1月13日《自然》杂志内容精选

2011-1-14 15:01 来源: 中国科学院
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杂志封面

  封面故事:

  给企鹅戴标记物的研究方法不可靠

  几十年来,研究企鹅(已被确定为最能反映气候变化的动物)的研究人员的标准做法是,用被称为“flipper bands”的标记物来标记企鹅。然而这种做法是有争议的,因为关于标记物本身是否会改变企鹅的行为有相互冲突的报告。

  现在,对自由放养的王企鹅所作的一项为期十年的研究结果提供了令人信服的证据:戴这种标记物的企鹅存活率明显较低,每个主要的生活史特征都受到了影响,并且受气候变化的影响也比不戴标记物的企鹅要大。除了对利用这种标记方法获得的海洋生态系统的数据提出质疑外,这项工作也牵涉到了动物标记方法的道德问题。

  b2AR的X-射线晶体结构

  Brian Kobilka及其同事的两篇论文和Christopher Tate及其团队的第3篇论文,介绍了与不同激动剂(增效剂)结合在一起的“人b2肾上腺素能受体”(b2AR)的X-射线晶体结构。

  b2AR是感应细胞外分子和激发内部信号作用通道的“G-蛋白耦合受体”(GPCR)跨膜受体家族的一个成员。在人类生理中普遍起作用的GPCR是药物发现的主要目标。这一系列新的结构揭示了伴随激动剂的结合而发生的微妙结构变化,显示了细胞膜内外的结合事件是怎样稳定受体的激发状态的。

  激动剂的结合被发现诱导“儿茶酚胺结合‘袋’”相对于与拮抗剂相结合的受体发生收缩,而且分子动态模拟表明,与激动剂相结合的激发状态在没有一个G-蛋白存在时会自然松弛到一种类似于非激发的状态。

  引力透镜效应对高红移星系观测结果的影响

  重新离子化时期(这个时期宇宙正从“黑暗时期”形成,中性氢正被重新离子化)所发生的恒星形成活动的一个度量,可从红移值z>~7处的高红移星系候选对象的数量获得。然而,由在我们与这些遥远天体之间的星系所产生的引力透镜效应会使问题复杂化。

  一项新的理论模拟研究表明,引力透镜效应很可能支配红移值z>~12的星系的所观测到的性质,在这个位置,仪器“极限星等”预计要比星系样本的特征星等更亮。这个因素可能会使(星系)数量发生一个数量级的改变。因此,今后的研究工作将需要把在高红移星系样本中的显著引力透镜效应考虑进去。

  复杂生物材料的纳米断层扫描图

  牙齿和骨头等很多生物矿化组织是无机物和有机物的混合物,其性质由它们难解的内部结构决定。现在,Lyle Gordon和Derk Joester介绍了怎样利用“脉冲激光原子探针断层扫描术”(APT)(这是在冶金和半导体研究中的一种成熟方法)来阐明这种生物材料及其人工合成的类似物质的内部结构和化学复杂性。

  该研究中所用的材料是来自一种被称为“Eastern beaded chiton”的海洋软体动物的一颗牙齿。所获得的高分辨率3D化学图显示了牙齿内的不同有机纤维,它们有不同的组成,因此在控制有机基质与无机矿物相之间的相互作用中很可能也有不同的功能。除了揭示自然出现的物质的性质外,APT方法在该领域的这种应用也应当能够为设计从生物得到启发的、有医学和工业用途的复合材料提供有用数据。

  生物合成的模块化

  要使合成生物学家的创造力得以释放,那么基本线路就必须是真正可以互换的,即必须是模块化的和可伸缩的。本期两篇论文朝着这个目标又有所迈进——一篇是用大肠杆菌作的研究,而另一篇则是用酵母作的研究。

  Tamsir等人利用大肠杆菌中的细菌“群体效应”、Regot等人利用酵母信息素通信来通过执行简单逻辑功能的各个细胞之间的通信实现复杂的计算。这样的细胞外“化学连线”(chemical wiring)是绕过对不同遗传线路(当这些线路在一个细胞内发挥作用时)进行隔离中所存在困难的一个很有希望的方式。

  利用GWAS方法识别致癌基因

  全基因组关联研究(GWAS)表明,在LMO1位点内的单核苷酸变异体与“成神经细胞瘤”(一种儿童期交感神经系统癌症)的遗传性易感性相关。

  LMO1编码一种以前与癌症联系在一起的转录调控因子。同一位点上的获得性结构变异在“成神经细胞瘤”患者中普遍存在,说明通过GWAS方式识别出的位点也许容易受体细胞改变(somatic alteration)的影响,所以可以用来识别潜在治疗目标和/或癌症攻击性的生物标记。

  推动细胞形状发生变化的力

  推动细胞形状发生变化的力在发育中起根本性作用。在有丝分裂过程中,黏附细胞从扁平形变成圆形,这种变化被认为是细胞分裂的几何要求所必需的。

  Stewart等人研究了推动这种形状变化的力。他们发现,有丝分裂中让细胞形状变成圆形的力既取决于肌动球蛋白的细胞骨架,又取决于细胞调控“克分子渗透压浓度”的能力。让细胞形状变成圆形的力是由渗透压产生的,肌动球蛋白皮质通过抵抗外力来维持这种变圆的力。

  这些结果支持以下观点:在动物细胞中,肌动球蛋白皮质起细胞内壁的作用,引导渗透扩张来控制细胞形状。