本期《自然》《科学》精选

时间:2009年3月11日
来源:生物通

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3月5日nature

抗菌素作用目标的欠缺
有人曾提出,II-型脂肪酸合成(FASII)通道是一个很有希望的抗菌目标,同时以该通道为目标的抗菌素“平板霉素”(platensimycin)和“平板素”( platencin)据称对于抗多种抗菌素的革兰氏阳性细菌也有潜在疗效。但一项新的研究对这一(抗菌)方法的价值提出了疑问。该研究表明,包括葡萄球菌、链球菌、肺炎双球菌和肠球菌在内的一系列革兰氏阳性病原体的临床分离菌种,无论是在实验室生长介质中与外源脂肪酸一起施用时,还是在感染动物时,都能克服FASII通道抑制的由药物诱导的阻断。重要的是,人血清是脂肪酸的一个高效来源。

封面故事:肌动蛋白在细胞中的运动尾迹
本期封面图片为一幅组合图,由来自一部影片的荧光静止画面组成,该影片反映的是由牛痘病毒诱导的肌动蛋白尾巴5分钟时间内在被感染细胞中的运动路径。近年来,在识别促进“依赖于与肌动蛋白相关的蛋白(ARP)2/3的肌动蛋白聚合反应”(一个在如细胞迁移等很多细胞过程中起中心作用的反应)的信号网络中所涉及分子的研究中,人们取得了很多进展。要从分子水平上完全了解ARP2/3复合物怎样发挥功能来刺激肌动蛋白聚合反应,需要关于激发这一复合物的信号网络的组织和动态的详细知识。Weisswange等人利用对被牛痘病毒感染的细胞的活细胞成像,同时结合荧光漂白,发现N-WASP (ARP2/3复合物的一个众所周知的激发因子)的周转率与该病毒基于肌动蛋白的运动速度成反比。肌动蛋白聚合反应也是促进该病毒下的N-WASP周转率所必需的。这些发现与一个模型的预测结果是一致的:在该模型中,N-WASP的结合在该病毒之下的稳定性控制依赖于ARP2/3复合物的基于肌动蛋白的运动速度。

CBM蛋白复合物的调控方式
在淋巴细胞激发过程中,CBM蛋白复合物(由支架蛋白CARMA1、衔接蛋白BCL10和Paracaspase酶MALT1组成)在将来自T细胞和B细胞中抗原受体的信号传导给转录因子NF-kappaB当中起一个关键作用。这一重要蛋白复合物是怎样被调控的仍然不清楚,但现在Bidère等人发现,CBM复合物是由酪蛋白激酶1alpha (CK1alpha)以两种相反方式调控的,先是促进、然后是终止由受体诱导的NF-kappaB活性及淋巴细胞激发。CK1alpha是淋巴细胞中所发现的内在性NF-kappaB信号作用所必需的。这种双重“门控”功能表明,CK1在一定条件下可充当一个必要的恶性基因,有可能代表新的一类癌症治疗目标。

前列腺癌中发现重复性转录体SCL45A3-ELK4
一般与恶性血癌及罕见骨癌和软组织肿瘤联系在一起的重复性基因融合,最近在常见固体肿瘤中也被发现。Chinnaiyan及其同事,将新一代长、短测序技术结合起来,对癌症样本中的基因融合转录体进行了分析。该方法发现了来自白血病和前列腺癌中已知基因融合的转录体以及前列腺癌中的新基因,包括一个重复性转录体SCL45A3-ELK4,后者用传统方法是不会被发现的。

细胞内NMR光谱方法在活细胞中的应用
在活细胞中以原子分辨率确定蛋白的三维结构,对结构生物学家来说是一大挑战。本期Nature报告的两项进展,应能拓宽这一领域中一项很有希望的方法——细胞内NMR光谱的应用范围。以前,光谱方法较低的灵敏度及样本的短寿命,使得人们难以获得足够的结构信息来用这种方法确定蛋白结构。为NMR实验收集数据一般需要一到两天时间,这对活细胞来说太长了。Sakakibara等人通过在2-3小时内收集到足够数据而克服了这一局限。他们报告了完全根据在活大肠杆菌中获得的信息确定的第一个三维蛋白结构。该“原理证明”研究中所用模型蛋白,是来自嗜热菌的假设的重金属结合蛋白TTHA1718。

浮游植物利用替代性类脂应对磷短缺
浮游生物需要养分磷来生长及合成构成它们细胞的分子,包括脂肪一样的类脂分子。在海洋中的某些地方,磷可能会极为稀缺,然而一类浮游生物,即能够进行光合作用的浮游植物,似乎能够应对这种状况。现在,这一现象的原因已被发现:它们能够产生不含磷的类脂分子。我们知道,浮游植物通过减少它们细胞中的磷含量来应对磷供应量所受限制, 而现在用来自“马尾藻海”低磷酸盐海水所做实验表明,浮游植物(而不是异养菌)能够用含硫和氮的类脂取代它们细胞膜中的磷脂。利用这些替代性类脂的能力在低磷环境中也许能够提供一种竞争优势。

