2013：《NATURE》的中国声音（中）

本刊记者 姜 莹

2013年度，我国科研团队（不含客座或兼职教授）共在《Nature》发表研究性论文27篇。研究内容涵盖纳米材料、气候学、神经生物学、环境科学、基因组、量子物理、古生物学、结构生物、农业作物等学科领域。

此外，我国学者在古生物学领域的论文发表方面也取得了亮眼的成绩。过去十年，有颌类的早期分化、硬骨鱼类的起源与早期分化逐渐成为国际演化生物学界关注的重点，相关研究成果在《Nature》、《Science》等杂志上屡有报道。来自沈阳师范大学古生物学院的周长付教授与美国芝加哥大学和德国波恩大学合作，发现了我国迄今最原始的具毛发的哺乳动物——“哺乳形巨齿兽”化石，证实了早期原始形哺乳动物已广泛具有哺乳类皮肤结构。此外，临沂大学地质与古生物研究所的郑晓廷教授发现了一种新的树栖贼兽类--金氏树贼兽，系统分析显示贼兽属于有冠类哺乳动物，表明了有冠类起源于晚三叠纪时期并且在侏罗纪发生分化，体现了中生代哺乳动物演化中存在许多趋同演化或逆转现象。

1996毕业月于北京医科大学临床医学系，获医学学士学位。2003，毕业于德克萨大学，获病理学博士学位。2009年-至今，清华大学教授。

ICOS共刺激分子直接控制T淋巴细胞在体内迁移运动的新功能

体液免疫应答是机体在感染病原后产生保护性抗体的生物学过程，是当前多数保护性疫苗发挥作用的基础。产生抗体的B淋巴细胞在体内并不独立工作，而是需要通过与另一种白细胞（CD4型辅助T淋巴细胞）互动而获得信号，并在被称作“滤泡区”和“生发中心”的淋巴组织微环境中成熟后才能行使功能。CD4型辅助T淋巴细胞有功能各不相同的数个亚群。其中，专门促进B细胞免疫应答叫做滤泡性辅助T细胞，它们分布在滤泡和生发中心。这类T细胞如何发育而来目前还不清楚。这个问题是当前抗感染免疫研究的焦点之一，也是细胞免疫学的一个重要课题。ICOS是个经典的T细胞共刺激分子，可以通过激活PI3K信号促进T细胞活化。ICOS先天缺陷可导致体液免疫缺陷（普通变异型免疫缺陷症，Common Variable Immunodeficiency）。过去的研究显示ICOS在滤泡性辅助T细胞上表达水平很高，人们因此普遍假设ICOS信号可能通过诱导关键转录因子来诱导T细胞获得分布到滤泡及生发中心的能力。

通过使用多种基因工程小鼠模型，结合经典细胞免疫学手段与双光子在体内实时成像技术，祁海小组的研究显示，ICOS通过PI3K信号诱导细胞伪足发生，促进T细胞在体内的持续性运动能力。在淋巴器官滤泡区，B细胞组成性表达ICOS的配体（ICOSL），从而通过持续刺激ICOS信号使T细胞能够有效迁移到滤泡区。因此，ICOS信号在体内其实可以直接控制T细胞运动能力，直接决定它们在滤泡区组织中的迁移与分布。这些结果对通行的滤泡辅助T细胞亚群分化理论提出了挑战，为T细胞发育与微环境关系的研究开辟了新途径，也为将来利用滤泡辅助T细胞改进抗体疫苗打下基础。另外，由于ICOS分子与很多病理炎症过程相关，ICOS调控T细胞运动的新机制也为研究T细胞亚群在炎症中的作用提供了新思路。

译文来自：Nature 496, 523-527 (25 April 2013)

