【自然要览】Nature 471 7337 10 March 2011
[自然要览]Nature 471: 7337 10 March 2011
2011/05/11 11:02:11
（选自英国Nature杂志，2011年3月10日出版）
封面故事: 神经元之间的连接与单细胞功能的联系
Network anatomy and in vivo physiology of visual cortical neurons / Wiring specificity in the direction-selectivity circuit of the retina
由神经回路进行的功能计算的基础是它们的连接，但要将神经元之间的复杂结构连接与各个细胞的功能联系起来却非常困难。现在，两个小组将功能成像与在前所未有规模上进行的三维序列电子显微图像重建相结合，发表了小鼠视觉系统中单个细胞之间连接情况的详细表述。Clay Reid及其同事研究了“初级视皮层”中的连接情况，发现抑制性神经元从具有各种不同功能的兴奋性细胞接收输入（见本期封面图片），这与根据对小鼠皮层最近进行的生理研究所做预测是一致的。Kevin Briggman及其同事研究了方向敏感性视网膜神经节的选择性是怎样从它们与“无长突细胞”的连接中的非对称性形成的。Articles p.177 doi: 10.1038/nature09802. Link
B-细胞淋巴瘤中的CREBBP 和 EP300突变（CREBBP and EP300 mutations in B-cell lymphomas）
Inactivating mutations of acetyltransferase genes in B-cell lymphoma / CREBBP mutations in relapsed acute lymphoblastic leukaemia
在B-细胞淋巴瘤的三种不同亚型中，两篇论文报告了原发性肿瘤中所存在的或复发时获得的CREBBP 和 EP300基因中经常发生的体细胞突变。这些基因编码相关乙酰转移酶，这些乙酰转移酶的主要功能是通过乙酰化组蛋白和其他转录调控因子来调控基因表达。所发现的突变阻止这些活动，从而改变基因表达的染色质调控以及增殖和对抗癌药物的潜在反应。这些研究也许能为在某些B-细胞淋巴瘤中使用组蛋白脱乙酰酶抑制因子提供一个依据。Articles p.189 doi: 10.1038/nature09730. Link.
两个谐振器之间在量子层面上的直接耦合（Linkage at the quantum level）
Coupled quantized mechanical oscillators / Trapped-ion antennae for the transmission of quantum information
谐振器是一个简单的、普遍存在的物理系统，人们已经知道有各种不同振荡器在量子力学层面上发挥功能。此前，两个量子力学振荡器之间的联系只是间接实现过，但两个小组现在演示了在不同地方的两个谐振器之间在量子层面上的直接耦合。这样的系统有可能用作量子信息处理器和模拟器的构造单元。Brown等人实现了束缚在“束缚势”中、相距40微米的9Be+ 离子之间的直接可控耦合。在一个类似的实验中，Harlander等人耦合了相距54微米的被束缚的40Ca+离子。在他们的系统中，另外的离子起天线的作用，来放大离子之间发生的耦合。Letters to Nature p.196 doi: 10.1038/nature09721. Link.
长寿命量子状态的观察（Quantum states with a prolonged life）
Circuit cavity electromechanics in the strong-coupling regime
人们对于观察宏观力学系统中的量子效应有强烈愿望，因为这有可能导致对受量子力学限制的测量中的新认识，以及对有关“在宏观尺度上不可能的结果”的基本问题进行验证。为了获得寿命足够长的机械状态，通常的做法是，将一个机械振荡器耦合到一个空腔中的某一电磁振荡上。Teufel等人提出了这样一个体系的一种新设计（该设计是：将一个自由的、无约束的柔性铝薄膜（就像一个鼓面一样）加入到一个由超导电路所定义的空腔中），他们所演示的耦合力比以前所实现的高出两个数量级。这种方法提供了观察能够存在数百微妙的长寿命量子状态的途径。Letters to Nature p.204 doi: 10.1038/nature09898. Link
PWP时期西太平洋的厄尔尼诺现象（Then as now for El Niño）
Permanent El Niño during the Pliocene warm period not supported by coral evidence
分辨率不高的古气候间接指标证据曾表明，“上新世暖期”(PWP)（距今约350万年前）的特点是永久性的厄尔尼诺条件，在这样的条件下，赤道太平洋从南美向西到处都是温暖的，而不是像今天这样有“冷舌”(cold tongue)。来自珊瑚化石的新的高分辨率气候间接指标数据对这种论断提出了质疑。在菲律宾发现的保存非常好的PWP年代的珊瑚化石（上面有清楚的骨骼年轮）表明，在PWP时期，西太平洋的海洋条件以厄尔尼诺现象的变化为特点，其变化与我们今天所看到的相似。Letters to Nature p.209 doi: 10.1038/nature09777. Link
“再活化作用”模型的广泛适用性（Two-stage process remixes magma）
A rapid mechanism to remobilize and homogenize highly crystalline magma bodies
