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2013年05月24日《自然》杂志精选

关键词: 干细胞疗法

封面故事:确定手性的一种方法

Enantiomer-specific detection of chiral molecules via microwave spectroscopy

手性分子是作为能形成不可重合的镜像的对映体存在的,手性在化学和生物学的很多方面都扮演一个基础性的角色。对手性进行检测和量化以难度大着称,因为传统光谱方法所利用的是弱效应。现在,Patterson等人发现,与一个转换的电场相结合的微波光谱能够将一个电偶极Rabi频率(直接取决于分子的手性的一个变量)映射到所发射的微波辐射的相上。这个效应然后被用来确定冷的气相分子(在这项研究中用1,2-丙二醇的S-对映体和R-对映体及它们的外消旋混合物来演示)的手性。该方法产生了手性的大的、确定的特征,而且既灵敏又有成分选择性(species-selective),这使它成为确定一种混合物中多种成分的手性的一个潜在的理想而独特的工具。本期封面图片上所描绘的红色和蓝色痕迹是从来自1,2-丙二醇的S-对映体和R-对映体的数字化的信号得到的。封面设计:pikovsky.org。(doi: 10.1038/nature12150)

一个保守的复杂遗传-非遗传机制

Pif1 family helicases suppress genome instability at G-quadruplex motifs

Pif1家族的DNA解旋酶从细菌到人类都是高度保守的。Virginia Zakian及其同事发现,在酵母中,人PIF1能够展开一个被称为G-quadruplex的四链结构。在此过程中,它抑制在这样的结构上出现的基因组不稳定性。人类的这种蛋白能够在酵母中提供补充的能力,显示了这种活性在整个演化过程中的重要性。另外,这种不稳定性与一种以前没有被识别出的复杂遗传-非遗传(外成)事件相关。(doi: 10.1038/nature12149)详细中文报道

与寿命相关的MRP基因家族

Mitonuclear protein imbalance as a conserved longevity mechanism

不同动物的寿命相差很大,但为什么是这样却不清楚。Johan Auwerx及其同事报告了线粒体核糖体蛋白表达的自然变化何以能够转化成小鼠和蠕虫寿命的延长,并且提出了决定代谢扰动对寿命长短的影响的一个统一的机制。在这项研究中,他们寻找与近亲繁殖的小鼠的BXD基因参照种群中的寿命长短相关的基因变化。寿命长短被映射到线粒体核糖体蛋白上。通过小鼠种群遗传学研究和用线虫所进行的RNA干扰实验,“线粒体核糖体蛋白S5”(Mrps5)和其他线粒体核糖体蛋白被发现是代谢和寿命的调控因子。(doi: 10.1038/nature12188)详细中文报道

在心脏病中发生突变的核包膜蛋白

Lamin A/C and emerin regulate MKL1–SRF activity by modulating actin dynamics

在几乎普遍表达的核包膜蛋白Lamin A/C 和 Emerin中所发生的突变,会导致高度组织特异性的疾病,如Emery–Dreifuss肌肉萎缩症和扩张型心肌病。这项研究表明,Lamins中发生的突变,与引起转录因子MKL1(对心脏发育至关重要)的异常核转位和下游信号作用的肌动蛋白动态的受损有关。这些结果显示了核包膜蛋白对细胞过程的多样化影响,同时也表明:纠正受损MKL1–SRF信号作用的疗法也许可帮助控制与核纤层病变相关的心脏病。(doi: 10.1038/nature12105)详细中文报道

专门化的嗅觉受体

Non-redundant coding of aversive odours in the main olfactory pathway

嗅觉对大部分动物都至关重要,但它依赖于数以千计的嗅觉受体基因,这些基因中某一个的删除通常几乎不会导致可以检测到的行为缺陷。Thomas Bozza及其同事发现,小鼠的一个“与痕量胺相关的受体”(TAAR4)的删除,会完全消除对低浓度的挥发性胺和对捕食者(美洲狮)尿液气味的厌恶。关于单一气味剂受体基因会具有重要的、非冗余的功能的发现表明,组合气味剂检测方法实际上是有局限性的。(doi: 10.1038/nature12114)

