在2021年5月11日，仅仅1天中国学者在Nature Communications 在线发表了25项生命科学相关的研究成果：广州医科大学，上海中医药大学，山西医科大学，东南大学，南开大学，上海交通大学等单位发表了重要的研究成果。iNature系统盘点这25项研究成果：

【1】对赫赛汀的耐药性是成功治疗HER2阳性乳腺癌的重大挑战。2021年5月11日，广州医科大学郑国沛，贺智敏及易斯安那州立大学Liu Bolin共同通讯在Nature Communications 在线发表题为“Disruption of FOXO3a-miRNA feedback inhibition of IGF2/IGF-1R/IRS1 signaling confers Herceptin resistance in HER2-positive breast cancer”的研究论文，该研究显示在赫赛汀敏感细胞中，FOXO3a调节特定的miRNA，以控制IGF2和IRS1的表达，并保留基本的IGF2 / IGF-1R / IRS1信号传导。基本活性维持PPP3CB（丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶2B的一个亚基）的表达，以限制FOXO3a磷酸化（p-FOXO3a），诱导靶向IGF2和IRS1的miRNA。但是，在赫赛汀抗性细胞中，由于PPP3CB的转录抑制，p-FOXO3a水平升高，从而破坏了FOXO3a和miRNA形成的负反馈抑制环，从而上调了IGF2和IRS1。此外，该研究检测到对含赫赛汀治疗方案反应较差的乳腺癌患者的肿瘤中血液中的IGF2和IRS1显著增加。总的来说，该研究证明了通过破坏FOXO3a-miRNA负反馈抑制作用，IGF2 / IGF-1R / IRS1信号在抗赫赛汀的乳腺癌中被异常激活。这些见解为确定预测性生物标志物和克服赫赛汀抗性的有效策略提供了途径。

【2】瘦素中枢作用可挽救1型糖尿病（T1D）高血糖。然而，潜在的机制和中介神经元的身份仍然难以捉摸。2021年5月11日，上海中医药大学黄诚及德克萨斯大学Tong Qingchun共同通讯在Nature Communications 在线发表题为“A neural basis for brain leptin action on reducing type 1 diabetic hyperglycemia”的研究论文，弓状核中表达瘦素受体（LepR）的神经元（LepRArc）在T1D中被选择性激活。LepRArc神经元，Arc GABA能（GABAArc）神经元或弓状核AgRP神经元的激活能够逆转瘦蛋白的拯救作用。相反，抑制GABAArc神经元而不是AgRP神经元产生模仿瘦素的拯救作用。此外，T1D高血糖症或瘦素的拯救作用不需要AgRP神经元功能。最后，T1D LepRArc神经元显示出不良的营养素感测和细胞能量剥夺的迹象，两者均由瘦素恢复，而营养素剥夺则逆转瘦素的作用。该研究研究结果表明，由于能量缺乏导致LepRArc神经元的异常激活是T1D高血糖的神经基础，而瘦素的作用是通过逆转能量缺乏来抑制LepRArc神经元而介导的。

【3】肠道微生物组深刻影响宿主生理和行为的许多方面。2021年5月11日，湖北大学，山西医科大学，东南大学等多单位合作，刘威及潘玉峰共同通讯在Nature Communications 在线发表题为“Gut microbiome modulates Drosophila aggression through octopamine signaling”的研究论文，该研究报告肠道微生物组调节果蝇中的侵略行为。 该研究发现，无菌雄性的雄性间侵略性显著降低，这可以通过微生物重新定殖来挽救。尽管它们具有规律的运动能力和求爱行为，但它们与雄性交配的竞争能力不如野生型雄性。该研究进一步发现，果蝇微生物组在关键发育时期与饮食相互作用，以使成年雄性正确表达章鱼胺并表现出侵略性。这些发现提供了关于肠道微生物组在发育过程中如何通过与饮食的相互作用来调节特定宿主行为的见解。

