2013：《NATURE》的中國聲音（中）

本刊記者 姜 瑩

2013年度，我國科研團隊（不含客座或兼職教授）共在《Nature》發表研究性論文27篇。研究內容涵蓋納米材料、氣候學、神經生物學、環境科學、基因組、量子物理、古生物學、結構生物、農業作物等學科領域。

此外，我國學者在古生物學領域的論文發表方面也取得了亮眼的成績。過去十年，有頜類的早期分化、硬骨魚類的起源與早期分化逐漸成為國際演化生物學界關注的重點，相關研究成果在《Nature》、《Science》等雜志上屢有報道。來自沈陽師范大學古生物學院的周長付教授與美國芝加哥大學和德國波恩大學合作，發現了我國迄今最原始的具毛發的哺乳動物——“哺乳形巨齒獸”化石，證實了早期原始形哺乳動物已廣泛具有哺乳類皮膚結構。此外，臨沂大學地質與古生物研究所的鄭曉廷教授發現了一種新的樹棲賊獸類--金氏樹賊獸，系統分析顯示賊獸屬于有冠類哺乳動物，表明了有冠類起源于晚三疊紀時期并且在侏羅紀發生分化，體現了中生代哺乳動物演化中存在許多趨同演化或逆轉現象。

1996畢業月于北京醫科大學臨床醫學系，獲醫學學士學位。2003，畢業于德克薩大學，獲病理學博士學位。2009年-至今，清華大學教授。

ICOS共刺激分子直接控制T淋巴細胞在體內遷移運動的新功能

體液免疫應答是機體在感染病原后產生保護性抗體的生物學過程，是當前多數保護性疫苗發揮作用的基礎。產生抗體的B淋巴細胞在體內并不獨立工作，而是需要通過與另一種白細胞（CD4型輔助T淋巴細胞）互動而獲得信號，并在被稱作“濾泡區”和“生發中心”的淋巴組織微環境中成熟后才能行使功能。CD4型輔助T淋巴細胞有功能各不相同的數個亞群。其中，專門促進B細胞免疫應答叫做濾泡性輔助T細胞，它們分布在濾泡和生發中心。這類T細胞如何發育而來目前還不清楚。這個問題是當前抗感染免疫研究的焦點之一，也是細胞免疫學的一個重要課題。ICOS是個經典的T細胞共刺激分子，可以通過激活PI3K信號促進T細胞活化。ICOS先天缺陷可導致體液免疫缺陷（普通變異型免疫缺陷癥，Common Variable Immunodeficiency）。過去的研究顯示ICOS在濾泡性輔助T細胞上表達水平很高，人們因此普遍假設ICOS信號可能通過誘導關鍵轉錄因子來誘導T細胞獲得分布到濾泡及生發中心的能力。

通過使用多種基因工程小鼠模型，結合經典細胞免疫學手段與雙光子在體內實時成像技術，祁海小組的研究顯示，ICOS通過PI3K信號誘導細胞偽足發生，促進T細胞在體內的持續性運動能力。在淋巴器官濾泡區，B細胞組成性表達ICOS的配體（ICOSL），從而通過持續刺激ICOS信號使T細胞能夠有效遷移到濾泡區。因此，ICOS信號在體內其實可以直接控制T細胞運動能力，直接決定它們在濾泡區組織中的遷移與分布。這些結果對通行的濾泡輔助T細胞亞群分化理論提出了挑戰，為T細胞發育與微環境關系的研究開辟了新途徑，也為將來利用濾泡輔助T細胞改進抗體疫苗打下基礎。另外，由于ICOS分子與很多病理炎癥過程相關，ICOS調控T細胞運動的新機制也為研究T細胞亞群在炎癥中的作用提供了新思路。

譯文來自：Nature 496, 523-527 (25 April 2013)