世界著名结构生物学家。1967年5月生于河南驻马店。1989年毕业于清华大学生物科学与技术系。1995年获约翰·霍普金斯大学生物物理博士学位。1998年1月获聘美国普林斯顿大学分子生物学系助理教授，2001年10月获得该校终身教授，成为该系建系以来最年轻的终身教授和讲席教授。2003年3月被聘为正教授，2007年4月受聘普林斯顿大学终身讲席教授。2007年被聘为教育部长江学者讲座教授。2008年2月至今，受聘清华大学教授。2009年，入选第一批“千人计划”。2005年，当选华人生物学家协会会长。现任清华大学生命科学学院院长、医学院常务副院长、生命科学与医学研究院副院长。2013年当选为中国科学院院士。

研究涉及细胞凋亡领域、膜蛋白结构与功能领域、蛋白降解与质量控制领域和SMAD蛋白信号转导领域。主要运用结构生物学和生物化学的手段研究肿瘤发生和细胞调亡的分子机制，集中于肿瘤抑制因子和细胞凋亡调节蛋白的结构和功能研究，与重大疾病相关膜蛋白的结构与功能的研究，细胞内生物大分子机器的结构与功能研究。

细菌能量耦合因子转运蛋白结构

能量耦合转运蛋白（energy-coupling factor transporter）是一类近年来新鉴定的转运蛋白，广泛存在于革兰氏阳性病原菌之中，负责摄入一些维生素及其他微量元素。该转运蛋白复合物包含四个组分：两个结合并水解ATP提供能量的亲水蛋白（EcfA和EcfA’），一个识别和转运底物的膜蛋白（EcfS）和另一个传递能量的膜蛋白（EcfT）。

施一公教授领导的研究团队通过X-射线晶体衍射的方法解析了能量耦合因子转运蛋白的三维结构。通过分析该蛋白结构，研究人员发现膜蛋白EcfS与细胞膜基本处于平行状态，而一般膜蛋白基本是垂直于细胞膜。根据这个极其特殊的构象，研究人员认为转运蛋白EcfS通过在膜内翻转来摄入底物。当处于垂直细胞膜的状态时，EcfS可以与底物结合，然后翻转进入平行状态并释放底物，之后返回垂直状态进行下一轮循环，类似于酒杯在竖直状态下接水，然后翻转倒出杯内的水。在该过程中，亲水蛋白EcfA和EcfA’水解ATP并耦合膜蛋白EcfT为EcfS的翻转提供能量。这一转运模式有别于目前对于转运蛋白通用的“alternating access”模型，是一种崭新的膜转运蛋白工作模型。

译文来自：Nature 497, 272-276 (09 May 2013)

2001年瑞士联邦理工大学-苏黎世（ETH Zurich）获博士学位，中科院2005年“百人计划”入选者及上海市2008年“浦江人才计划”资助人员。研究方向为木薯和甘薯生物技术。主持和参与了瑞士国际农业研究中心、比尔及梅林达·盖茨基金会、洛克菲勒基金会、农业部现代农业产业技术体系项目、科技部973计划和863计划项目等资助的薯类生物技术课题。2009年获上海市植物生理学会“优秀青年科技工作者”称号，2011年获“2011年度明治生命科学奖”科学奖。发表研究论文40余篇。

能量耦合因子型叶酸转运蛋白面向内的晶体结构

ECF转运蛋白复合体属于新的ABC(ATP Binding Cassette)转运蛋白家族，广泛存在于包含很多致病菌的革兰氏阳性细菌中，负责跨膜转运多种维生素和微量元素。该复合体由细胞膜上底物结合蛋白EcfS、和由膜结合蛋白EcfT、胞内ATP结合蛋白EcfA/EcfA’组成的能量耦合模块构成。其三维结构和跨膜转运的分子机理一直都不清楚。张鹏的研究团队通过异源表达纯化的方法获得了具有体内/体外叶酸转运活性的ECF转运蛋白复合体，进而利用上海同步辐射光源（SSRF）测定了该复合体较高分辨率（3.0）的晶体结构。这是迄今第一个ECF型ABC转运蛋白复合体的结构，也是叶酸跨膜转运蛋白的首个结构。该结构清楚地展示了叶酸ECF转运蛋白复合体的三维构象（图a）：两个跨膜蛋白中底物结合蛋白EcfS斜插在细胞膜内，而EcfT蛋白则形成 “L”型构象，由EcfT上伸出的两个呈“X”型的螺旋躺在细胞内EcfA/EcfA’蛋白表面的凹槽中，负责将ATP分解产生的EcfA/EcfA’的构象改变传递到EcfS蛋白。这一结构的解析为人们开展以ECF转运蛋白为靶标的抗生素的药物设计提供了分子基础。

