊。来自马达加斯加白垩系地层的一种怪诞的、大小跟獾差不多的化石哺乳动物的完整头骨改变了这一切。虽然几乎可以肯定是高度派生的(这也符合人们对那个时候的马达加斯加这个独特本地海岛动物群落的一个成员的预期)，但Vintana 显然就是一种Gondwanathere。这种草食性的、动作敏捷的大眼睛动物的解剖特征显示，Gondwanatheres与人们更熟悉的“多尖齿兽”(Multituberculates)相关，后者是与啮齿类动物相似的一类成功的长寿命哺乳动物，现已灭绝。（doi: 10.1038/nature13922 & doi: 10.1038/nature13940）
 

Toll-受体在身体模式形成中所起作用

沿头部到尾部轴线的身体伸长在动物发育过程中是必不可少的。对果蝇来说，伸长的空间提示是由基因的模式化表达提供的。空间提示怎样引导伸长所需的细胞重排一直不知道。这项研究识别出三个细胞表面Toll-家族受体，它们成条状沿头部到尾部的轴线表达，调控细胞的收缩特性，以产生导致组织伸长的极化重排。（doi: 10.1038/nature13953 & doi: 10.1038/nature13937）
 

饮食问题及其解决办法

在世界范围内，人类的饮食都在随收入增长而变化，这对环境和公共卫生都有潜在影响。David Tilman和Michael Clark对饮食“西化”的影响进行了量化，并且对于饮食的很多方面，他们还在健康后果与环境后果之间发现了密切的联系。如果不加阻止，那么当前的饮食趋势到2050年将会实质性地增加全球温室气体排放和提高II-型糖尿病、肥胖症和冠心病的发病率。对此我们能做什么呢？个人做出知情选择将会有所帮助，但如果环境和农业领域没有重大政策变化的话，总体上几乎没有效果。（doi: 10.1038/nature13959 & doi: 10.1038/nature13943 & doi: 10.1038/nature13943）
 

逆转录病毒逆转录过程的早期步骤

逆转录病毒优先将特定的宿主tRNA用作逆转录第一步的引物。“莫洛尼鼠白血病病毒”(MLV)利用tRNAPro，后者与逆转录病毒RNA的两个区域(U5-PBS和PAS)结合。Victoria D’Souza及同事获得了在有和没有逆转录病毒核壳蛋白两种情况下U5-PBS RNA和tRNA引物的核磁共振(NMR)结构，以了解它是怎样在引发过程中重塑这两个区域的。与其他独立于ATP的核壳伴侣(它们以低亲和力与很多RNA点结合)形成对比的是，这一逆转录病毒蛋白采用一个由熵驱动的“捕捉-释放”重塑机制，与少数点以高亲和力结合。这导致分子间相互作用特需的区域发生局部去稳定化。（doi: 10.1038/nature13709）
 

用于蛋白质的单分子DNA技术

George Church 及同事开发出用于并行蛋白相互作用分析、借助用于蛋白功能分析的单分子DNA方法的一个“单分子相互作用测序”(SMI-seq)技术。SMI-seq的工作原理是，通过核糖体显示或酶结合将蛋白耦合到DNA识别符或“条码”上。这些条码化的蛋白然后在水溶液中被一起分析，并在一个聚丙烯酰胺薄膜中被固定。接下来，条码RNA被放大，并通过DNA测序被分析。该方法可以实现精确的蛋白量化以及对分子结合亲和力和特异性的同时测定。（doi: 10.1038/nature13761）
 

二氧化钒的金属-绝缘体转变

二氧化钒会发生从一个高温金属相到一个低温绝缘相的转变，同时伴随着晶格结构的一个变化。但是尽管进行了多年研究，这种耦合在一起的结构和电子转变的起源仍然不清楚。现在，John Budai及同事发现，某一类别的晶格振动(强非谐声子)在驱动这两个相互竞争的相之间的转变中起关键作用。关于这一种以及其他相关过渡金属氧化物的行为的一个更为全面的物理模型，应能帮助光电子和自旋电子等领域的新型功能材料的设计和开发。（doi: 10.1038/nature13865）
 

对一个黑洞质量标准的再校正

本星系群中的Seyfert星系NGC 4151，更具体来说是其活动星系核(AGN)，已成为一个有用的宇宙学工具。正如各种不同方法所推断的那样，该星系，还有与其类似的星系NGC3227，都具有使其在校正AGN中黑洞质量方面有用的特性。然而，有效校正需要距NGC 4151的准确距离，而此前这个数据一直没有。这项研究报告了根据对NGC 4151的热尘埃发射区的观测结果得出的一个新的尘埃视差距离。这个19兆秒差距的新数值表明，该星系中央黑洞的质量与以前的估计值相比增加了1.4倍，也为其他AGN中的黑洞质量提供了一个相应的修正。（doi: 10.1038/nature13914 & doi: 10.1038/515498a）
 

基于分子的闪存材料

闪存正在成为智能手机、相机、U-盘和其他设备的标准配置。它可以达到的数据存储密度最终受限于可以制造出的数据单元的最小尺寸，所以基于分子的闪存对于延伸这些极限来说是一个有吸引力的选择。Christoph Busche及同事报告了与当前技术兼容的一类金属氧化物团簇分子的设计、合成和电子表征。这些新材料在原子水平上是高度可配置的，也有望用在实际设备中。（doi: 10.1038/nature13951）
 

关于过去21,000年的厄尔尼诺现象的一个模型

古气候证据表明，厄尔尼诺-南方涛动(ENSO，年际气候变化的最重要驱动因素)已从强烈变化的时期变为相对静止的时期。Zhengyu Liu及同事通过一系列气候模拟显示，自“末次盛冰期”以来，与古气候数据解读结果相一致的是，轨道变化倾向于加强ENSO。海洋环流的变化、增加的二氧化碳浓度和退却的冰层都对ENSO产生了影响，但却是在不同时间、有时还是在相互抵消的方向上产生影响的。例如，增加的二氧化碳浓度倾向于减弱ENSO，但这种影响却受到来自退却冰层的、ENSO增强效应的对抗。这些模拟显示，任何一个时间的ENSO状态反映了一系列不同气候作用力的净影响。（doi: 10.1038/nature13963 & doi: 10.1038/515494a & doi: 10.1038/515494a）