感觉神经在骨头重塑中的作用

Sema3A regulates bone-mass accrual through sensory innervations

Semaphorins是神经系统、器官和血管的发育中以及免疫中所涉及的可扩散蛋白。造骨细胞和破骨细胞表达Semaphorin家族的成员,而且最近人们曾发现,Semaphorin 3A (Sema3A) 能通过在局部发挥作用来调控骨头重塑。在这项研究中,Toru Fukuda等人发现,Sema3A通过调制感觉神经发育来在活体中间接调控骨头重塑。(doi: 10.1038/nature12115)

将细胞分裂和营养状态联系起来的一种微RNA

The microRNA miR-235 couples blast-cell quiescence to the nutritional state

当它们在营养短缺时孵化,线虫L1的幼虫不会开始“胚胎后”发育,先祖体细胞(母细胞)分裂会停止,直到营养状态变得比较有利。以前的研究工作报告,胰岛素/IGF信号作用通道调控母细胞的这种静止状态。这项研究识别出一种微RNA,即miR-235,它在胰岛素/IGF信号作用通道的下游发挥作用,调制母细胞的静止状态。在挨饿期间,miR-235在神经胶质中和下皮中都有表达,在那里它冗余性地调控静止状态。在进食时,胰岛素/IGF信号作用的激发下调(抑制)miR-235,促进母细胞的再激活。(doi: 10.1038/nature12117)

TLR4拮抗剂在流感中的保护作用

The TLR4 antagonist Eritoran protects mice from lethal influenza infection

随着流感病毒的继续演化以及它对现有抗病毒疗法抵抗力的不断蔓延,我们迫切需要新的抗流感疗法。以前的研究工作表明,TLR4信号作用介导小鼠由流感诱导的急性肺损伤、细胞因子生成和系统效应。现在,Stefanie Vogel及其同事报告,Eritoran(一种合成TLR4拮抗剂)在被流感病毒感染之后长达6天施用,可保护小鼠不会死掉。现有抗病毒药物必须在感染后3天内施用才会有效。这项工作表明,TLR4拮抗剂对流感可能是有效的,并且有可能延长流感感染之后可被有效治疗的时间长短。(doi: 10.1038/nature12118)详细中文报道

蛋白酶体的结构和功能

Reconfiguration of the proteasome during chaperone-mediated assembly

蛋白酶体是一种降解“与泛素共轭的基质”的蛋白复合物。“26S蛋白酶体”由一个核心颗粒(CP) 和由一个“底座”及一个“盖子”形成的一个调控颗粒(RP)组成。在这项研究中,Daniel Finley及其同事提供了有关“底座–CP”复合物的组合体的结构和功能信息。(doi: 10.1038/nature12123)详细中文报道

LGR4突变与复杂疾病相关

Nonsense mutation in the LGR4 gene is associated with several human diseases and other traits

一项在来自数千名冰岛人的全基因组序列数据中搜寻变异体的工作(这些变异体对出现从病理上来说较低的骨矿物密度的风险可能会有直接影响),识别出了一个罕见的无意义突变,除了那些与骨生理相关的表现型外,它还与一系列其他表现型相关。在“含有富含亮氨酸的重复片段的G-蛋白耦合受体-4 (LGR4)”基因内所发现的突变,与“骨质疏松性骨折”强相关,也与电解质失衡、荷尔蒙失衡以及患皮肤鳞状细胞癌和胆道癌风险的增加相关。这种突变的载体的表现型与Lgr4基因剔除小鼠的表现型重叠。(doi: 10.1038/nature12124)

甘油二酯激酶的X-射线晶体结构

Crystal structure of the integral membrane diacylglycerol kinase

内在膜酶“甘油二酯激酶”参与革兰氏阴性细菌中“来自周质膜的寡糖”和外膜脂多糖的合成。仅含有121个氨基酸残基,这种酶是已知最小的激酶,它已成为膜蛋白行为研究及酶学研究的一个模型。Martin Caffrey及其同事报告了天然“甘油二酯激酶”以及两个热稳定的功能性突变体的高分辨率X-射线晶体结构。让人感兴趣的是这样一个事实:这些晶体结构与“甘油二酯激酶”惟一被发表的另一结构(后者是利用溶液NMR获得的)不相符。在为本文配发的News & Views文章中,Jimin Zheng 和Zongchao Jia讨论了可能造成NMR结构和晶体结构之间偏差的因素。(doi: 10.1038/nature12179)


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