康倩雯2014 2014年01月16日《自然》杂志精选
本期封面所示为在一次由人类引导的迁徙飞行过程中呈V-字队形飞行的欧洲秃鹃。一些鸟类已将自己的飞行技能优化到了能够让它们以近乎完美的V-字队形飞行的程度,但关于它们为什么采用这种方式却一直只有猜测。一种观点是,通过以V-字队形飞行,鸟儿能够最大限度降低能量消耗。
而现在,对从自由飞行的候鸟“秃鹃”获得的数据所做分析表明,这种方式从能量角度讲是有好处的。这些数据还显示了鸟儿在飞行中施加控制的一个复杂的、动态的过程。
以V-字队形飞行的鸟儿使其翅膀拍打(wing-beat)与路径匹配(path-match)同步,让后面的鸟儿能够利用前面的鸟儿所产生的空气动力“上洗流”(upwash)。然而,紧跟在后面飞行的鸟儿则会以相反相位拍打翅膀,以便尽量减小领头鸟的翅膀所产生的有害“下洗流”(downwash)。
所有这一切都要求鸟儿必须具有一系列定相策略(phasing strategy),来应对拍打的翅膀所产生的动态尾流。封面图片:Markus Unsöld。(doi: 10.1038/nature12939 & doi: 10.1038/505295a)
自闭症和精神分裂症中的基因变异
某些罕见的“版本数变异体”(CNVs)(在其中基因组的一些部分是重复的)以前被与精神分裂症和自闭症联系起来,但它们的携带者并不总会患病或有明显智残。Kari Stefansson及同事对来自冰岛的一组这些变异体携带者进行了研究,发现虽然这些人没有病,但他们的脑子与没有携带这些突变的对照组的脑子有微妙差别。
并非所有的CNVs都影响相同的认知区域,但其中的一个,即15q11.2(BP1-BP2)删除,影响脑结构的模式与在精神分裂症第一次发病过程中所观察到的模式和诵读困难症的结构关联性模式都是一致的。
通过进一步研究这些携带者,也许有可能更精准地确定哪些异常使得携带者有患精神分裂症的风险。(doi: 10.1038/nature12818)详细报道 Nature:基因组突变影响人类认知能力
Muc5b糖蛋白怎样保护呼吸道
肺粘膜表面是防御由空气传播的病原体的第一道防线,但粘液过度生成本身也能造成呼吸病。这项研究发现,被称为Muc5b的呼吸道粘液的一个特定糖蛋白成分是小鼠的粘液纤毛清除所必需的。令人吃惊的是,对有过敏性哮喘的小鼠和人类来说,Muc5b还通过对巨噬细胞功能的调控贡献于针对细菌感染的先天性防御。
Muc5b的缺失造成物质在呼吸道中积累,最终导致由多种细菌引起的慢性感染。这项研究对于呼吸道疾病的治疗可能会有意义。(doi: 10.1038/nature12807)详细报道 Nature:从感冒到致命肺病,Muc5b蛋白发挥重要作用
无尾噬菌体输送DNA的方式
这篇论文提供了通过病毒编码的、横跨细胞壁的一个DNA转位通道的第一个原子结构。很多噬菌体利用一个尾巴来穿过细菌细胞壁运输它们的DNA,而细丝状的、没有尾巴的噬菌体则依靠宿主编码的通道。噬菌体ΦX174是一种很小的、没有尾巴的微型病毒,它利用一个引导蛋白H来在穿透过程中引导自己的DNA穿过细胞壁。
现在,Michael Rossmann及同事发现,这种蛋白形成一个插进内外细胞膜内的、横跨周质空间的管子,而这一现象所起作用的最大可能是将DNA基因组输送到细胞质内。
从有尾噬菌体获得的DNA转位结构也具有相似特性,说明DNA输送在不同病毒类型之间具有在演化过程中保留下来的共同特征。(doi: 10.1038/nature12816)详细报道 Nature:捕捉噬菌体感染大肠杆菌的特殊细节
RNA聚合酶通过反向运动帮助进行DNA修复
