8月8日 Nature 杂志生物学精选
封面故事：视网膜中的神经元
本期封面所示为在一块小鼠视网膜中重建的950个神经元中的7个以及它们的相互接触点(青色球，代表579,724个接触点中的112个)，同时还有它们的接触矩阵(见168页)。本期Nature上的三篇论文用视网膜作为一个模型来从单个突触接触点的层面到远程树状相互作用的层面比对神经回路。Helmstaedter等人利用电子显微镜来比对由近1000个神经元组成的一个哺乳动物视网膜回路。这项工作显示了一种新型的视网膜双极神经元，并为已知的视觉计算提出了功能机制。另外两个小组研究了果蝇视觉系统(一个经典的神经计算模型)中视觉运动的检测。Takemura等人用半自动电子显微镜来重建果蝇光髓质的基本“连接组”(379个神经元中的8637个化学突触)。这些结果揭示了一个具有与方向选择性相一致的连线方案的候选运动检测回路。Maisak等人利用钙成像发现，T4 和T5神经元因应四个基本方向上的运动而被分成特定的子类群，并且分别是‘ON’和‘OFF’边缘所特有的。
内耳的再生
Eri Hashino 及其同事建立了在三维培养中实现内耳感觉上皮细胞从小鼠胚胎干细胞逐步分化的一个新方法。该过程模仿正常发育：来自干细胞的毛细胞具有机械感应毛细胞的功能特点，它们与也是从培养中的胚胎干细胞得到的感觉神经元形成突触。这一新方法可被用来研究内耳发育，同时也许还能为疾病模拟、药物发现和细胞疗法实验提供生成毛细胞的一个手段。
MERS-CoV与CD26受体的结合
到 2013年7月中旬，被最近出现的类似SARS的“中东呼吸综合症冠状病毒” (MERS-CoV) 感染的90个病例已被确认，其中包括43个死亡病例。ACE2 (angiotensin converting enzyme 2) 对SARS冠状病毒起一个细胞表面受体的作用，但MERS-CoV的功能受体是“二肽基肽酶-4”，亦称为CD26。这篇论文介绍了MERS-CoV刺突蛋白的受体结合域的晶体结构(包括自由状态和与该受体相结合状态的结构)。这些结构显示了一个“核心子域”，与SARS-CoV刺突蛋白的“核心子域”同源，同时还显示了一个独特的、由链支配的(strand-dominated)外部受体结合主题，其作用是识别CD26。一个适当折叠的“受体结合域”也许具有用在一种MERS-CoV疫苗中、充当一个“免疫原”的潜力。
维生素C对干细胞功能的影响
Tet 酶通过将5-甲基胞嘧啶 (5mC) 转化成5-羟甲基胞嘧啶 (5hmC) 和其他氧化的变体来调控DNA甲基化。在这项研究中，维生素C(与Tets属于同一家族的酶的一个辅因子)被发现是小鼠胚胎干细胞(这些细胞一般是在没有维生素C的情况下培养的)中Tet活性的一个直接调控因子。将维生素C添加到培养介质中导致5hmC含量增加和无数基因启动子的去甲基化。重塑的DNA甲基化和基因表达模式与发生在早期胚胎内细胞团块中的DNA去甲基化相似。
早期哺乳动物在分类上的复杂性
有关来自中国侏罗纪(距今约1.60亿-1.65亿年前)的两个新发现的化石的独立报告，产生了对哺乳动物起源的相互冲突的重建结果。Haramiyids 是中生代哺乳动物，具有奇特的、高度衍生的、与啮齿类动物相似的牙齿。由于这一点，它们过去一直被认为与“多瘤齿兽类”是同类，后者是一类体型较大的、高度成功的、与啮齿类相似的哺乳动物，直到始新世才灭绝。Haramiyids所存在的问题是，它们直到不久前还仅仅通过牙齿而为人们所知。由Jin Meng及其同事发表的一篇报告显示了一个要完整得多的生物(形象)，其特征说明它们与“多瘤齿兽类”是同类，从而证实了早先的观点，但也说明现存哺乳动物的起源可能远在“三叠纪”。相比之下，由Zhe-Xi Luo及其同事描述的Haramiyids在下巴和脚踝的很多特征上的原始程度令人吃惊，说明Haramiyids在哺乳动物这个分支上是很原始的，与 “多瘤齿兽类”根本没有关系。二者观点的这种截然对立说明了我们对化石的了解是多么得少，而对化石的解读是了解哺乳动物早期演化的关键。
HeLa细胞基因组出乎意料地稳定
HeLa 癌细胞系(生物医学研究中使用时间最长、同时也应当是使用最普遍的人细胞系)的首次基因组定性，显示了一个对“点突变”和版本数改变来说都惊人地稳定的基因组。“点突变”率也许并不高于正常组织的体细胞突变率，同时能将在上个世纪50年代彼此分开的不同HeLa细胞系的基因组区分开来的版本数改变也非常少。本文作者通过将几个数据集(其中包括来自ENCODE项目的数据集)整合起来研究了基因剂量和表达之间的关系，同时发现了MYC原致癌基因由于 “18-型人乳头状病毒” (HPV-18) 在“染色体8q24.21”上的集成而受到的强烈激活。
一种代谢性嘌呤“安全阀”
一个活细胞(如大肠杆菌)中上千种代谢物的浓度和流量的控制，是通过对酶浓度、活性和基质占据情况的调控实现的。嘧啶的从头生物合成按过去所报告的是在第一个“committed pathway step”(由“天冬氨酸氨甲酰基转移酶”催化)和前一个step(氨甲酰磷酸合成酶)被调控的。本文作者识别出一个新颖的调控策略(从UMP到尿嘧啶的一个溢出通道)，大肠杆菌用它来避免过量嘧啶生物合成最终产物的积累。该过程类似于在“中心碳代谢”中看到的过程——在后者中，过量的糖代谢导致丙酮酸盐的积累，它们可以以乳酸盐、乙醇或乙酸盐的形式被排出。