【4】在动态环境中生存需要动物根据过去的感觉证据来计划未来的行动，这被称为运动计划。然而，关键的大脑功能背后的神经回路仍然难以捉摸。2021年5月11日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心徐宁龙及段春雨共同通讯在Nature Communications 在线发表题为“A cortico-collicular pathway for motor planning in a memory-dependent perceptual decision task”的研究论文，该研究采用特定于投影的成像和微扰方法来研究在执行记忆依赖性知觉的小鼠中，将运动计划网络中的两个关键节点，即次级运动皮层（M2）和中脑上丘（SC）连接起来的直接途径决策任务。该研究结果揭示了运动前关节通路的动态募集作为运动计划的神经环路机制。

【5】前体信使RNA（pre-mRNA）剪接是真核细胞中必不可少且受到严格调控的过程。但是，对剪接的调控机制尚不十分了解。2021年5月11日，浙江大学马忠华共，Chen Yun及德州农工大学Won Bo Shim共同通讯在Nature Communications 在线发表题为“The RNA binding protein FgRbp1 regulates specific pre-mRNA splicing via interacting with U2AF23 in Fusarium”的研究论文，该研究表征了禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）中一种名为FgRbp1的RNA结合蛋白，禾谷镰刀菌是世界范围内谷物作物的真菌病原体。FgRbp1的删除会导致47％含禾谷镰孢内含子的基因转录物的剪接效率降低，这些基因转录物参与了包括营养生长，发育和毒力在内的各种细胞过程。人类直系同源物RBM42能够完全挽救ΔFgRbp1的生长缺陷。FgRbp1与其目标mRNA中的CAAGR基序结合，并与剪接因子FgU2AF23相互作用，后者是一种高度保守的蛋白质，参与3'剪接位点识别，从而导致FgU2AF23募集到目标mRNA的增强。这项研究表明，FgRbp1是一个剪接调节剂，并在禾谷镰刀菌中以序列依赖的方式调节pre-mRNA剪接。 

【6】恐惧相关的温度调节的神经机制仍不清楚。先天性恐惧气味2-甲基-2-噻唑啉（2MT）在野生型小鼠中引起快速的体温过低和尾巴温度升高，表明血管舒张引起的热耗散，而在缺少Trpa1（2MT的化学传感器）的小鼠中则没有。2021年5月11日，清华大学刘清华及筑波大学Katsuyasu Sakurai共同通讯在Nature Communications 在线发表题为“Posterior subthalamic nucleus (PSTh) mediates innate fear-associated hypothermia in mice”的研究论文，该研究报告Trpa1-/-小鼠在丘脑后后核（PSTh），PBel和NTS中显示2MT诱发的c-fos表达减少。破伤风毒素轻链介导的NTS投射PSTh神经元的失活得到抑制，而直接PSTh-rostral NTS途径的光遗传学激活则引起体温过低和尾巴血管舒张。这些研究确定PSTh是将PBel连接到NTS的主要温度调节枢纽，以介导2MT诱发的先天性恐惧相关的体温过低和尾巴血管舒张。

【7】转录共激活因子YAP在Hippo途径中对器官大小控制和组织动态平衡起着至关重要的作用。最近的研究表明，YAP与免疫疾病和炎性疾病密切相关，但其潜在机制仍不清楚。2021年5月11日，中南大学Zhao Kai及Lu Ben共同通讯在Nature Communications 在线发表题为“YAP promotes the activation of NLRP3 inflammasome via blocking K27-linked polyubiquitination of NLRP3”的研究论文，该研究发现YAP促进NLRP3炎性小体的激活，NLRP3炎性小体是一种细胞内多蛋白复合物，可以协调宿主对感染或无菌性损伤的免疫反应。髓样细胞中的YAP缺乏显著减轻LPS引起的全身性炎症和尿酸一钠（MSU）晶体引起的腹膜炎。从机理上讲，YAP与NLRP3发生物理相互作用，并通过阻断NLRP3和E3连接酶β-TrCP1之间的结合来维持NLRP3的稳定性，后者通过lys380上的K27连接泛素化增加NLRP3的蛋白酶体降解。在一起，这些发现建立了YAP在NLRP3炎性小体激活中的作用，并提供了治疗NLRP3炎性小体相关疾病的潜在治疗靶标。