世界著名結構生物學家。1967年5月生于河南駐馬店。1989年畢業于清華大學生物科學與技術系。1995年獲約翰·霍普金斯大學生物物理博士學位。1998年1月獲聘美國普林斯頓大學分子生物學系助理教授，2001年10月獲得該校終身教授，成為該系建系以來最年輕的終身教授和講席教授。2003年3月被聘為正教授，2007年4月受聘普林斯頓大學終身講席教授。2007年被聘為教育部長江學者講座教授。2008年2月至今，受聘清華大學教授。2009年，入選第一批“千人計劃”。2005年，當選華人生物學家協會會長。現任清華大學生命科學學院院長、醫學院常務副院長、生命科學與醫學研究院副院長。2013年當選為中國科學院院士。

研究涉及細胞凋亡領域、膜蛋白結構與功能領域、蛋白降解與質量控制領域和SMAD蛋白信號轉導領域。主要運用結構生物學和生物化學的手段研究腫瘤發生和細胞調亡的分子機制，集中于腫瘤抑制因子和細胞凋亡調節蛋白的結構和功能研究，與重大疾病相關膜蛋白的結構與功能的研究，細胞內生物大分子機器的結構與功能研究。

細菌能量耦合因子轉運蛋白結構

能量耦合轉運蛋白（energy-coupling factor transporter）是一類近年來新鑒定的轉運蛋白，廣泛存在于革蘭氏陽性病原菌之中，負責攝入一些維生素及其他微量元素。該轉運蛋白復合物包含四個組分：兩個結合并水解ATP提供能量的親水蛋白（EcfA和EcfA’），一個識別和轉運底物的膜蛋白（EcfS）和另一個傳遞能量的膜蛋白（EcfT）。

施一公教授領導的研究團隊通過X-射線晶體衍射的方法解析了能量耦合因子轉運蛋白的三維結構。通過分析該蛋白結構，研究人員發現膜蛋白EcfS與細胞膜基本處于平行狀態，而一般膜蛋白基本是垂直于細胞膜。根據這個極其特殊的構象，研究人員認為轉運蛋白EcfS通過在膜內翻轉來攝入底物。當處于垂直細胞膜的狀態時，EcfS可以與底物結合，然后翻轉進入平行狀態并釋放底物，之后返回垂直狀態進行下一輪循環，類似于酒杯在豎直狀態下接水，然后翻轉倒出杯內的水。在該過程中，親水蛋白EcfA和EcfA’水解ATP并耦合膜蛋白EcfT為EcfS的翻轉提供能量。這一轉運模式有別于目前對于轉運蛋白通用的“alternating access”模型，是一種嶄新的膜轉運蛋白工作模型。

譯文來自：Nature 497, 272-276 (09 May 2013)

2001年瑞士聯邦理工大學-蘇黎世（ETH Zurich）獲博士學位，中科院2005年“百人計劃”入選者及上海市2008年“浦江人才計劃”資助人員。研究方向為木薯和甘薯生物技術。主持和參與了瑞士國際農業研究中心、比爾及梅林達·蓋茨基金會、洛克菲勒基金會、農業部現代農業產業技術體系項目、科技部973計劃和863計劃項目等資助的薯類生物技術課題。2009年獲上海市植物生理學會“優秀青年科技工作者”稱號，2011年獲“2011年度明治生命科學獎”科學獎。發表研究論文40余篇。

能量耦合因子型葉酸轉運蛋白面向內的晶體結構

ECF轉運蛋白復合體屬于新的ABC(ATP Binding Cassette)轉運蛋白家族，廣泛存在于包含很多致病菌的革蘭氏陽性細菌中，負責跨膜轉運多種維生素和微量元素。該復合體由細胞膜上底物結合蛋白EcfS、和由膜結合蛋白EcfT、胞內ATP結合蛋白EcfA/EcfA’組成的能量耦合模塊構成。其三維結構和跨膜轉運的分子機理一直都不清楚。張鵬的研究團隊通過異源表達純化的方法獲得了具有體內/體外葉酸轉運活性的ECF轉運蛋白復合體，進而利用上海同步輻射光源（SSRF）測定了該復合體較高分辨率（3.0）的晶體結構。這是迄今第一個ECF型ABC轉運蛋白復合體的結構，也是葉酸跨膜轉運蛋白的首個結構。該結構清楚地展示了葉酸ECF轉運蛋白復合體的三維構象（圖a）：兩個跨膜蛋白中底物結合蛋白EcfS斜插在細胞膜內，而EcfT蛋白則形成 “L”型構象，由EcfT上伸出的兩個呈“X”型的螺旋躺在細胞內EcfA/EcfA’蛋白表面的凹槽中，負責將ATP分解產生的EcfA/EcfA’的構象改變傳遞到EcfS蛋白。這一結構的解析為人們開展以ECF轉運蛋白為靶標的抗生素的藥物設計提供了分子基礎。

