6月16日《自然》杂志精选

封面故事:

iPS细胞研究的回顾与展望

过去人们认为，“诱导多能干”（iPS）细胞将预示着一场医学革命。人们希望，一个患者的皮肤、血液或其他细胞有可能被重新编程为iPS细胞，然后用它们来生长肝细胞、神经细胞或治疗其疾病所需的不管什么其他细胞。在它们被发现十年之后，iPS细胞仍然很有前景，但重点已经从再生医学转到了对人类疾病进行模拟和研究以及药物筛选。

蛋白合成和干性

蛋白合成调控与干细胞功能之间的关系目前尚不清楚。Michaela Frye及同事在这篇论文中显示，小鼠皮肤干细胞和肿瘤起始细胞所合成的蛋白少于它们自己更为分化的子细胞。通过遗传手段阻止转移RNA上的胞嘧啶-5甲基化，有利于小鼠的一个翻译抑制状态的维持，处在这一状态下的干细胞和肿瘤起始细胞对细胞毒性压力变得更为敏感，这表明组织或肿瘤再生都需要这一抑制的解除。

脂质纳米盘中保存的膜蛋白结构

“瞬时受体电位”（TRP）通道充当一系列物理和化学刺激的传感器。在这项研究中，David Julius及同事将低温电子显微镜与脂质纳米盘技术相结合，获得了处在一个膜双层中的辣椒素受体TRPV1的结构。他们的结果揭示了脂质和配体调控的机制。这一方法（在其中纯化的TRPV1蛋白被重构成脂质纳米盘）比经常用来稳定目标分子的洗涤剂或amphipols能够提供一个更为原生的环境，并且还有可能帮助对其他复杂膜蛋白进行三维结构分析。

彗星67P彗核的两叶分而不离

“罗塞塔”探测器对彗星67P/Churyumov-Gerasimenko （67P）的观测显示了一个分成两叶的彗核，其结构表明，两部分在其分别形成之后在低速下被聚集在一起。在这篇论文中，Daniel Scheeres及同事发表了对67P的彗核的结构和动态所作的一项模拟研究。他们显示，“升华矩”可能造成67P的彗核向上旋转，形成在其脖子上所观测到的大裂缝。这些裂缝很可能会传播，最终将彗核一分为二，但被分开的两叶将不能够逃离彼此，最终将再次合并。

铁电性复合氧化物的模拟研究

铁电性材料对于一系列现有的和新兴的器件应用如非易失性存储器来说都有相当重要的意义。畴壁（将不同极化区域分开的结构）运动的控制是一个重要的挑战。以前人们认为，畴壁动态在很大程度上取决于特定材料性质、内在缺陷和界面。Andrew Rappe及同事发表了新的理论和数值模拟，其结果显示了一个微观尺度下畴壁运动的普遍情形，该情形就一个“成核和生长”模型而言适用于各种不同铁电性材料中的不同类型的畴壁。他们能够对宏观铁电性质（如矫顽磁场）作出与实验结果相一致的定量预测。

干细胞功能的CBFA2T2 调控

一组核心的转录因子既表达在多能胚胎干细胞中，又表达在原始生殖细胞中。然而，这些转录因子对染色体的效应是怎样被分别调控、以维持多能性或触发原始生殖细胞分化的却不清楚。

Danny Reinberg 及同事报告说，“共抑制因子蛋白”CBFA2T2 发生寡聚，从而在染色体上稳定生殖系特定的转录因子PRDM14和多能因子OCT4，以便调控对多能性或生殖系命运负责的关键基因的表达。

成纤维细胞向神经元的重新编程

发生经由重新编程因子的表达从一个细胞系向另一个细胞系的直接转化的细胞所采用的路径仍然没有被确定。本文作者在单细胞层面上和在多个时间点上分析了驱动从成纤维细胞向神经元的直接转化过程的转录组变化。他们发现，令人吃惊的是，早期步骤是以相同方式发生的，由 “原神经先驱因子”Ascl1驱动。在转化过程的后期，有肌源性细胞系特点的基因表达的出现对转化效率有一个阻尼作用，这种阻尼作用需要被神经因子Myt1l 和Brn2反制，才能实现高效的重新编程。