【8】SARS-CoV-2引起的COVID-19大流行构成了全球性的公共卫生危机，产生了巨大的经济后果。抗SARS-CoV-2单克隆抗体可以为抗击COVID-19提供重要的治疗选择，尤其是对于最脆弱的人群。2021年5月11日，南开大学，上海交通大学，清华大学中国科学院武汉病毒研究所等多单位合作，饶子和，孙锟，娄智勇，郭宇，张宏恺，邓菲，单超及Liang Schweizer共同通讯在Nature Communications 在线发表题为“A SARS-CoV-2 neutralizing antibody with extensive Spike binding coverage and modified for optimal therapeutic outcomes”的研究论文，该研究从COVID-19康复期患者中鉴定了与SARS-CoV-2 Spike蛋白结合的有效抗体。其中，P4A1直接与Spike受体结合域的受体结合基序相互作用，并覆盖其中的大部分。该研究进一步证明了P4A1对野生型和突变体Spike蛋白或假病毒的结合和中和活性。随后对P4A1进行了工程设计，以降低感染依赖抗体增强的潜在风险并延长其半衰期。经过工程改造的抗体具有最佳的药代动力学和安全性，单次注射后可在COVID-19的恒河猴模型中实现完全的病毒清除。这些数据表明它具有抗SARS-CoV-2相关疾病的潜力。

【9】大多数三阴性乳腺癌（TNBC）患者对抗PD1 / PDL1免疫疗法无反应，表明必须探索免疫检查点靶标。 B7H3是高度糖基化的蛋白质。但是，尚不清楚B7H3糖基化调节的机制以及糖基化是否有助于免疫抑制。2021年5月11日，中山大学邓蓉，朱孝峰及唐军共同通讯在Nature Communications 在线发表题为“FUT8-mediated aberrant N-glycosylation of B7H3 suppresses the immune response in triple-negative breast cancer”的研究论文，该研究确定异常的B7H3糖基化，并表明NXT基序位点的B7H3的N-糖基化是其蛋白稳定性和TNBC肿瘤免疫抑制的原因。岩藻糖基转移酶FUT8催化N-聚糖上的B7H3核心岩藻糖基化，以维持其高表达。在TNBC患者中，由FUT8过表达介导的异常B7H3糖基化可能具有重要的生理意义和临床意义。值得注意的是，核心岩藻糖基化抑制剂2F-Fuc和抗PDL1的组合可提高B7H3阳性TNBC肿瘤的治疗效果。这些发现表明靶向FUT8-B7H3轴可能是改善TNBC患者抗肿瘤免疫反应的有前途的策略。

【10】肥胖是由食物摄入和能量消耗（EE）之间的不平衡引起的。2021年5月11日，悉尼圣文森特医院Shi Yan-Chuan及Herbert Herzog共同通讯在Nature Communications 在线发表题为“Peripheral-specific Y1 receptor antagonism increases thermogenesis and protects against diet-induced obesity”的研究论文，该研究确定了一条保守的途径，该途径将通过外围Y1受体（Y1R）的信号与EE的控制联系起来。经由不可渗透脑的拮抗剂BIBO3304，对外周Y1R的选择性拮抗作用，从而减少了脂肪量。特别地，由于升高的UCP1，棕色脂肪组织（BAT）中的生热作用得到增强，同时在小鼠和人类中都伴随着白色脂肪组织的广泛褐变。重要的是，从脂肪细胞中选择性消融Y1R可防止饮食引起的肥胖。此外，外周特异性Y1R拮抗作用还改善了葡萄糖稳态，这主要是由BAT中Akt活性的动态变化驱动的。总之，这些数据表明，通过BIBO3304或功能类似物进行的选择性仅外周Y1R拮抗作用可以发展成为减轻饮食引起的肥胖的更安全，更有效的治疗选择。

【11】先天性免疫细胞在抵抗感染感测外来核酸的病毒感染的保护性免疫中至关重要。2021年5月11日，休斯敦卫理公会Zhang Zhiqiang团队在Nature Communications 在线发表题为“Identification of poly(ADP-ribose) polymerase 9 (PARP9) as a noncanonical sensor for RNA virus in dendritic cells”的研究论文，该研究表明聚PARP9，PARP家族的成员，充当RNA病毒的非规范感应器，以启动和扩增I型干扰素（IFN）的生产。这些发现可能通过靶向PARP9在控制病毒感染和病毒引起的疾病中具有重要的临床意义。