研究人员将结构分析、转运活性实验以及与经典ABC转运蛋白的比较相结合，提出了叶酸通过ECF转运蛋白跨膜转运的模型。在之前对ABC转运蛋白的研究中，人们普遍认为膜结合蛋白二聚体在接受胞外底物时采取“∨”型构象，而释放底物到细胞内时采取“∧”型构象。而在ECF转运蛋白中，底物的转运可通过EcfS蛋白在膜内的构象扭转来实现。（图b、c)

译文来自：Nature 497, 268-271 (09 May 2013)

侯建国，物理化学家，中国科学院院士，第三世界科学院院士。

长期从事物理化学领域特别是富勒烯分子与相关材料的研究工作，已在Nature、Science、J. Am. Chem. Soc. Phys. Rev. Lett. 等期刊杂志上发表学术论文200多篇，是该领域有国际影响的学者。曾多次在国际会议上做邀请报告，担任三个国际刊物的编委和一系列国际会议的程序委员会委员。2003年当选为中国科学院院士。

亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像

上世纪60年代激光器的出现极大地推动了拉曼光谱技术的应用，但发展高灵敏高分辨拉曼光谱技术仍然是材料科学特别是纳米尺度上的微观探索所面临的巨大挑战和追求的梦想。上世纪70年代发展起来的表面增强拉曼散射技术借助物理与化学增强手段使探测灵敏度得到了很大提高，而进一步将该技术与扫描探针显微术结合后发展起来的针尖增强拉曼散射（TERS）技术，除能极大提高光谱探测的灵敏度外，还可以同时提供高空间分辨的拉曼成像，因此人们对TERS技术探测微观世界构造的能力和前景充满了期待。的确，迄今为止科技人员经过大量努力，已经将TERS测量的最佳空间成像分辨率发展到几个纳米的水平，但这显然还不适合于对单个分子进行化学识别成像。

在仅仅使用单束连续波激光作为拉曼泵浦光源的情况下，通过频谱共振调控实现了三阶非线性受激拉曼散射过程。这不但大大提高了探测灵敏度，从而使测量所需要的入射激光强度得以大幅降低，保证了被测分子的稳定性，而且由于激光产生的纳腔等离激元场起着类似拉曼探测光源的作用，其空间上的高度局域性使得成像空间分辨率得到显著改善。

译文来自：Nature 498, 82－86 (06 June 2013)

1994年毕业于北京师范大学生物学系，获学士学位；1999年毕业于北京师范大学生命科学学院动物生态学专业，获博士学位。1999－2001年在中科院古脊椎动物与古人类研究所做博士后，2001－2002年在德国辛氏博物馆和瑞士巴塞尔博物馆做访问学者，2003－2009年在美国自然历史博物馆做博士后。2010年回国，入选中科院百人计划。现在主要开展有关哺乳动物主要门类的起源与早期演化、新生代环境演变与生物地层学、基于高精度CT技术的功能形态学、以及基于大矩阵的生物系统学方面的研究工作。

已知最早的灵长类动物骨骼和早期灵长类动物进化

阿喀琉斯基猴骨架比以前知道的发现于德国梅瑟尔的达尔文猴和美国怀俄明的假熊猴整整早了7百万年。而且，阿喀琉斯基猴在灵长类的系统演化树上与我们人类同属于一个大的支系，而达尔文猴和假熊猴则属于另外一个分支，是现生狐猴的远亲，与人类的亲缘关系更远。

