9月2日《自然》杂志精选

2010-9-03 08:32 来源: 科学时报
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封面故事:细菌产生抗药性的机制
 

  对抗菌素有抗药性的细菌菌种的出现,是临床环境中一个越来越大的威胁,但人们对它们出现的过程却不是很了解。利用暴露于浓度不断增大的氟喹诺酮抗菌药“诺氟沙星”的一个大肠杆菌连续培养物所做实验表明,少数自然出现的抗药变体能保护其种群的绝大部分。这些具有高度抗药性的分离菌种产生信号作用分子“吲哚”,它能激发易感皮肤中的药物外排泵和其他保护机制。这种利他行为使较弱的成分能够存活,并有机会进行有益的突变。对细菌的细胞内通信的使用情况进行更多研究,对于用以控制抗药性细菌感染的临床干预手段的合理设计可能会被证明是有价值的。本期封面上的“红十字”图是用数字化手段从大肠杆菌种群的图像生成的。

 
第三个人类基因组单体型图完成

  “国际人类基因组单体型图联合项目组”是为绘制一个人类基因组单体型图、以描述DNA序列变化的共同模式而成立的。现在,该机构已绘制出了其第三个单体型图。第一个单体型图(HapMap1)是2005年发表的,含有超过100万个SNP(单核苷酸多态性)基因型,是由来自4个不同地域的人群的269个个体产生的。两年之后,第二个单体型图(HapMap2)为这269个个体的原始单体型图中增添了超过210万个SNP。第三个单体型图(HapMap3)的目标是,为最新一轮以疾病关联为重点的全基因组研究提供一个资源,所以其网撒得更宽。大约160万个共同SNP在来自11个全球人群的1184个个体中被确定了基因型,并且10个100-kb的区域也在这些个体的692个当中被测序。

刀刃上的神经细胞

  周围神经系统的神经元如果要存活,就需要营养因子,即维持细胞增殖和发育的自然生长因子。中枢神经系统中的大多数神经元可以不需要这种支持。那么为什么周围神经系统会如此需要呢?Nikoletopoulou等人利用通过基因工程方法获得的胚胎干细胞发现,神经营养因子受体TrkA和TrkC在发育中的神经元中起“依赖受体”(dependence receptor)的作用,在没有保护因子的情况下触发细胞死亡。TrkB(主要在中枢神经系统中表达的一种密切相关的受体)不会这样。这表明,伴随周围和中枢神经系统的分离而出现的Trk基因家族的扩大,也许为细胞数量控制生成了一个机制。

 
生命模式的形成机制

  由很多自我推进的单一成分构成的复杂体系中的模式形成是一个普遍现象,见于鸟群、微生物群落和细胞骨架等多样化的体系中。由于没有一个足够简单的模型,因此为其机制提供一个统一解释的工作进展一直缓慢,但现在有了这么一个能扮演该角色的候选对象。这个新的实验体系涉及由运动蛋白推进的肌动蛋白细丝,它们被固定在一个表面上。在一个临界密度之上,这些细丝会自组织成相干运动的结构,并且不断进行密度调制,如成团、涡旋及形成互相连接的带状结构等。实验观测和模拟显示了这些有序结构的组合和分解的各种不同机制,并且也表明,弱的和局部的取向互动是模式形成所必需的。这个体系的可控性及向更复杂互动扩展的范围之广,应当使其非常适合对“宏观序”(macroscopic order)从微观互动的出现进行研究。

  对“oncomiRs”上瘾的肿瘤

  微RNA(miRNA)是调控基因表达、在确定细胞身份中起重要作用的小RNA分子,它们被与人类癌症联系了起来,在人类癌症中,它们被称为“oncomiRs”。关于癌症形成的一个模型认为,增殖的细胞变得对激发某个致癌基因中的突变“上瘾”,而且也曾有人提出,肿瘤也会变得依赖于“oncomiRs”。现在,用小鼠(研究人员通过基因工程方法使这些小鼠表达微RNA-21〈miR-21〉,该微RNA迄今为止在所分析过的大多数肿瘤类型中都过度表达)所作研究表明,miR-21诱导pre-B-cell淋巴瘤;在没有它的情况下,恶性细胞发生凋亡和退化,正如按它们对其存在“上瘾”(的假设)所预期的那样。因此,“oncomiR-21”和其他类似miRNA的药理灭活应有治疗效果。

抗阿尔茨海默氏症药物的一个新目标
 

  关于预防阿尔茨海默氏症药物的研发工作的一个主要焦点一直是,试图研发能减少神经毒性淀粉质-β肽在脑中积累的化合物。这种努力几乎没有成功的,部分是因为阻断γ-分泌酶的药物引起严重副作用,因为它们也阻断Notch(很多体内平衡功能所需的一种信号蛋白)的处理。现在,研究人员发现了一种“γ-分泌酶激发蛋白”(GSAP),它选择性地控制淀粉质-β肽生成,而不会影响Notch解理。这个发现为抗阿尔茨海默氏症药物提出了一个可能的新目标。抗癌药物imatinib(Gleevec)已知抑制淀粉质-β肽形成,而不会影响Notch解理,它被发现通过对GSAP的一个效应发挥作用。这表明,与imatinib不同的是,能穿过“血脑屏障”的GSAP抑制因子也许有望能治疗阿尔茨海默氏症。

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