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4月第一个周的《Nature》、《Science》与《Cell》封面内容精彩纷呈，值得关注，分别在生长素、犬类体形，以及生物钟方面获得了突破性研究进展。
《Cell》封面：生物钟研究新进展
原文摘要：
Cell, Vol 129, 207-219, 06 April 2007
The Drosophila Circadian Network Is a Seasonal Timer
[Abstract]
美国Brandeis大学一支研究小组首次实验证实，果蝇节律细胞的功能如同一个网络(Networking ，生物通编者译），帮助果蝇根据季节变化调节行为。这项发现为研究哺乳动物（特别是人类）根据环境变化（如短日照的冬季和长日照的夏季）调节生理和行为的机制。文章被选为4月6日《Cell》封面文章。
行为遗传学家多年前便发现，果蝇特异脑细胞根据24小时内源性生物钟调节其日节律行为。迄今为止，研究人员只能用数学模型解释果蝇等动物（包括人类）适应季节变化。
Dan Stoleru等发现果蝇的这种特征是由振荡神经元（oscillating neurons，生物通编者译）组成的适应性脑回路对不同环境信号做出特异应答实现的。同一小组先前研究证实，两组神经元——晨间细胞（morning cells，生物通编者译）和夜间细胞（evening cells，生物通编者译）维持节律，调节果蝇晨间和傍晚、白天和黑夜的行为。
此次实验中，研究人员对这两组细胞进行遗传学操作，发现节律网络如同一个主时钟，根据日照长短和季节只受一组细胞调节。夏季，晚间细胞运转起主要作用，随着日照变短，晨间细胞接管。
Stoleru说：“两种时钟细胞可在不同时间成为主人。”他将这种机制比喻为主仆关系交换，晨间细胞像黑色的，是冬天的主时钟，夜间细胞加工光信息，是夏天的主时钟，尽管这种更换是渐进的，这种主仆交替的具体过程还不清楚，但某些时刻，一类细胞似乎完全控制。
这项研究还为抑郁和节律之间模棱两可的关系提供了研究线索。果蝇中，人类GSK-3基因的同源基因，是向主生物钟提供环境中光线变化的生化途径的关键部分。GSK-3也是锂（lithium）的靶标之一，锂是常见的用于治疗季节性忧郁症或冬季抑郁症等情绪病的常用药物之一。有意思的是，光疗法（phototherapy，迫使患者接触强光）似乎是治疗各种抑郁症的有效方法。
这些说明，GSK-3在作为光效果调解者和果蝇生物钟分子的同时，引起了（研究人员）对各种情绪病及其治疗方法的机理的好奇。（生物通 小粥）
《Science》封面：犬类体型大小关键基因破译
美国康奈尔大学等单位的研究人员，最近鉴别出决定狗体型大小的关键基因IGF1，向弄清人类体型大小差异迈出重要一步。相关文章被选为4月6日《Science》封面文章。
原文摘要：
Science 6 April 2007:
Vol. 316. no. 5821, pp. 112 - 115
DOI: 10.1126/science.1137045
A Single IGF1 Allele Is a Major Determinant of Small Size in Dogs [Abstract]
研究人员通过在骨骼尺寸变化较大的葡萄牙水犬（Portuguese water dogs）中对比个体DNA差异，发现小体型和大体型个体有差异的基因组区域。其中一个区域包括编码胰岛素样生长因子1（insulin-like growth factor 1，IGF1）基因，于是研究人员在开始包括奇瓦瓦犬（Chihuahuas）、玩具更犬（Toy Fox Terrier）和博美犬( Pomeranian)在内的14种小体型狗和包括猎狼犬（Irish wolfhounds）、圣伯纳犬(Saint Bernard)和大丹犬(Great Dane)在内的9种大体型狗中分析此区域。