睡眠对鸣鸟学习鸣叫过程的影响
行为研究表明,睡眠在学习中起一定作用。与此同时,鸟鸣也被确定为对学习进行研究的一个模型系统。有人曾提出,睡眠的成年斑胸草雀的前脑前运动神经元活动能够反映白天的鸣叫片段。现在,Sylvan Shank 和 Daniel Margoliash发现,睡眠在鸣鸟开始学习鸣叫时在确定其脑子的组织中扮演一个令人吃惊的角色。对未成年、还未学会其“歌声”的斑胸草雀来说,将其暴露于一只成年“辅导员”的歌声,在随后的睡眠过程中会使前运动神经元活动发生深远变化。夜晚活动的这些变化也反映在第二天由“辅导员”歌声诱导产生的鸣叫中。

3月6日Science

罕见的基因变异可保护人们不患I型糖尿病
据3月6日的《科学》杂志报道说,研究人员已经发现了某一基因的四种变异体,这些变异体会保护人群中的一小部分不得I型糖尿病。Sergey Nejentsev及其在英国和美国的同僚比对了480名患有I型糖尿病的患者和480名没有该种疾病的人的DNA。他们对10种候选基因进行了测序,它们中有几个基因位于在较早时所作的"整个基因组范围内相关研究中"所暗示的与I型糖尿病有关的区域中。(这些研究所辨识的是染色体中的那些会使某人更容易罹患或更不容易罹患某一特定疾病的区域。)下一步,研究人员在3万名受试者中的这些基因中寻找基因的变异型以发现其与该疾病的相关性。他们在IFIH1 基因中发现了4种变异体,这些变异基因虽然罕见,但却可降低罹患I型糖尿病的风险。令人感兴趣的是,IFIH1 基因与宿主对RNA病毒感染的反应有关。当然,人们需要做更多的研究来决定病毒感染与I型糖尿病之间(如果有联系的话)究竟有什么样的联系。

市场是否比专利更能鼓励创新?
在19世纪的Cornwall,因为一种系统的存在而使蒸汽技术涌现出了各种重大的进展。该系统不是给创新者发专利,而是允许投资人购买和交易数座矿山的股票,而每一座矿山都在对不同的采矿技术进行试验。同样地,在一个现代的实验中,当允许大学生可以持有及交易在不同答案中的股票的话,那么会有更多的大学生能够在玩一种游戏的时候解决一个复杂的问题,而如果只是在玩该游戏时将一个单独的奖项授予第一个给出正确答案的人的话,那么解决复杂问题的大学生人数则没有采取前一种方法时的人数那样多。Debrah Meloso及其同僚因此提出,在某些情况下,一种基于市场的系统可能会比专利系统更能鼓励创新,尽管专利系统一般被认为是促进智力发现的最好的方法。在该研究中,参与者试图解决不同的“背包问题”,在该问题中,参与者必须决定将一套最有价值的物品放入一个具有一定容量的背包内。第一组的问题所涉及的是一个专利样的奖励系统,而第二组的问题所涉及的则是一个市场样的系统,在该市场样系统中,参与者可以交易被考虑的不同物品中的股份,并在市场关闭时根据他们所持的股份来获取股息。在一则相关的Perspective中,David Levine对这一研究进行了讨论,并对用这些结果来推断真实世界时所遭遇的某些困难进行了思索。



干旱抑制了亚马逊树木的生长



据3月6日的《科学》杂志报道说,在最近的一次干旱中,亚马逊雨林的生长速度放缓,这使得研究人员担心,这些干旱可能会降低亚马逊雨林吸收大气中碳的能力,因为在未来,干旱会变得更为频繁。亚马逊的原始森林是地球碳循环的主要参与者。据Oliver Phillips及其共同作者披露,这些森林的生物质中储放着120拍克(petagrams)的碳。每一年,有18拍克的碳(这一数量比由人类使用化石燃油所排放的碳量要多一倍)被汲取(通过光合作用)及被释放到大气中去(通过呼吸)。因此该森林具有影响大气中二氧化碳浓度及气候的潜力。但研究人员需要有更多的数据才能测试这一概念。Phillips及其国际研究团队现在记录了2005年的影响Amazon Basin大片地区的严重干旱所产生的结果。他们在该盆地中的各小块永久性森林中分析了树木生物质的变化。他们发现,树木的生长速度在干旱期间显著下降,而且干旱选择性地扼杀了那些生长速度快且木质密度低的树木,这种后果如果一再重复的话,将会影响森林的再生能力。


世界上第一个养马场


3月6日的《科学》杂志报道说,3项新的证据将远古的Botai文化具体化了,该古文化位于现在的北哈萨克斯坦,距今有5700至5100年。这些证据表明,该文化是世界上驯化野马的最早的地方之一。驯化野马改变了人类历史的进程,但科学家却发现很难查明有任何的特别历史事件或过程可以标志这一伟大的成就。Alan Outram及其同僚研究了古代Botai马的脚骨后发现,这些脚骨与铜器时代的驯化的马相似,而与同一地区的旧石器时代的野马不同。某些古代Botai马的头骨还揭示了这些马牙齿上有佩戴马嚼子的某些实体印记。最后,研究人员应用采自Botai陶器碎片的同位素数据辨识出了来自马奶的油脂,而这些马奶是储放在这些古老容器中的。Outram及其同僚甚至还确定了这些Botai马是在夏季的时候被挤的马奶。这些发现证实了至少有某些Botai马是被驯化的,这是迄今为止所记录的最早的驯化马的证据。它们也表明,给马匹挤奶的作法是独立于其它的农业活动的。

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