研究人員將結構分析、轉運活性實驗以及與經典ABC轉運蛋白的比較相結合，提出了葉酸通過ECF轉運蛋白跨膜轉運的模型。在之前對ABC轉運蛋白的研究中，人們普遍認為膜結合蛋白二聚體在接受胞外底物時采取“∨”型構象，而釋放底物到細胞內時采取“∧”型構象。而在ECF轉運蛋白中，底物的轉運可通過EcfS蛋白在膜內的構象扭轉來實現。（圖b、c)

譯文來自：Nature 497, 268-271 (09 May 2013)

侯建國，物理化學家，中國科學院院士，第三世界科學院院士。

長期從事物理化學領域特別是富勒烯分子與相關材料的研究工作，已在Nature、Science、J. Am. Chem. Soc. Phys. Rev. Lett. 等期刊雜志上發表學術論文200多篇，是該領域有國際影響的學者。曾多次在國際會議上做邀請報告，擔任三個國際刊物的編委和一系列國際會議的程序委員會委員。2003年當選為中國科學院院士。

亞納米分辨的單分子光學拉曼成像

上世紀60年代激光器的出現極大地推動了拉曼光譜技術的應用，但發展高靈敏高分辨拉曼光譜技術仍然是材料科學特別是納米尺度上的微觀探索所面臨的巨大挑戰和追求的夢想。上世紀70年代發展起來的表面增強拉曼散射技術借助物理與化學增強手段使探測靈敏度得到了很大提高，而進一步將該技術與掃描探針顯微術結合后發展起來的針尖增強拉曼散射（TERS）技術，除能極大提高光譜探測的靈敏度外，還可以同時提供高空間分辨的拉曼成像，因此人們對TERS技術探測微觀世界構造的能力和前景充滿了期待。的確，迄今為止科技人員經過大量努力，已經將TERS測量的最佳空間成像分辨率發展到幾個納米的水平，但這顯然還不適合于對單個分子進行化學識別成像。

在僅僅使用單束連續波激光作為拉曼泵浦光源的情況下，通過頻譜共振調控實現了三階非線性受激拉曼散射過程。這不但大大提高了探測靈敏度，從而使測量所需要的入射激光強度得以大幅降低，保證了被測分子的穩定性，而且由于激光產生的納腔等離激元場起著類似拉曼探測光源的作用，其空間上的高度局域性使得成像空間分辨率得到顯著改善。

譯文來自：Nature 498, 82－86 (06 June 2013)

1994年畢業于北京師范大學生物學系，獲學士學位；1999年畢業于北京師范大學生命科學學院動物生態學專業，獲博士學位。1999－2001年在中科院古脊椎動物與古人類研究所做博士后，2001－2002年在德國辛氏博物館和瑞士巴塞爾博物館做訪問學者，2003－2009年在美國自然歷史博物館做博士后。2010年回國，入選中科院百人計劃。現在主要開展有關哺乳動物主要門類的起源與早期演化、新生代環境演變與生物地層學、基于高精度CT技術的功能形態學、以及基于大矩陣的生物系統學方面的研究工作。

已知最早的靈長類動物骨骼和早期靈長類動物進化

阿喀琉斯基猴骨架比以前知道的發現于德國梅瑟爾的達爾文猴和美國懷俄明的假熊猴整整早了7百萬年。而且，阿喀琉斯基猴在靈長類的系統演化樹上與我們人類同屬于一個大的支系，而達爾文猴和假熊猴則屬于另外一個分支，是現生狐猴的遠親，與人類的親緣關系更遠。

