【自然要览】Nature 468 7325 9 December 2010
自然要览Nature 468: 7325 9 December 2010
2010/12/17 21:03:43
（选自英国Nature杂志，2010年12月9日出版）
封面故事：“发育沙漏”的验证
相关物种中胚胎的出现在发育过程中途发生融合，之后又分开，这个现象被称为“发育沙漏”。沙漏模型由Karl Ernst von Baer建立在经典观察结果之上，后来由Ernst Haeckel（达尔文在德国的支持者）广泛普及。但这种所谓的系统发生阶段是否真的存在？两个研究小组利用对比方法对这个模型进行了验证，并为其提供了支持。在该系统发生阶段所表达的基因在演化上比在其他阶段所表达的基因更古老、更保守。本期封面为Haeckel在1879年根据果蝇胚胎形成过程中的表达模式的数千幅图像画出的一幅图。Letters to Nature p.811 doi:10.1038/nature09634
拉沙热核蛋白的结构
“拉沙热病毒”(LASV) 是一种能让人患严重出血热病的致病性沙粒病毒，对该病毒目前尚无疫苗或有效疗法。LASV核蛋白的首个晶体结构（分辨率1.80 Å）揭示了出人意料的功能。C-端区域有3ʹ 至 5ʹ核酸外切酶活性，而且该核蛋白能够解理短RNA和抑制病毒诱导的干扰素感应。N-端区域含有一个独特的cap-结合特征，该特征可帮助了解沙粒病毒与众不同的“cap snatching”机制。 Articles p.779 doi:10.1038/nature09605
RNase P的晶体结构被确定
转移RNA（tRNA）是作为前体合成的，这些前体要求在5ʹ 和3ʹ端进修剪并对特定核苷酸进行一些修饰。Ribozyme RNase P普遍对处理tRNA的5ʹ端负责。现在，与成熟苯基丙氨酸转移RNA 结合在一起的RNase P（来自Thermotoga maritima）的晶体结构已被确定。该结构显示了在pre-tRNA识别中所涉及的相互作用、活性点位置及催化中金属的作用。RNase P/tRNA核糖核蛋白结构也为一个基于RNA的古老世界是怎样演化为当今由蛋白-催化剂支配的世界的提供了线索。 Articles p.784 doi:10.1038/nature09516
半胱氨酸残迹内在活性的测定
半胱氨酸残迹在蛋白的催化或调控点上经常是活跃的，这是由于它们硫醇侧链是极为亲核的。侧链活性因局部蛋白微环境的不同而有很大差别，但被称为“定量活性分析”的一种新方法（该方法将基于活性的小分子探针与质谱结合在一起）使得测定半胱氨酸残迹的内在活性成为可能。在几种功能未知的蛋白中识别出了活性超强的半胱氨酸，其中包括在所有真核生物中都保留了下来的残迹，它是酵母的存活能力所必需的，也涉及铁-硫蛋白的生物生成。 Articles p.790 doi:10.1038/nature09472
与宇宙中气体再电离有关的谱线被观测到
新一代射电望远镜正在使得来自早期宇宙的中性氢的21-厘米红移光谱线能够被观测到，从而为观测星系之间的气体被再电离的时期提供了一个窗口。如果再电离是一个突然过程，那么在全天域光谱的平滑前景中就应当能看到一个特征谱线。Judd Bowman 和 Alan Rogers利用在位于澳大利亚西部的Murchison射电天文台有一个简单的偶极天线的EDGES宽带分光仪获得了在100 和 200 MHz之间的一个全天域平均光谱。在减去银河系和地球的干扰之后，他们恢复了21-厘米的信号，对再电离历史施加了约束条件，并排除了可能存在的最快的跃迁。 Letters to Nature p.796 doi:10.1038/nature09601
原子运动的实验观测