【12】合成生物学的中心目标是可预测和有效地对生活系统进行重新编程，以执行计算并执行特定的生物学任务。尽管生命系统的生物计算设计取得了许多进步，但是这些进步主要应用于微生物或细胞系。由于系统复杂性，对动物生理学进行编程对于合成生物学仍然具有挑战性。2021年5月11日，德克萨斯农工大学Sun Qing团队在Nature Communications 在线发表题为“Programming gene expression in multicellular organisms for physiology modulation through engineered bacteria”的研究论文，该研究介绍了一种细菌-动物共生体系统，其中工程菌识别外部信号并通过对线虫的gfp，sbp-1和unc-22基因的RNA干扰来调节动物基因的表达和脂肪代谢。通过使用细菌中的遗传回路来控制这些RNA表达，能够对模型动物秀丽隐杆线虫的生理进行编程。该研究预计，工程细菌可以更广泛地用于动物生理学的编程，以用于农业，治疗和基础科学应用。

【13】肿瘤坏死通常发生在晚期实体瘤中。程序性细胞坏死在肿瘤坏死中起主要作用。尽管已鉴定出包括受体相互作用蛋白激酶1（RIPK1）在内的几种主要的坏死性调节因子，但是在肿瘤发展过程中对肿瘤程序性细胞坏死调节的调控仍然难以捉摸。2021年5月11日，NIH的Liu Zhenggang团队在Nature Communications 在线发表题为“ZBP1 not RIPK1 mediates tumor necroptosis in breast cancer”的研究论文，该研究报告Z-DNA结合蛋白1（ZBP1），而不是RIPK1，在临床前癌症模型的肿瘤发展过程中介导肿瘤程序性细胞坏死。该研究揭示了ZBP1是肿瘤程序性细胞坏死的关键调节剂，并为控制肿瘤转移提供了潜在的药物靶标。

【14】Cullin-RING E3连接酶（CRL）调节大约20％的哺乳动物细胞蛋白的周转率。各个cullin蛋白的Neddylation对每个CRL的激活至关重要。2021年5月11日，密歇根大学Wang Shoumeng团队在Nature Communications 在线发表题为“Selective inhibition of cullin 3 neddylation through covalent targeting DCN1 protects mice from acetaminophen-induced liver toxicity”的研究论文，该研究报告了DI-1548和DI-1859作为两种有效的，选择性的和共价的DCN1抑制剂的发现。这些抑制剂在低纳摩尔浓度下选择性抑制细胞中cullin 3的二烯化，并且比可逆DCN1抑制剂的效力高2-3个数量级。质谱分析和共晶体结构表明，这些化合物采用与DCN1形成共价键的独特机理。DI-1859诱导小鼠肝脏NRF2蛋白（一种CRL3底物）大量增加，并有效保护小鼠免受对乙酰氨基酚引起的肝损害。两者合计，这项研究证明了选择性抑制cullin neddylation的治疗潜力。

【15】抗癌免疫力影响肺腺癌（ADC）早期致癌作用的机制尚不清楚。2021年5月11日，德克萨斯大学MD安德森癌症中心Zhang Jianjun等团队在Nature Communications 在线发表题为“Immune evolution from preneoplasia to invasive lung adenocarcinomas and underlying molecular features”的研究论文，该研究通过转录组免疫分析，T细胞受体（TCR）测序和多重免疫荧光（mIF）来表征侵袭性肺ADC及其前体的免疫情况。该研究结果表明，抗肿瘤免疫力是从肺肿瘤形成到侵袭性ADC，微侵袭性ADC的连续过程，其免疫应答逐渐降低，且调节的强度逐渐增强，包括免疫激活途径的下调，免疫抑制途径的上调，细胞毒性T细胞（CTL）和抗肿瘤辅助性T细胞（Th）的浸润降低，调节性T细胞（Tregs）的浸润升高，T细胞克隆性降低。驱动程序突变，染色体拷贝数畸变（CNA）和异常的DNA甲基化可能共同影响宿主的免疫反应并促进免疫逃逸，从而促进了新陈代谢中合适的亚克隆向侵入性ADC中的显性克隆的生长。

