自然杂志

史竹兵, 白晓辰, 于洪涛

2021, 43(1): 1-8. doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2020.00.003

摘要 ( 1435 )

PDF (2481KB) ( 1379 )

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黏连蛋白复合物在基因组维持中发挥重要功能。在细胞分裂期，黏连蛋白介导姐妹染色单体黏连，并对染色单体的正确分离起着决定性作用。近年来的研究表明，黏连蛋白维持哺乳动物细胞周期间期的三维基因组构象，决定了染色质环和拓扑关联结构域的形成。最近的生物物理学和结构生物学研究阐释了黏连蛋白装载DNA的分子机制，并证实了黏连蛋白具有挤压DNA环的功能。

纳米马达的驱动机理研究进展

朱芳艳, 张田忠

2021, 43(1): 9-17. doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2021.01.002

摘要 ( 1653 )

PDF (3380KB) ( 1999 )

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纳米马达是一种将其他形式能量转化为机械能从而产生定向运动的纳米机器。文章概要介绍了不同种类纳米马达驱动机理的研究现状，简略分析了纳米马达在实际应用中存在的困难，并对未来的发展趋势进行初步展望。

趋化因子受体的结构与信号转导机制

刘凯雯, 刘志杰, 华甜

2021, 43(1): 18-24. doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2021.01.003

摘要 ( 1544 )

PDF (2426KB) ( 858 )

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趋化因子（chemokine）及趋化因子受体（chemokine receptor）在介导细胞迁移、增殖和抵御病原体入侵过程中发挥重要作用，并且与免疫环境中炎症和癌症的发生发展密切相关。人体中有20多种趋化因子受体和近50种趋化因子。一种趋化因子可以结合多种受体，反之亦然，它们相互作用构成了复杂的趋化因子调控网络。对趋化因子及其受体的三维结构的解析，对于我们更深入理解趋化因子受体家族的激活机制与药理功能具有非常重要的意义。文章总结了已解析的与内源性趋化因子配体或其类似物结合的趋化因子受体结构，分析了趋化因子激活相应趋化因子受体的分子机制，以及对于抗癌药物开发设计的重要性。

人源大麻素受体的结构生物学研究

沈灵, 华甜, 刘志杰

2021, 43(1): 25-31. doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2021.01.004

摘要 ( 545 )

PDF (2039KB) ( 497 )

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据史料记载，早在公元200年前中国已将大麻（cannabis）用于镇痛及其他疾病的治疗，随后人们在娱乐和宗教活动中也开始使用大麻。随着科学技术的不断进步，大麻中的多种活性成分被逐步鉴定出来，其中就包含具有精神活性的四氢大麻酚（Δ9 -tetrahydrocannabinol, Δ9 -THC）。这些活性成分是一类结构和功能多样的化学物质，统称为大麻素（cannabinoid）。20世纪90年代初期，科学家们发现人体和一些动物体内存在一类内源性大麻素系统，该系统参与调控体内的多种生理过程，其中包含内源性大麻素和大麻素受体（cannabinoid receptor）。目前人体中已知的大麻素受体属于G蛋白偶联受体（G protein coupled receptor, GPCR），主要包含大麻素受体亚型I（cannabinoid receptor type 1, CB1）和大麻素受体亚型II（cannabinoid receptor type 2, CB2），其中CB1主要分布在中枢神经系统，而CB2在外周免疫系统中高量表达。它们介导的信号通路与多种疾病密切相关，是非常重要的药物靶标。大麻素主要包括植物性大麻素（phytocannabinoids）、内源性大麻素（endocannabinoids）和合成型大麻素（synthetic cannabinoids）等三大类。文章回顾了大麻及大麻素的历史，总结了大麻素受体CB1和CB2的结构与功能研究进展，以及它们在学习与认知、情绪、肥胖、疼痛及免疫等相关疾病治疗中的应用前景。

发展亲和质谱技术加速G蛋白偶联受体的配体筛选和药物发现

张冰洁, 水雯箐

2021, 43(1): 32-38. doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2021.01.005

摘要 ( 687 )

PDF (2918KB) ( 496 )

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基于靶蛋白配体亲合作用检测的亲和质谱技术与常规高通量筛选技术相辅相成，已发展成为药物先导化合物早期发现流程中的关键技术之一。G蛋白偶联受体（GPCR）家族由于其特殊的生化性质，对基于亲合作用的配体筛选和配体表征提出了巨大的技术挑战。文章主要介绍亲和质谱技术用于GPCR配体筛选的基本原理及其特点，并总结该技术用于大规模化合物库及天然草本粗提物筛选的前沿进展。

AAV介导的听力损失基因治疗进展

柯君子, 谈方志, 钟桂生

2021, 43(1): 39-44. doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2021.01.006

摘要 ( 665 )

PDF (3590KB) ( 605 )

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听力损失是常见的感觉障碍之一，尚没有非设备手段可以恢复听力。近年来听力疾病的基因疗法正在走向科研研究前端并逐步迈向临床。腺相关病毒（AAV）是目前最常用的基因治疗载体，在听力疾病的基因治疗中发挥重要作用。文章简要综述了天然AAV的结构与分型，以Anc80L65、AAV2.7m8、AAV-ie为例阐述AAV介导的听力损失基因治疗的可能性，并展望其未来的进展。

G蛋白偶联受体的共同激活机制

周庆同, 戴之卓, 赵素文

2021, 43(1): 45-52. doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2021.01.007

摘要 ( 1992 )

PDF (2945KB) ( 1135 )

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G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor, GPCR)构成人体中最庞大的膜蛋白家族，也是最重要的一类药物靶标。随着GPCR结构解析技术的突破，目前已破解八十余个受体的400多个结构，揭示出GPCR复杂多样的配体结合模式和跨膜信号转导机制。近年来，残基相互作用计算已实现对GPCR构象变化的精细描述，揭示出A家族GPCR存在共同的激活机制。文章简要回顾GPCR激活机制研究的方法和创新点，并对A家族GPCR共同激活机制如何推动功能研究和药物研发进行展望。

大激活熵是触发非晶合金记忆效应的关键

宋丽建, 许巍, 霍军涛, 王军强

2021, 43(1): 53-60. doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2021.01.008

摘要 ( 1063 )

PDF (3683KB) ( 408 )

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非晶/玻璃等非平衡态材料在能量驱动下会逐渐“老化”（ageing），体积和能量状态逐渐降低，这是非平衡态材料的本征特征之一。不同于“老化”的自然演化规律，记忆效应是指非晶合金经历先低温再高温两步退火时，焓或体积会先增加而后降低至平衡态。如果材料或体系达到热平衡态，初态和历史的记忆将被彻底遗忘。半个世纪以来，人们对记忆效应的理解局限于诸如Tool-Narayanaswamy-Moynihan（TNM）模型等唯象层面，对其物理起源仍不清楚。通过研究非晶合金在单步和两步退火中的弛豫规律，发现非晶合金中存在从β弛豫向α弛豫的等温转变现象，并进一步发现大激活熵是触发记忆效应的关键。这些结果对理解玻璃等非平衡态材料的物理本质和精准调控其性能具有重要意义。

太阳能驱动二氧化碳转化

王锋, 周化岚, 张建国

2021, 43(1): 61-70. doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2021.01.009

摘要 ( 792 )

PDF (3332KB) ( 937 )

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