通过大量的统计学分析，倪喜军和他的团队推测阿喀琉斯基猴在生活时的体重仅有20-30克，比现生的最小的倭狐猴略小一些。阿喀琉斯如此小的个体和它非常基干的系统演化位置，证明最早的灵长类动物，包括眼镜猴、猕猴、猩猩和人类的共同祖先，都是非常小的。颠覆了原先一些人认为的类人猿的早期类型与某些现生类人猿在体型大小上相差无几的观点。根据生态复原，阿喀琉斯基猴应该是一种小型的非常活跃的灵长类，在白天活动，善于跳跃，依靠视力用手来捕食昆虫。

译文来自：Nature 498, 60－64 (06 June 2013)

1993毕业于美国密歇根大学，获物理学学士；1999获哈弗大学生物物理学博士学位。

通常情况下，通过禁区来控制级配曲线是SUP-13沥青混合料级配的主要方式，但是通过这样的方式来对沥青混合料进行设计存在一定的随意性，因此在进行设计的时候应该加入一些约束条件，以此来保证SUP-13 沥青混合料的稳定性。例如，CA 比=0.4～0.8，FAC=0.24～0.50，FAF=0.25～0.50。当然，控制范围并不是固定的，而应该根据施工情况和需求来进行调整。通过这样的模式可以更好的提升混合料的稳定性，但是也使得配合比设计变得更加复杂，因此在设计级配的指标变化来不断总结最佳的沥青用量。

周界文的主要研究方向是用核磁共振(NMR)的方法来测定膜蛋白结构，理解它们的功能与机制。他带领的实验室研发了一系列的用于膜蛋白研究的核磁共振与生物化学技术，在这方面已今创造了几项世界第一。其中，他们测定的肌浆网受磷蛋白结构是世界上第一个用NMR定的螺旋膜蛋白的高分辨结构。他们还用NMR测定了流感病毒的M2质子通道，是世界上第一个病毒离子通道和质子通道的结构。周界文实验室还建立了一整套膜蛋白的高效表达，纯化，重折叠，与核磁条件优化的方法，用于测定了T细胞受体（TCR）埋在细胞膜内与膜表面部分的结构。周界文将结构生物学带进了纳米的时代,实验室研发了一种新的DNA纳米管液晶用于微调膜蛋白并成功运用于核磁共振的方法来测定膜蛋白结构。这是纳米技术首次与结构生物学的完美结合与运用，从而开始了一个新的研发结构生物学纳米技术的领域。

丙型肝炎病毒p7蛋白的特殊结构

丙型肝炎病毒（HCV）是引发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，治疗慢性丙型肝炎主要采用干扰素联合利巴韦林疗法，但其治疗周期长，疗效有限，并且常常伴有较强的副作用，因此研究针对特定病毒蛋白的小分子化合物是未来的趋势。

p7蛋白是HCV编码的病毒离子通道蛋白，现已知其在病毒颗粒的包装和释放过程中具有非常重要的作用。但由于p7是膜蛋白，其结构复杂而难以结晶，因此长期以来人们对其结构的认知主要来自于计算机模拟而相对粗糙，针对p7的抗HCV药物的研发也比较缓慢。

周界文研究组利用新型核磁共振技术首次解析出p7的精细结构，展示出其特异的花瓣状六聚体结构，并确定了其通道活性以及与金刚烷胺类药物的作用位点。孙兵研究组前期通过对于SARS 3A蛋白（PNAS 2006）以及手足口病EV712B蛋白(Cell Research 2010）的研究，建立了研究病毒离子通道蛋白的工作技术平台。在本合作项目中，孙兵研究组充分利用该平台，利用双电极电压钳技术，建立了在非洲爪蟾卵母细胞中测定p7离子通道活性以及药物抑制率的实验方法，并利用这一系统验证了决定p7离子通道活性的关键位点。这些功能实验结果为p7精细空间结构模型提供了实验生物学的证据。

译文来自：Nature 498, 521－525 (27 June 2013)