奇怪的是，大多数小体型狗拥有一段与大体型葡萄牙水犬相似的DNA片段，但大体积葡萄牙水犬、狼犬和豺狗等野生犬中没有这段DNA。研究人员推测，在狗驯化历史早期出现的一个基因突变，产生了“小狗”版的IGF1， 并随着驯化过程逐渐在小体型狗中固定下来，提示IGF1在决定同一品种狗体型大小差异中的作用，与在小体型狗品种与大体型狗品种分离过程中的作用相似。
“这么多种小体积狗品种是由对同一个基因的同一种突变的选择实现的，令人惊愕。这些结果提示尽管不同品系间存在各种各样的差异（甚至基因大小），IGF1作为一个一贯影响体型大小的基因，在众多小体积品种狗的进化过程种发挥重要作用，” Bustamante说，研究证明了家狗模式系统对鉴定重要基因（研究）中的作用。
因为小体型狗品种相互间亲缘关系较远，研究人员认为小体型狗间的基因变异在进化历史中出现较早，通过若干代的人工选育，现代狗已经成为个体间体型差异最大的哺乳动物。（生物通 小粥）
郑宁首发性成果登上《自然》封面
来自美国华盛顿大学医学院药理学系，印第安纳州大学生物学系，英国剑桥大学化学系的研究人员获得了拟南芥TIR1–ASK1复合物的晶体结构，从而建立了一种植物激素受体的第一个结构模型，这一研究成果公布在本期（4月5日）《Nature》杂志封面上。
领导这一研究的是来自华盛顿大学的郑宁（Ning Zheng，音译）博士，自2000年以来，郑博士先后在Cell、Nature和Science等国际权威杂志上发表了多篇文章，并且有三篇文章成为杂志的封面故事进行推荐，去年一篇有关泛素蛋白连接酶结构生物学的文章也发表在了10月的《Nature》杂志上。
生长素是最早被发现的一种植物激素。英国的查里·达尔文和他的儿子弗兰西斯·达尔文首先利用金丝雀翳（yi）草胚芽鞘进行向光性实验，发现在单方向光照射下，胚芽鞘向光弯曲；如果切去胚芽鞘的尖端或在尖端套上锡箔小帽，单侧光照也不会使胚芽鞘向光弯曲；如果单侧光不照射胚芽鞘尖端而只向下照射胚芽鞘下部，胚芽鞘还是会向光弯曲。当时，他们推测：胚芽鞘向光弯曲是由于幼苗在单侧光照射下，产生某种影响，从上部传到下部，造成背光的一侧生长快，而这种“影响”就是植物生长素Auxin。
之后的研究证明生长素Auxin是一种关键的植物激素，能调控植物生长和发育的许多方面，在对一个小家族：F-box蛋白（包括转运抑制应答因子1（transport inhibitor response 1，TIR1）的研究中发现，生长素Auxin可以通过促进SCF对Aux/IAA转录抑制子的泛素连接酶（ubiquitin-ligase）催化降解，来调控基因的表达，但是TIR1 F-box蛋白是如何感应，以及通过生长素Auxin激活仍然是这一领域的一个未知之谜。
在这篇文章中，研究人员获得了拟南芥TIR1-ASK1复合物的晶体结构，其中包含3个不同的生长素auxin复合物，以及Aux/IAA底物多肽。从这些结构中，研究人员发现TIR1亮氨酸富集重复区域包含了一个未预料到的inositol hexakisphosphate共因子，而且这一区域也可以通过一单表面槽（single surface pocket）识别生长素auxin和Aux/IAA多肽底物。
通过锚定在TIR1槽（TIR1 pocket）的底部，生长素auxin可以结合到一个部分兼容的位点——可以结合不同的生长素auxin类似物，而Aux/IAA底物多肽则定位在生长素auxin的顶部，占据了TIR1槽的其余部分，完全封闭住激素结合位点。这样填充进蛋白界面的一个疏水室，生长素auxin就作为一个“分子胶水”（molecular glue），加强TIR1-底物相互作用。
这一研究成果是第一个获得植物激素受体的结构模型，为理解生长素auxin的作用，以及信号传递提供了重要的数据。
（生物通：张迪）
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