7月18日Nature杂志生物学精选
封面故事：裸鼹鼠抗癌能力揭秘
裸鼹鼠引人瞩目之处在于它们寿命极长，同时对癌症几乎有完全的抵抗力。现在，一个新颖的糖胺多糖变体被发现是它们抗癌能力的一个关键贡献因素。该变体使这种动物具有在地下生活所需的结实而柔和的皮肤。透明质酸是细胞外基质的一个普遍成分。Xiao Tian等人发现，裸鼹鼠成纤维细胞的培养介质会因一种粘稠物质的积累而变得有粘性，同时他们还识别出该物质是一种“高分子量透明质酸” (HMM-HA) ，比小鼠和人类的相应物质大5倍。它因透明质酸酶活性低以及一种独特形式的“透明质酸合成酶-2”的存在而在裸鼹鼠组织中积累。HMM-HA 通过 CD44 受体发挥作用，HMM-HA的清除使得裸鼹鼠细胞更易发生变形。这种不同寻常的抗癌形式为研究抗癌及寿命延长策略提供了潜在的新途径。
伤寒毒素的作用及其晶体结构
肠道沙门氏菌“伤寒沙门菌”(S. Typhi) 致病性的生物基础基本上是不清楚的。“伤寒沙门菌”引起致命性的系统感染，即伤寒，而其他肠道沙门氏菌血清型则要么是无害的，要么只会造成不太严重的胃部感染或食物中毒。这项研究表明，伤寒毒素(一种新型AB毒素，由“伤寒沙门菌”独有的两个A亚单元组成)的施用，会重现伤寒的很多急性症状。作者进而发现细胞表面糖蛋白上的碳水化合物是伤寒毒素的受体，并且确定了该毒素的晶体结构，从而为了解这些相互作用提供了信息。这些发现表明，基于抗毒素的治疗方法对治疗伤寒可能会有效。
通过对运输蛋白的控制来选择营养物
当一个自己喜欢的碳来源存在时，细菌会利用一个被称为“碳分解代谢物抑制”(CCR) 的系统来使在对自己不太喜欢的碳来源的利用中所涉及的蛋白的合成和活动停止。在大肠杆菌中，葡萄糖特定的磷酸转移酶系统 enzyme IIA (EIIAGlc)是这一控制系统的核心;当环境中有葡萄糖时，其他糖(如麦芽糖)的运输便会被停止。这篇论文报告了结合到MalFGK2麦芽糖运输蛋白上的一个EIIAGlc的X-射线晶体结构。该结构显示，两个EIIAGlc分子结合到该麦芽糖运输蛋白的胞质ATP酶亚单元上，在一个朝里的构形中使其稳定，阻止发生ATP水解所需的结构重排，同时也阻止麦芽糖的运输。
“Rett综合症”的致病原因
儿童神经发育疾病“Rett综合症”是由MeCP2的突变引起的，后者是调控神经元中的转录的一种蛋白。Michael Greenberg及其同事在MeCP2上发现了一个点，即threonine 308 (T308)，其磷酸化是由神经活性调控的。T308磷酸化阻断MeCP2与NCoR“共抑制因子复合物”的相互作用，从而降低MeCP2抑制转录的能力。携带MeCP2 T308突变的小鼠表现出与“Rett综合症”相关的症状，表明这种“依赖于活性的”磷酸化及MeCP2–NCoR相互作用的调控在“Rett综合症”中可能扮演着一个成因作用。
“成肌蛋白”被发现和定性
骨骼肌纤维的形成取决于成肌细胞的融合，来生成多核肌肉纤维。Eric Olson及其同事识别和定性了一种以前不知道的骨骼肌特有蛋白，即“成肌蛋白”(myomaker)，它是它们融合到多核纤维中所需要的。小鼠“成肌蛋白”的遗传删除完全终止成肌细胞的融合，“成肌蛋白”在肌肉细胞中的被迫表达造成过度融合，而在成纤维细胞中的错误表达则使其具有与成肌细胞融合的能力。这些发现为了解肌肉形成的分子机制提供了新见解，同时“成肌蛋白”驱动非肌肉细胞与肌肉细胞融合的能力也为增强肌肉修复提供了一个新策略。
LRG1是一种血管生成蛋白和可能的药物目标
有缺陷的血管生成是很多疾病的一个共同特点，其中包括与年龄相关的黄斑部退化、动脉粥样硬化、风湿性关节炎和癌症。在这项研究中，John Greenwood及其同事识别出具有以前不知道的功能的一种新颖的血管生成性糖蛋白，即“leucine-rich-alpha-2- glycoprotein 1” (LRG1)， 它通过改变 TGF-β 信号作用来施加其影响。LRG1(在来自“增生型糖尿病性视网膜病变”患者的玻璃体样本中含量增加)通过结合到受体“endoglin”上激发一个血管生成开关，促进“促血管生成”TGF-β信号作用。由抗体介导的LRG1抑制在一个小鼠视网膜受伤模型中减少致病性新血管生成，这说明LRG1对于在眼病中控制病理性血管生成来说是一个可能的治疗目标。
一种有三种状态的核开关
核开关是一个mRNA 内的明确序列(适体)，它们与一个配体(如一种代谢物)相结合，其结合方式会改变该mRNA的结构，影响该mRNA的表达。人们一直认为，核开关只有两个状态：开或关。一项新的NMR研究表明，这种观点太简单化。利用在存在于具有各种不同温度的环境中的生物体内所发现的一种核开关，Harald Schwalbe及其同事发现，这种能感应腺嘌呤、由人类病原体Vibrio vulnificus的add基因编码的核开关能存在于三种状态：开、关和第三个位置，后者通过同时监测温度和配体浓度可对表达进行更严格的控制。
神经活动的一种新型传感器
基因编码的钙传感器将神经记录手段带进了无脊椎动物的微小大脑中，但这种方法在脊椎动物中却落在了传统的电生理方法后面。现在，Douglas Kim及其同事通过选择性“诱变”获得一种新的超灵敏的探针，即GCaMP6，它在活体中的时空分辨率从果蝇到斑马鱼都有所提高。另外，在小鼠视皮层中，GCaMP6能可靠检测单一动作电位和“单脊方向调整”。GCaMP6传感器可被用来在相隔数月的多次成像过程中对大批神经元以及微小的突触腔进行成像，从而为脑研究和钙信号作用研究提供一个灵活的新工具。