通過大量的統計學分析，倪喜軍和他的團隊推測阿喀琉斯基猴在生活時的體重僅有20-30克，比現生的最小的倭狐猴略小一些。阿喀琉斯如此小的個體和它非常基干的系統演化位置，證明最早的靈長類動物，包括眼鏡猴、獼猴、猩猩和人類的共同祖先，都是非常小的。顛覆了原先一些人認為的類人猿的早期類型與某些現生類人猿在體型大小上相差無幾的觀點。根據生態復原，阿喀琉斯基猴應該是一種小型的非常活躍的靈長類，在白天活動，善于跳躍，依靠視力用手來捕食昆蟲。

譯文來自：Nature 498, 60－64 (06 June 2013)

1993畢業于美國密歇根大學，獲物理學學士；1999獲哈弗大學生物物理學博士學位。

通常情況下，通過禁區來控制級配曲線是SUP-13瀝青混合料級配的主要方式，但是通過這樣的方式來對瀝青混合料進行設計存在一定的隨意性，因此在進行設計的時候應該加入一些約束條件，以此來保證SUP-13 瀝青混合料的穩定性。例如，CA 比=0.4～0.8，FAC=0.24～0.50，FAF=0.25～0.50。當然，控制范圍并不是固定的，而應該根據施工情況和需求來進行調整。通過這樣的模式可以更好的提升混合料的穩定性，但是也使得配合比設計變得更加復雜，因此在設計級配的指標變化來不斷總結最佳的瀝青用量。

周界文的主要研究方向是用核磁共振(NMR)的方法來測定膜蛋白結構，理解它們的功能與機制。他帶領的實驗室研發了一系列的用于膜蛋白研究的核磁共振與生物化學技術，在這方面已今創造了幾項世界第一。其中，他們測定的肌漿網受磷蛋白結構是世界上第一個用NMR定的螺旋膜蛋白的高分辨結構。他們還用NMR測定了流感病毒的M2質子通道，是世界上第一個病毒離子通道和質子通道的結構。周界文實驗室還建立了一整套膜蛋白的高效表達，純化，重折疊，與核磁條件優化的方法，用于測定了T細胞受體（TCR）埋在細胞膜內與膜表面部分的結構。周界文將結構生物學帶進了納米的時代,實驗室研發了一種新的DNA納米管液晶用于微調膜蛋白并成功運用于核磁共振的方法來測定膜蛋白結構。這是納米技術首次與結構生物學的完美結合與運用，從而開始了一個新的研發結構生物學納米技術的領域。

丙型肝炎病毒p7蛋白的特殊結構

丙型肝炎病毒（HCV）是引發慢性肝炎的主要病原之一。由于目前缺乏有效的抗病毒疫苗，治療慢性丙型肝炎主要采用干擾素聯合利巴韋林療法，但其治療周期長，療效有限，并且常常伴有較強的副作用，因此研究針對特定病毒蛋白的小分子化合物是未來的趨勢。

p7蛋白是HCV編碼的病毒離子通道蛋白，現已知其在病毒顆粒的包裝和釋放過程中具有非常重要的作用。但由于p7是膜蛋白，其結構復雜而難以結晶，因此長期以來人們對其結構的認知主要來自于計算機模擬而相對粗糙，針對p7的抗HCV藥物的研發也比較緩慢。

周界文研究組利用新型核磁共振技術首次解析出p7的精細結構，展示出其特異的花瓣狀六聚體結構，并確定了其通道活性以及與金剛烷胺類藥物的作用位點。孫兵研究組前期通過對于SARS 3A蛋白（PNAS 2006）以及手足口病EV712B蛋白(Cell Research 2010）的研究，建立了研究病毒離子通道蛋白的工作技術平臺。在本合作項目中，孫兵研究組充分利用該平臺，利用雙電極電壓鉗技術，建立了在非洲爪蟾卵母細胞中測定p7離子通道活性以及藥物抑制率的實驗方法，并利用這一系統驗證了決定p7離子通道活性的關鍵位點。這些功能實驗結果為p7精細空間結構模型提供了實驗生物學的證據。

譯文來自：Nature 498, 521－525 (27 June 2013)