桌面飞秒电子衍射源的研制成功，为观察晶体材料中的原子运动提供了一种替代方法。现在，该方法已被用于所谓的“电荷密度波材料”1T-TaS2，在这种材料中，电子密度的调制伴随着一个周期性的晶格畸变。以前的时间分辨研究揭示了电荷波的动态，但此前晶格系统的动态一直只能间接推断。在这一新的实验中，原子运动响应于一个140飞秒的光脉冲而被观测到。周期性晶格畸变被发现在一个极为快速的时间尺度上（约250飞秒）发生衰减，说明存在一个涉及高度协同性的、由电子驱动的过程。所观测到的电子系统和晶格系统之间的结构动态中存在的高度令人吃惊的协同性，也显示了该方法在关于强相关系统的研究中的应用潜力。 Letters to Nature p.799 doi:10.1038/nature09539
“波动-响应定律”的确适用于活细胞
在其关于布朗运动的研究中，爱因斯坦意识到，处于静止状态的一种物质的随机分子运动也会影响到其他东西，比如说影响到它对于一个在外力作用下而穿过自己的粒子的阻力。这个现象后来被总结为“波动-响应定律”，但它是否适用于活细胞（活细胞的运动是远离平衡态的）仍然是一个尚未回答的问题。Park等人利用在细菌趋化现象研究中有可能实现的小尺度测量发现，“波动-响应定律”的确适用于单个细胞中细胞行为的时间波动（噪音）与细胞对外界的响应之间的关系。他们提出了确定生化网络中哪些特征使其内部状态与其对外部刺激的响应耦合在一起的方式。 Letters to Nature p.819 doi:10.1038/nature09551
成胶质细胞瘤揭秘
成胶质细胞瘤是恶性脑癌，由一个大范围的血管网络提供营养。现在，两个小组发现，成胶质细胞瘤细胞可以分化成作为肿瘤血管构成部分的功能性内皮细胞。这些内皮细胞以与成胶质细胞瘤细胞有同样基因改变为特征，并且好像是从“成胶质细胞瘤干样细胞”形成的。这项工作表明一些假设的癌症干细胞可以直接和间接促进癌症生长，并且还可解释为什么某些抗血管生成类抗癌药物没有疗效，同时也可帮助设计新疗法。 Letters to Nature p.824 doi:10.1038/nature09557
与磷脂拼接酶活性有关的一种蛋白
真核细胞的质膜有不对称的磷脂分布。在细胞凋亡等生物过程中，类脂不对称性会被破坏，因为在这些过程中，膜内叶中的磷脂酰丝氨酸暴露在外膜上。曾有人提出，磷脂拼接酶的激发催化磷脂的双向跨双层运动，而现在，相应于这种活性的一种蛋白已被识别为TMEM16F，它是TMEM16跨膜蛋白家族的一员。而且，一位Scott综合症患者（患病原因是磷脂拼接活性存在缺陷）被发现在编码TMEM16F的基因中携带一个突变。 Letters to Nature p.834 doi:10.1038/nature09583
骨癌中发生突变的TET
TET家族的酶在DNA中将5-甲基胞嘧啶转化为5-羟甲基胞嘧啶(5-hmC)。编码TET2的基因中的突变在恶性骨髓瘤中普遍存在。现在，这些与疾病有关的突变被发现降低TET2的催化活性：来自TET2突变患者的骨髓样品在基因组DNA中的5-hmC水平较低，而且TET2是正常造血分化所必需的。对基因组中5-hmC水平的测定也许会被证明是骨癌的一个有价值的诊断工具。 Letters to Nature p.839 doi:10.1038/nature09586
野生型运输因子为什么是同型二聚体？
CLC家族的渠道和运输因子是同型二聚体，但供在渠道和离子耦合腔（它们在运输因子中协调Cl- 和 H+的反向转运）中阴离子扩散的水孔却是完全包含在这些同型二聚体的每个亚单元内，说明这些复合物起“并行通道”的作用。这种观点在一项实验中得到证实：在该实验中，突变被用来使来自大肠杆菌的一个ClC Cl-/H+“交换器”的二聚体界面失去稳定性。这样得到的渠道是一个单聚体，然而它在功能上却几乎跟野生型渠道完全相同。这意味着，跨亚单位的相互作用并不是CLC运输因子中的Cl-/H+交换所必需的，这便提出一个问题：野生型运输因子为什么是同型二聚体？ Letters to Nature p.844 doi:10.1038/nature09556