8月22日 Nature杂志生物学精选
封面故事：人类基因组动态甲基化图
该图所示为人类基因组的动态甲基化情况：图上x轴(左边)相应于在24种人类细胞和组织类型中所观察到的最大甲基化变化，y轴是平均总甲基化，z轴是CpG二核苷酸的密度。胞嘧啶的甲基化(通常发生在CpG上)是基因表达的表观调控的一个常见特征。大多数细胞类型都有相对稳定的CpG二核苷酸甲基化模式，而我们对哪些 CpG参与基因组调控的认识是有限的。在这项研究中，Meissner及其同事分析了各种不同人类细胞和组织类型的全基因组“亚硫酸氢盐”序列数据集，发现只有大约22%的CpG在这些类型中改变它们的甲基化状态。这些CpG大多数都位于假想的基因调控元素上，尤其是增强子和“转录因子结合点”上。除了进一步澄清DNA甲基化的分布外，这些具有动态DNA甲基化模式的所选区域还可帮助将效率更高的基因组方法引导到专注于能提供信息的区域，同时也可帮助确定调控元素。
癌症突变具有不同特征
尽管所有癌症都被认为是由体细胞突变(身体中除生殖细胞以外的任何细胞的突变)造成的，但我们对所涉及的突变过程相对来说却知之甚少。这项研究分析了来自超过7000癌症的近500万突变，发现了超过20个与癌症相关的不同突变特征。这些特征中有些存在于很多癌症中，其中一个特征属于APOBEC家族的胞苷脱氨酶，而其他特征则是个别肿瘤类型特有的。有些特征与年龄、已知诱变因素或DNA维护中的缺陷有关，但很多的来源却很神秘。这些发现对于了解癌症病因、预防和治疗有潜在意义。
LITE杂合系统在光遗传学上的应用
Feng Zhang及同事将可定制的TALE DNA结合域与光敏“隐花色素-2”蛋白及其来自拟南芥的相互作用伙伴CIB1结合在了一起，从而生成了一个光遗传“双杂合”系统(他们将其称为 LITEs，即“光可诱导的转录效应物”)。LITEs不需要其他辅因子，容易被定制来以很多位点为目标，并且还能快速地、可逆地被激活。它们还可被打包到病毒载体内，定向输送到特定细胞类群中。作者将这一系统应用到了小鼠的原代神经元中和清醒小鼠的脑中，来调制内源基因表达和定位表观染色质修饰。这一 LITE系统为内源细胞过程的光遗传控制建立了一个新颖模型。
“蛭形轮虫” 无性生殖假说被证实
“蛭形轮虫”被认为已经以无性方式存在和分化了数百万年，这很奇怪，因为有性生殖的丧失对后生动物来说被普遍认为是走进了一条演化上的死胡同。此前人们仍怀疑它们也许偶尔会进行有性生殖。但在这项研究中，Olivier Jaillon及同事对一种名叫“Adineta vaga”的“蛭形轮虫”的基因组进行了测序，发现其结构与传统减数分裂(与有性生殖相关的细胞分裂类型)不匹配。其基因组已经历了丰富的基因转换，这可能限制了在没有减数分裂时有害突变的积累。多达8%的基因可能来自非后生动物，可能是通过横向基因转移获得的。这些发现为无性演化提供了肯定证据，支持关于“蛭形轮虫”从古以来进行无性生殖的假说。
叶酸受体的结构
叶酸是包括DNA合成、DNA修复和细胞分裂在内的很多生物过程所需的一种必要维他命。“正常”细胞表达数量相对较少的三个叶酸受体维、、和和，但它们在癌细胞中普遍过度表达;为此，它们是新的化疗方法和癌症造影剂的潜在目标。在这篇文章中，作者解决了人叶酸受体在(它介导叶酸向细胞中的吸收)与叶酸结合在一起的形式的XX射线晶体结构。作者测定了它的“配体结合袋”，并且提供了对于以该受体为目标的新型小分子的开发来说应当会有用的数据。
“神经酰胺-1-磷酸盐”的细胞输送
具有生物活性的信号作用脂质“神经酰胺-1-磷酸盐”(C1P) 调控从生长和生存到“促炎反应”在内的各种不同过程。在这项研究中，Dinshaw Patel及同事研究了C1P是怎样被输送到细胞中的特定点的。他们识别出被称为“神经酰胺-1-磷酸盐转移蛋白”(CPTP)的一种新颖的脂质转移蛋白，同时结构和功能研究也显示了C1P被从其在“高尔基”复合体中的合成点输送到胞质膜上的机制。
研究证实植物能用电传递受伤信号
动物通过神经系统对受伤快速做出反应。Nature杂志1992年发表的一篇论文提出了当时有争议的观点：植物也利用远距离电信号对受伤做出反应。此后人们已经清楚有些植物用电信号来控制它们的运动，尽管这一现象背后的基因并不知道。现在有了可靠实验和遗传证据来支持早先关于伤口信号作用的发现，同时说明与介导脊椎动物突触传递的谷氨酸盐受体相关的蛋白也参与其中。Edward Farmer及同事发现，弄伤拟南芥的一片叶子，会导致刺激“茉莉酮酸酯”(使拟南芥对食草动物和病原体产生抵抗力的植物激素)的电活动在与伤口有一定距离的未受损处传播。这一过程是由被GLR基因编码的阳离子通道介导的。
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