自然子刊综览

2014-3-05 16:35 来源: 中国科学报
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  《自然—方法学》

  新方法可分离精确突变的罕见人体iPS细胞

  《自然—方法学》上的一篇文章介绍了一种经过精确突变设计的罕见人体诱导多能干细胞(iPS)的分离手段。该手段可实现含有精确疾病突变或者突变逆转的人体iPS细胞系的简单生成,从而帮助我们更好了解疾病的遗传学基本原理。

  统计显示,大量的基因组突变都与人类疾病有着联系,科学家迫切需要找到方法通过实验研究这些突变的生物学影响。而让人体iPS细胞发生精确突变的那些特定基因工程手段的使用则让科学家感到兴奋。

  但是要在对基因组产生最小干扰的前提下实现基因组的精确变化却是很难的。Bruce Conklin等人将酵母基因研究中比较经典的方法应用到人类iPS细胞上。他们将该方法与灵敏数字生化检测手段相结合,发现只需要少量转录激活因子样效应物核酸酶(TALENs)便可分离那些指定基因产生精确突变的罕见人体iPS细胞。他们在人体基因组的多种基因上展示了该方法的使用。

  《自然—气候变化》

  风速增强导致气候变暖速率下降

  科学家还无法完全解释最近气温上升速率的减缓现象。虽然东太平洋的海水表面温度的下降被认为是一个关键因素,但目前人们还不清楚这是怎么发生的。《自然 —气候变化》上的一项报告研究了增强的太平洋信风是如何通过增加的海洋次表面热量吸收率来导致气温下降0.1℃~0.2℃的。

  Matthew England等人利用气候观测模型研究了增强的信风对气候的影响。他们发现,当模型受到无规则强风影响时,海洋表面的反应与他们观察到的趋势相吻合。增强的风力加速海洋表面洋流环路,导致赤道附近海洋次表面层低温海水上涌增多和温暖海水减少。他们发现80%左右的海洋表面降温现象是发生在2000年以后,这意味着风速增加是气候变暖速率减缓的一个关键因素。

  研究人员认为,如果强信风持续,气候变暖速率下降也将持续,但风速一旦降低,气温将迅速回升。

  《自然—神经科学》

  食物气味如何让人食欲大增

  食物的香味为何让你食欲大增?《自然—神经科学》上的一项研究找到了原因——大脑嗅球中1型大麻素(CB1)受体的存在。这项研究还发现CB1受体的激活可以加强气味感知从而促进食物摄取,研究人员同时认为这些受体为改变导致肥胖的进食行为提供了一个潜在的药理学靶向。

  短时间的节食行为被认为可以增加哺乳动物大脑中内源性大麻素的水平浓度。饥饿也被认为可以增强我们对气味的感知并促进食物消化。Giovanni Marsicano等人报告称,小鼠的嗅球中含有CB1受体,可通过内源性或外源性大麻素(例如大麻中的大麻素)将其激活,从而增强食物的快速摄取。而实际上,小鼠在获得外源性大麻素刺激(例如THC,大麻中的一种活跃成分)时,胃口大增的例子更常见。研究人员发现嗅球中的这类大麻素受体在进食行为的增加中也是必需的。

  因为这种CB1受体似乎只在动物禁食或感到饥饿时才会增强食欲,所以嗅球中的CB1受体或可用作改变进食行为的一种潜在药理学靶向。

  《自然—神经科学》

  白昼长短导致小鼠大脑产生表观遗传学变化

  缩短或增加24小时昼夜周期中的白天光照时长可导致小鼠大脑产生表观遗传学变化,而这些变化又会反过来影响昼夜周期行为比如体力活动,这是本周《自然— 神经科学》上一项研究给出的结论。了解这些表观遗传学调控或能对那些工作时间特殊、白天时间长期缩短的人(比如夜班工人)所遇到的负面影响起到重要抑制作用。

  秋天和冬天的白昼时间短,生物的神经内分泌系统会改变其对生理周期环境变化(比如光照时间变短、破晓时间延后)的响应。这些与白昼有关的变化也同样影响哺乳动物视交叉上核(SCN)中的分子时钟基因的波动——SCN是大脑中负责控制生理周期行为的一块区域。

  Steven Brown等人发现,相比处在12个小时白昼的正常昼夜周期中的小鼠而言,那些只经历11小时白昼时间的小鼠在数周后的自发活动量(比如跑轮)减少,而这种行为变化与SCN神经细胞的DNA甲基化的全基因组变化有关。一种能阻碍DNA甲基化的药物抑制剂也能改变生理节奏正常的小鼠的跑轮行为。研究人员相信,在小鼠身上的这些发现意味着哺乳动物大脑的表观遗传学改变可能对其因白昼变化而产生的行为变化的调节具有关键作用。

  《自然—免疫学》

  科学家发现一种蛋白可干扰抗病毒反应

  有一类分子传感器可检测到那些进入细胞并引发防御性炎症反应的病毒——《自然—免疫学》上的一篇文章讨论这类传感器是如何受控的。该研究或指出该采取何种潜在手段在治疗中调控针对特定病毒产生的反应。

  一旦检测到细胞中存在DNA病毒,身体便会产生一种名为“AIM2类炎性体”的分子传感器。Christian Stehlik等人发现,一种被称为POP3的人体蛋白会特别干扰这类炎性体的产生并因此减少炎症反应。研究人员通过转基因手段让小鼠体内POP3表达在巨噬细胞这类很重要的免疫细胞中得到加强,从而实现在活体中对这种蛋白作用的分析。他们发现,与在人体细胞中发现的数据类似,小鼠的POP3蛋白会削弱抗病毒反应和炎症。这意味着,POP3蛋白或可成为开发抗炎症或抗病毒新疗法的一种有效工具。