1996年畢業于南昌大學；2003年畢業于中科院上海植物生理生態研究所，獲得博士學位。2012年－至今，任中國科學院上海巴斯德研究所研究員。

江陸斌研究方向人體寄生蟲分子和細胞生物學研究:惡性瘧原蟲中控制基因沉默的因子：PfSETvs,本研究的重點是闡明表觀遺傳因子中的重要轉錄調節因子對瘧原蟲病原基因表達的調控機制，系統建立瘧原蟲致病基因轉錄調控的分子機制圖譜。

遺傳修飾瘧原蟲在滅活疫苗中的應用研究:本研究將在闡明瘧原蟲表面抗原蛋白表達調控機制的基礎上，探索瘧原蟲滅活疫苗的研制，為臨床試驗打下基礎。

惡性瘧原蟲中控制基因沉默的因子：PfSETvs

瘧疾是一種主要的熱帶寄生蟲病。由惡性瘧原蟲引發的惡性瘧疾每年在全世界范圍內造成至少100萬人死亡、3-5億人感病，是最嚴重的一種寄生蟲病。由于當前并無有效的瘧疾疫苗，新型瘧疾疫苗的研發已成為世界醫學健康領域的當務之急。

惡性瘧原蟲的基因組編碼一個由60個基因組成的var基因家族。該基因家族的蛋白翻譯產物PfEMP1在惡性瘧原蟲感染紅細胞后可被運輸至紅細胞膜表面，是一種主要的寄生蟲致病蛋白。人體針對PfEMP1蛋白產生的抗體可有效地抑制表達這種PfEMP1的惡性瘧原蟲在紅細胞內的寄生。但由于單個惡性瘧原蟲在紅細胞感染期內只能同時轉錄一個var基因，因此惡性瘧原蟲可利用var基因家族的這種相互排斥性表達機制成功地逃避人體針對PfEMP1產生的抗體反應。目前，關于var基因的這一轉錄調控機制尚不清楚。

通過實驗研究，江陸斌研究組成功地找到了控制var基因沉默的關鍵因子PfSETvs。PfSETvs作為果蠅ASH1的同源蛋白，是一種組蛋白賴氨酸甲基化酶。研究人員證明PfSETvs可在var基因的啟動子區域產生一類特異性的組蛋白修飾H3K36me3，進而抑制var基因家族的轉錄。

這項研究首次證明了真核生物中組蛋白修飾H3K36me3對基因沉默的介導作用；研究中通過敲除PfSETvs基因產生的可表達全部PfEMP1蛋白的轉基因惡性瘧原蟲株也為研制新型瘧疾疫苗提供了實驗基礎。

譯文來自：Nature 499, 223－227 (11 July 2013)

1983年畢業于山西農業大學，1986年北京農業大學獲碩士學位，1995年英國牛津大學獲博士學位。先后在加拿大卡爾加里大學、英國牛津大學，美國哈佛大學/哈佛醫學院從事博士后研究工作。2001-2004年任英國牛津大學講師、博士生導師、研究組長。2004-2008年任中國科學院微生物研究所所長。2008年至今任中國科學院病原微生物與免疫重點實驗室主任。2010年至今任牛津大學客座教授。2011年5月至今任中國疾病預防控制中心副主任。2013年12月當選中國科學院院士。

高福的主要研究方向為病原微生物跨種間傳播機制與分子免疫學，主要從事T細胞識別、流感病毒等囊膜病毒侵入的分子機制、禽流感等動物源性病原跨種間傳播的機制研究等。

人類冠狀病毒MERS-CoV及其受體CD26的分子基礎

MERS-CoV與SARS-CoV同屬冠狀病毒科，beta冠狀病毒屬，為具囊膜的正鏈RNA病毒。病毒囊膜上含有刺突蛋白（spike,S），介導病毒對宿主特異性受體分子的結合，是起始病毒感染的最重要的分子。最近的研究表明，二肽基肽酶-4（dipeptidyl peptidase 4，DPPIV/CD26）是MERS-CoV在宿主細胞的受體。鑒定MERS-CoV S蛋白與CD26的結合模式，對于MERS-CoV病毒侵入機制研究和有效藥物靶點的發現具有重要意義。高福研究組長期致力于囊膜病毒跨種間傳播機制與免疫分子識別研究，針對新發現的病毒受體分子，迅速開展了復合物結構及相互作用的功能研究。