因暴露于紫外线而受损的碱基干扰转录,造成RNA聚合酶停滞。UvrD(核苷酸切除修复所需的一种DNA螺旋酶)能清除这种病灶,但其精确作用过去并不清楚。现在,Evgeny Nudler及同事发现,UvrD是一个转录伸长因子,结合RNA聚合酶,并当后者在一个病灶处停滞下来时促进其向后运动。
NusA (另一个伸长因子)辅助促进原路返回运动,帮助UvrD将其他核苷酸切除修复因子定向到所暴露的病灶。(doi: 10.1038/nature12928 & doi: 10.1038/nature12850)详细报道 Nature:明星分子马达修复DNA新模式
“Cohesin”加载方式的重现
很多细胞DNA过程都要求染色体被一个名叫 “cohesin”的环形蛋白聚在一起。尽管它很重要,但这一反应以前并没有在体外被完全重现。现在,Yasuto Murayama和Frank Uhlmann用纯化的裂殖酵母蛋白成功重现了“cohesin”加载。
他们的数据让我们看到了“加载体复合物”是怎样介导“cohesin”在DNA上的拓扑结合的,同时也为对姐妹染色单体的凝聚是怎样形成的做进一步的机制性研究打下了基础。(doi: 10.1038/nature12867)
决定植物茎组织形式的第二种激素
器官在植物茎周围的规则排列被称为“叶序”(phyllotaxis)。植物激素“茁长素”的积累触发器官开始形成,而器官周围“茁长素”耗尽会产生“抑制场”,后者被认为足以维持这些模式。在这项研究中,Teva Vernoux及同事发现,该过程还可能涉及第二种基于激素的“场”。
他们发现,“苗端”内细胞分裂素抑制因子AHP6在细胞间的运动会在“茁长素”的下游产生一些“场”,这些“场”会在分裂组织中产生细胞分裂素信号作用活动的空间模式,从而使得“叶序”具有稳定性。(doi: 10.1038/nature12791)
从简单烯烃合成手性产品
这篇论文介绍了一个多用途的催化反应,它为在医用化学和生物学中有用的复杂产品提供了一条快速合成路径,起始物为简单的、容易获取的烯烃。James Morken及同事开发出一种将单取代的末端烯烃通过“一锅化”对映选择性催化反应转化成若干手性产品的方法。
这种“串联双硼化/交叉偶联反应”适用于一系列不同基质,只需要少量市售催化剂,并且能以高收率和高选择性提供产品。(doi: 10.1038/nature12781)
河流下切——事实与迷信
河流下切速率是景观中与气候相关的侵蚀变化程度的重要指标,而且所测出的河床下切速率也被认为会约束活跃构造过程。然而,所有这一切都假设河流下切速率能记录关于外部作用力因素的有意义的信息。这项研究分析了来自世界范围内14个地点的155个河流下切测量结果,发现下切速率对测量间隔的依赖性使得人们难以从河流下切速率随时间的变化来推断气候作用力或构造作用力。
在为本文配发的一篇News & Views文章中,Roman DiBiase结合从净侵蚀性景观来推断景观演变速度的变化方面的工作讨论了这项研究的实际意义。
(doi: 10.1038/nature12913 & doi: 10.1038/505294a)
‘Be’ 星的黑洞伴星
双星演化模型预测,从快速旋转的‘B-发射’ 或称 ‘Be’ 星(年轻的、蓝色的不规则变星,它们具有氢的特征光谱发射线)的赤道包络的吸积会形成黑洞。然而迄今为止,在Be X-射线双星中发现的紧凑伴星大多数都被认为是中子星。
少数含有“亚矮星”,但此前没有一个被发现包含黑洞。这种情况随着在‘Be’ 星 MWC 656的伴星周围的一个吸积盘的光谱中一条前所未有的He II 4,686 Å光谱发射线的发现而被改变。这条线结合其他信息表明,存在一个质量为3.8到6.9个太阳质量的黑洞。(doi: 10.1038/nature12916 & doi: 10.1038/505296a)