1996年毕业于南昌大学；2003年毕业于中科院上海植物生理生态研究所，获得博士学位。2012年－至今，任中国科学院上海巴斯德研究所研究员。

江陆斌研究方向人体寄生虫分子和细胞生物学研究:恶性疟原虫中控制基因沉默的因子：PfSETvs,本研究的重点是阐明表观遗传因子中的重要转录调节因子对疟原虫病原基因表达的调控机制，系统建立疟原虫致病基因转录调控的分子机制图谱。

遗传修饰疟原虫在灭活疫苗中的应用研究:本研究将在阐明疟原虫表面抗原蛋白表达调控机制的基础上，探索疟原虫灭活疫苗的研制，为临床试验打下基础。

恶性疟原虫中控制基因沉默的因子：PfSETvs

疟疾是一种主要的热带寄生虫病。由恶性疟原虫引发的恶性疟疾每年在全世界范围内造成至少100万人死亡、3-5亿人感病，是最严重的一种寄生虫病。由于当前并无有效的疟疾疫苗，新型疟疾疫苗的研发已成为世界医学健康领域的当务之急。

恶性疟原虫的基因组编码一个由60个基因组成的var基因家族。该基因家族的蛋白翻译产物PfEMP1在恶性疟原虫感染红细胞后可被运输至红细胞膜表面，是一种主要的寄生虫致病蛋白。人体针对PfEMP1蛋白产生的抗体可有效地抑制表达这种PfEMP1的恶性疟原虫在红细胞内的寄生。但由于单个恶性疟原虫在红细胞感染期内只能同时转录一个var基因，因此恶性疟原虫可利用var基因家族的这种相互排斥性表达机制成功地逃避人体针对PfEMP1产生的抗体反应。目前，关于var基因的这一转录调控机制尚不清楚。

通过实验研究，江陆斌研究组成功地找到了控制var基因沉默的关键因子PfSETvs。PfSETvs作为果蝇ASH1的同源蛋白，是一种组蛋白赖氨酸甲基化酶。研究人员证明PfSETvs可在var基因的启动子区域产生一类特异性的组蛋白修饰H3K36me3，进而抑制var基因家族的转录。

这项研究首次证明了真核生物中组蛋白修饰H3K36me3对基因沉默的介导作用；研究中通过敲除PfSETvs基因产生的可表达全部PfEMP1蛋白的转基因恶性疟原虫株也为研制新型疟疾疫苗提供了实验基础。

译文来自：Nature 499, 223－227 (11 July 2013)

1983年毕业于山西农业大学，1986年北京农业大学获硕士学位，1995年英国牛津大学获博士学位。先后在加拿大卡尔加里大学、英国牛津大学，美国哈佛大学/哈佛医学院从事博士后研究工作。2001-2004年任英国牛津大学讲师、博士生导师、研究组长。2004-2008年任中国科学院微生物研究所所长。2008年至今任中国科学院病原微生物与免疫重点实验室主任。2010年至今任牛津大学客座教授。2011年5月至今任中国疾病预防控制中心副主任。2013年12月当选中国科学院院士。

高福的主要研究方向为病原微生物跨种间传播机制与分子免疫学，主要从事T细胞识别、流感病毒等囊膜病毒侵入的分子机制、禽流感等动物源性病原跨种间传播的机制研究等。

人类冠状病毒MERS-CoV及其受体CD26的分子基础

MERS-CoV与SARS-CoV同属冠状病毒科，beta冠状病毒属，为具囊膜的正链RNA病毒。病毒囊膜上含有刺突蛋白（spike,S），介导病毒对宿主特异性受体分子的结合，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在宿主细胞的受体。鉴定MERS-CoV S蛋白与CD26的结合模式，对于MERS-CoV病毒侵入机制研究和有效药物靶点的发现具有重要意义。高福研究组长期致力于囊膜病毒跨种间传播机制与免疫分子识别研究，针对新发现的病毒受体分子，迅速开展了复合物结构及相互作用的功能研究。