【16】埃博拉病毒（EBOV）糖蛋白（GP）可以被中和抗体（NAbs）识别，并且是疫苗设计的主要目标。2021年5月11日，斯克里普斯研究所Zhu Jiang等团队在Nature Communications 在线发表题为“Single-component multilayered self-assembling nanoparticles presenting rationally designed glycoprotein trimers as Ebola virus vaccines”的研究论文，该研究首先研究HR1C区域对GP亚稳的贡献。这项研究证明了基于GP稳定化和纳米粒子展示的线状病毒（如EBOV）的有前途的疫苗策略。

【17】随机生化动力学的非马尔可夫模型通常包含明确的时间延迟，以有效地建模大量的中间生化过程。对这些模型的分析和仿真，以及从数据中推导它们的参数，都充满了困难，因为动力学取决于系统的历史。2021年5月11日，华东理工大学曹志兴 等人在Nature Communications 在线发表题为“Neural network aided approximation and parameter inference of non-Markovian models of gene expression”的研究论文，该研究使用人工神经网络通过更简单的时间非均质马尔可夫模型的解来近似非马尔可夫模型的时间相关分布。该研究展示了使用各种模型（其中的延迟源于转录过程和反馈控制），神经网络所获的马尔可夫模型可准确反映整个参数空间的随机动力学。

【18】尽管SARS-CoV-2核衣壳（N）蛋白引起的人抗体在感染后会大大增强，但对N蛋白反应性抗体的功能知之甚少。2021年5月11日，中山大学陈守登，单鸿等共同通讯在Nature Communications 在线发表题为“A SARS-CoV-2 antibody curbs viral nucleocapsid protein-induced complement hyperactivation”的研究论文，该研究从快速恢复的COVID-19恢复期患者中分离并分析了一组 N蛋白特异性单克隆抗体（mAb），这些患者对SARS-CoV-2 N蛋白的反应主要为抗体，而不是SARS-CoV-2刺突（S）蛋白的表达。

【19】加利福尼亚大学圣地亚哥分校Li Zhiqian等人在Nature Communications 在线发表题为”CopyCatchers are versatile active genetic elements that detect and quantify inter-homolog somatic gene conversion“的研究论文，该研究表明CopyCatchers可以作为有效的发现平台，为潜在的基因治疗策略提供信息。

【20】澳大利亚生物医学制造联邦科学与工业研究组织Sun Xuan等人在Nature Communications 在线发表题为”Nicotinamide riboside attenuates age-associated metabolic and functional changes in hematopoietic stem cells“的研究论文，该研究显示烟酰胺核糖苷（NR）（一种维生素B3）通过多种方式修改线粒体功能来恢复年轻的代谢能力。代谢恢复取决于连续补充NR，并伴随着老化的转录组向年轻的HSC状态的转移，更年轻的骨髓细胞组成以及移植环境中再生能力的提高。烟酰胺核糖苷可以通过重建更年轻的造血系统来支持健康的衰老。

【21】马萨诸塞州剑桥的Rubius Therapeutics，Inc的Zhang Xuqing等人在Nature Communications 在线发表题为”Engineered red blood cells as an off-the-shelf allogeneic anti-tumor therapeutic“的研究论文，该研究表明RTX-321是潜在的“现成的”体内细胞免疫疗法，可用于治疗HPV 阳性的癌症，包括宫颈癌和头颈癌。

【22】圣裘德儿童研究医院Cheng Changde等人在Nature Communications 在线发表题为”Molecular evolution and the decline of purifying selection with age“的研究论文，该研究发现了两种哺乳动物和两种昆虫的基因表达年龄和分子进化模式之间的一致性关系。

【23】马克斯·普朗克研究所Yang Zhi-Ling等人在Nature Communications 在线发表题为”Sugar transporters enable a leaf beetle to accumulate plant defense compounds“的研究论文，该研究发现在草食性昆虫中植物防御化合物的选择性积累可能取决于防止排泄的能力。