研究組首先鑒定了S蛋白中負責與CD26結合的部分，即受體結合域 (receptor binding domain of MERS，MERS-RBD）；然后成功制備了高純度的MERS-RBD以及與CD26的蛋白復合物，并獲得了高質量的晶體；最終解析了MERS-RBD單體以及配體/受體復合物的分子結構。MERS-RBD由核心區和外部受體識別區組成，核心區結構與SARS-CoV的刺突分子同源，而外部受體識別區呈現為由β-折疊片構成的獨特的結構單元，識別CD26分子“β-螺旋槳”樣結構中的IV，V槳頁片。CD26屬于II型跨膜蛋白，以二聚體形式存在于細胞膜上，MERSRBD結合在CD26的遠膜端，形成類似U-型的分子結構。在病毒配體識別受體的過程中，側鏈基團形成的氫鍵與鹽橋等親水相互作用至關重要。這些分子層面上的互作細節，為設計靶向病毒侵入的小分子藥物提供了重要的參考。

譯文來自：Nature，（7 July 2013）

鄭曉廷，臨沂大學地質與古生物研究所所長，古生物研究方向學科帶頭人，從事中生代恐龍和鳥類的科研工作，主要研究領域為鳥類功能形態學與系統分類學。依據由恐龍向鳥類轉變過程中的重要形態結構演化特點，提出進一步支持鳥類飛行樹棲起源理論的證據，推斷鳥類飛行能力演化的不同階段，并結合原始鳥類的各類羽毛和恐龍原始羽毛的特征，完善羽毛起源的模式。在《Science》、《Nature》、《Proc Biol Sci》、《PNAS》等國際知名專業刊物發表論文13篇；出版個人學術專著2部；主持國家自然科學基金面上項目2項。

一種新的樹棲賊獸類

新發現的“金氏樹賊獸”，估計體重約350克，體長35cm，是所知的迄今為止報道過的最大的賊獸。其齒系非常特殊，下頜與進步的多瘤齒獸相似，其顱后骨骼特征顯示具有樹棲習性。系統分析顯示賊獸屬于有冠類哺乳動物，表明了有冠類起源于晚三疊紀時期并且在侏羅紀發生分化，體現了中生代哺乳動物演化中存在許多趨同演化或逆轉現象。

譯文來自：Nature 500,199－202 (08 August 2013)

博士，沈陽師范大學古生物研究所綜合古脊椎動物研究室副主任；北美古脊椎動物學會會員，2002年畢業于山東科技大學，2002-2007年北京大學地球與空間科學學院研究生，2007年獲得理學博士學位，2007年7月來沈陽師范大學古生物研究所工作。

侏羅紀哺乳形動物和最早期哺乳動物的演化適應

新發現的“哺乳形巨齒獸”體長約30公分，體重估計約250克。周圍多處保存有毛發印痕，腹部保存有裸露的皮膚褶皺，據此推測巨齒獸很有可能具有一個裸露的腹部（目前還無法推測是否發育有育兒袋）。毛皮和其它皮膚衍生物（如跗骨毒刺)，證實了早期原始形哺乳動物已廣泛具有哺乳類皮膚結構。原始形哺乳動物的重要科學意義在于它們代表了哺乳動物最原始形態特征，這為追溯的哺乳動物的起源和最早期哺乳類宏觀演化提供了化石證據。原始形哺乳動物很少有保存頭顱和肢體骨骼，更少有毛發保存成為化石。“哺乳形巨齒獸”是最原始的小賊獸支系（Haramiyida）僅有的完整的頭顱和骨骼，是這一類群化石的十分珍貴的重要發現。2006年中、美古生物學家曾在內蒙古道虎溝等地中侏羅世地層發現了原始哺乳動物“貍尾獸”等，但“巨齒獸”的肩胛骨較之更為原始、跟骨突很短、且該類群（小賊獸目）出現較早，其牙齒化石曾在歐洲距今約2.1億年的晚三疊世發現。該地區侏羅紀原始形哺乳動物化石的相繼發現為研究全球哺乳動物起源與早期演化提供了寶貴的化石證據。

譯文來自：Nature 500,163－167(08 August 2013)