研究组首先鉴定了S蛋白中负责与CD26结合的部分，即受体结合域 (receptor binding domain of MERS，MERS-RBD）；然后成功制备了高纯度的MERS-RBD以及与CD26的蛋白复合物，并获得了高质量的晶体；最终解析了MERS-RBD单体以及配体/受体复合物的分子结构。MERS-RBD由核心区和外部受体识别区组成，核心区结构与SARS-CoV的刺突分子同源，而外部受体识别区呈现为由β-折叠片构成的独特的结构单元，识别CD26分子“β-螺旋桨”样结构中的IV，V桨页片。CD26属于II型跨膜蛋白，以二聚体形式存在于细胞膜上，MERSRBD结合在CD26的远膜端，形成类似U-型的分子结构。在病毒配体识别受体的过程中，侧链基团形成的氢键与盐桥等亲水相互作用至关重要。这些分子层面上的互作细节，为设计靶向病毒侵入的小分子药物提供了重要的参考。

译文来自：Nature，（7 July 2013）

郑晓廷，临沂大学地质与古生物研究所所长，古生物研究方向学科带头人，从事中生代恐龙和鸟类的科研工作，主要研究领域为鸟类功能形态学与系统分类学。依据由恐龙向鸟类转变过程中的重要形态结构演化特点，提出进一步支持鸟类飞行树栖起源理论的证据，推断鸟类飞行能力演化的不同阶段，并结合原始鸟类的各类羽毛和恐龙原始羽毛的特征，完善羽毛起源的模式。在《Science》、《Nature》、《Proc Biol Sci》、《PNAS》等国际知名专业刊物发表论文13篇；出版个人学术专著2部；主持国家自然科学基金面上项目2项。

一种新的树栖贼兽类

新发现的“金氏树贼兽”，估计体重约350克，体长35cm，是所知的迄今为止报道过的最大的贼兽。其齿系非常特殊，下颌与进步的多瘤齿兽相似，其颅后骨骼特征显示具有树栖习性。系统分析显示贼兽属于有冠类哺乳动物，表明了有冠类起源于晚三叠纪时期并且在侏罗纪发生分化，体现了中生代哺乳动物演化中存在许多趋同演化或逆转现象。

译文来自：Nature 500,199－202 (08 August 2013)

博士，沈阳师范大学古生物研究所综合古脊椎动物研究室副主任；北美古脊椎动物学会会员，2002年毕业于山东科技大学，2002-2007年北京大学地球与空间科学学院研究生，2007年获得理学博士学位，2007年7月来沈阳师范大学古生物研究所工作。

侏罗纪哺乳形动物和最早期哺乳动物的演化适应

新发现的“哺乳形巨齿兽”体长约30公分，体重估计约250克。周围多处保存有毛发印痕，腹部保存有裸露的皮肤褶皱，据此推测巨齿兽很有可能具有一个裸露的腹部（目前还无法推测是否发育有育儿袋）。毛皮和其它皮肤衍生物（如跗骨毒刺)，证实了早期原始形哺乳动物已广泛具有哺乳类皮肤结构。原始形哺乳动物的重要科学意义在于它们代表了哺乳动物最原始形态特征，这为追溯的哺乳动物的起源和最早期哺乳类宏观演化提供了化石证据。原始形哺乳动物很少有保存头颅和肢体骨骼，更少有毛发保存成为化石。“哺乳形巨齿兽”是最原始的小贼兽支系（Haramiyida）仅有的完整的头颅和骨骼，是这一类群化石的十分珍贵的重要发现。2006年中、美古生物学家曾在内蒙古道虎沟等地中侏罗世地层发现了原始哺乳动物“狸尾兽”等，但“巨齿兽”的肩胛骨较之更为原始、跟骨突很短、且该类群（小贼兽目）出现较早，其牙齿化石曾在欧洲距今约2.1亿年的晚三叠世发现。该地区侏罗纪原始形哺乳动物化石的相继发现为研究全球哺乳动物起源与早期演化提供了宝贵的化石证据。

译文来自：Nature 500,163－167(08 August 2013)