1、《自然》动物实现“光合作用”，治疗衰老退行性疾病
2022年12月7日，来自浙江大学医学院林贤丰等研究人员合作在《自然》杂志发表了题为“A plant-derived natural photosynthetic system for improving cell anabolism.”的研究成果发现，一种源于植物的天然光合作用系统可用于改善细胞的新陈代谢。
据介绍，细胞内新陈代谢不足是参与人体许多病理过程的一个关键因素。细胞内物质的新陈代谢需要消耗足够的细胞内能量并产生还原当量。ATP是细胞内生物过程的“能量货币”，而NADPH的还原形式是一个关键的电子供体，为新陈代谢提供还原力。在病理条件下，很难纠正受损的新陈代谢，也很难将ATP和NADPH的不足水平提高到最佳浓度。
fig1|膜包覆的纳米类囊体单元(CM-NTUs)示意图
研究人员开发了一个独立的、可控的、基于纳米类囊体单元（NTU）的纳米植物源光合系统。为了实现跨物种的应用，研究人员使用了一种特定的成熟细胞膜（软骨细胞膜CM）进行伪装封装。作为概念证明，研究人员证明这些CM-NTU通过膜融合进入软骨细胞，避免溶酶体降解并实现快速渗透。此外，CM-NTU在暴露于光下后，在原位增加了细胞内ATP和NADPH水平，并改善了退化软骨细胞的新陈代谢。它们还可以系统地纠正能量失衡，恢复细胞代谢，从而改善软骨的稳态，防止骨关节炎的病理进展。研究人员对退行性疾病的治疗策略是基于一个天然的光合作用系统，它可以通过独立提供关键的能量和代谢载体来可控地增强细胞的新陈代谢。这项研究还加强了对生物有机体和复合生物材料的制备和应用于疾病治疗的理解。
（评论：该研究实现了向哺乳动物细胞跨物种植入天然光合系统，并让植入的光合系统独立提供关键能量代谢来可控增强细胞合成代谢，在退行性疾病治疗中显示出了良好的临床应用前景。）
文章来源：
Chen, Pengfei, Liu et al, A plant-derived natural photosynthetic system for improving cell anabolism. DOI: 10.1038/s41586-022-05499-y，最新IF：43.07
2、《自然》揭示小鼠睡眠量转录调控的一条信号通路
2022年12月7日，来自北京生命科学研究所刘清华研究组在《自然》杂志上发表了标题为”A signalling pathway for transcriptional regulation of sleep amount in mice.“的研究成果，发现小鼠睡眠量转录调控的一条信号通路。
据介绍，在小鼠和人类中，睡眠量受遗传因素的制约，并表现出与年龄有关的变化。然而，调节哺乳动物睡眠时间的核心分子途径和效应机制仍不清楚。
fig 2| 睡眠调控的分子通路模型
研究人员利用腺相关病毒介导的体细胞遗传学分析，描述了小鼠睡眠转录调节的一条主要信号通路。成年小鼠大脑中LKB1激酶（AMPK相关蛋白激酶SIK3的激活因子）的嵌合敲除，明显减少了非快速眼动睡眠（NREMS）的数量和delta功率（衡量睡眠深度的标准）。在LKB1-SIK3途径的下游，成体大脑神经元中组蛋白去乙酰化酶HDAC4和HDAC5的功能增强或丧失导致NREMS数量和delta功率的双向变化。此外，HDAC4和HDAC5的磷酸化与睡眠需求的增加有关，HDAC4专门调节下丘脑后部的NREMS量。遗传和转录组研究显示，HDAC4在转录和睡眠调节方面与CREB合作。这些发现引入了新的概念——以转录调节因子为目标的信号通路调节每日睡眠量，并证明了体细胞遗传学在小鼠睡眠研究中的力量。
（评论：阐明了睡眠时间调控的分子机制，提出了睡眠受转录调控的观点。在未来，这项研究或许可以帮助我们理解和解决睡眠缺陷与睡眠疾病的问题，进一步促进人类探索高质量睡眠、构建良好的生活状态。）
文章来源：
Zhou, Rui, Wang, Guodong, Li, Qi et al, A signalling pathway for transcriptional regulation of sleep amount in mice.DOI: 10.1038/s41586-022-05510-6,最新IF：43.07
3、《自然》发现遗传多样性推动烟草和酒精使用的基因发现
2022年12月7日，来自美国明尼苏达大学Scott Vrieze等研究人员合作在学术期刊《自然》发表了标题为”Genetic diversity fuels gene discovery for tobacco and alcohol use.“得研究成果，发现遗传多样性推动烟草和酒精使用的基因发现。
据介绍，烟草和酒精的使用是可遗传的行为，分别与全世界15%和5.3%的死亡有关，主要是因为疾病和伤害的风险广泛增加。这些物质的使用遍及全球，但全基因组关联研究主要集中在欧洲血统的个体上。
研究人员利用来自全球四大群体（约21%为非欧洲人）340万个体的全球遗传多样性，为发现和精确定位与烟草和酒精使用相关的基因组位点提供了线索。研究人员通过祖先明确的全基因组关联研究告知这些位点的功能，并评估多基因风险的遗传结构和预测能力。研究人员发现，样本量和遗传多样性的增加改善了基因座的识别和精细绘图的分辨率，3823个相关变体（来自2143个基因座）中的大部分在不同血统维度上显示出一致的效应大小。然而，在一个血统中开发的多基因风险评分在其他血统中表现不佳，这突出表明继续需要增加不同血统的样本量来实现多基因预测的任何潜在好处。
（评论：这些发现改进了我们对吸烟和饮酒行为相关遗传因素的理解，强调了在此类研究中增加样本量和祖先多样性的重要性。）
文章来源：
Saunders, Gretchen R. B. et al, Genetic diversity fuels gene discovery for tobacco and alcohol use.DOI: 10.1038/s41586-022-05477-4,最新IF：43.07