来自大体积火成岩（在地球表面下固化的火山岩石）和火山系统的一系列明显矛盾的观察结果，可以用“再活化作用”或高粘性、富含晶体的岩浆“像拉开拉链一样”的释放的一个机制来解释。Alain Burgisser 和 George Bergantz发现，这种“再活化作用”可以导致快速倒转，造成在很大的花岗岩岩体中所观察到的、具有很不相同的年龄和复杂化学分区(chemical zoning)的磁性材料的并置。在对皮纳图博火山和蒙特塞拉特火山历史喷发的释放速度的计算结果与观测结果之间的一致性表明，这个模型有潜在的广泛适用性。Letters to Nature p.212 doi: 10.1038/nature09799. Link
人类特有的基因组删除（The lost DNA that makes us human）
Human-specific loss of regulatory DNA and the evolution of human-specific traits
对人类基因组所做的一个计算性调查，识别出超过500个人类特有的基因组删除，这些删除去除了在黑猩猩和其他动物之间高度保守的序列。这些是有可能为人类生物学的独特之处做出贡献的基因组变化。所删除的序列大部分位于基因组中的非编码区域。有趣的是，人类基因组中的删除集中在神经发育和甾类激素信号作用中所涉及的基因附近，这与以前人们提出的观点是一致的：关键发育控制基因附近的调控性变化在人类进化中可能扮演重要角色。人类特有删除的具体例子包括影响阴茎解剖的一个删除和另一个与脑子大小有关的删除。Letters to Nature p.216 doi: 10.1038/nature09774. [Link] http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=82191&issue=7337
IL-15和视黄酸的新作用（Gluten intolerance mechanism Jabri）
Co-adjuvant effects of retinoic acid and IL-15 induce inflammatory immunity to dietary antigens
维他命A代谢物视黄酸，被发现与细胞因子“白介素-15” (IL-15)协同作用，诱导小肠树状细胞产生IL-12p70，从而促进炎性T-细胞对食物性抗原的反应。IL-15在腹腔疾病患者肠道中数量增加，这项新的研究工作指出了IL-15和视黄酸在促进针对谷蛋白的炎性免疫反应中所起的一种以前不知道的作用。Letters to Nature p.220 doi: 10.1038/nature09849. Link
LQTS的干细胞模型（Stem-cell model for long QT）
Modelling the long QT syndrome with induced pluripotent stem cells
“长QT综合症”(LQTS)是一种有生命危险的先天性疾病，其特点是心律失常和心脏性猝死。现在，研究人员利用iPSC (诱导多能干细胞)技术建立了关于LQTS type 2（由“钾通道编码基因”KCNH2的一个突变引起）的一个模型，来从一个被诊断患有这种综合症的患者的成纤维细胞生成心肌细胞。所生成的细胞被用来筛选用于减轻或加重这种疾病表现型的各种不同药物，显示了这种方法对于药物开发和对于患者特异性安全筛查的强大功效。Letters to Nature p.225 doi: 10.1038/nature09747. Link
关于心律失常的新模型（New model for arrhythmias）
Using induced pluripotent stem cells to investigate cardiac phenotypes in Timothy syndrome
要对小鼠和其他在遗传上可跟踪的动物的心律失常建立模型很困难，因为这些动物中的肌细胞收缩机制与人类是不一样的。本期Nature报告了用于研究这些疾病的一个新模型，其形式为“诱导多能干细胞”产生的心肌细胞，而这些“诱导多能干细胞”则来自两个“蒂莫西综合症”（一种以自闭症、免疫缺陷和心律失常为特征的疾病）患者的重新编程的成纤维细胞。这些患者的细胞的异常电性和钙信号作用性质可以被一种药物恢复，这种药物叫做“roscovitine”，已知能够增加对CaV1.2（一种钙通道，在“蒂莫西综合症”患者身上是有缺陷的）的依赖于电压的抑制。Letters to Nature p.230 doi: 10.1038/nature09855. Link
线粒体在DNA连接酶-III中的作用（A mitochondrial role for DNA ligase III）
DNA ligase III is critical for mtDNA integrity but not Xrcc1-mediated nuclear DNA repair / Crucial role for DNA ligase III in mitochondria but not in Xrcc1-dependent repair
哺乳动物细胞含三种不同的DNA连接酶，其中每个都有不同性质，但都参与DNA复制和修复。Lig3已知与核DNA修复蛋白Xrcc1形成一种复合物，不含Lig3的动物是无法培育出来的。这便提出一个问题：在“碱基切除修复” (BER)中的这种“核作用”（nuclear role）是否是维持生存的Lig3的关键功能？在本期Nature上发表论文的两个小组，研究了活体中“连接酶-III” (Lig3)功能的不同方面，都得出这样的结论：Lig3的催化活性是线粒体DNA维护和存活能力的关键，但出乎意料的是，它对于由Xrcc1调控的核 BER却并非是必需的。这些发现表明，Lig3突变也许引起一些与线粒体DNA的复制和/或修复中的缺陷相关的人类综合症。Letters to Nature p.240 doi: 10.1038/nature09773. Link
RNA聚合酶的前后运动（The to and fro of RNA polymerase）
Structural basis of RNA polymerase II backtracking, arrest and reactivation
“RNA聚合酶-II”(Pol II)在基因转录过程中沿DNA螺旋向前运动，并在此过程中合成mRNA。然而，它还能向后运动和停止，对于调控目的来说，或当该聚合酶碰到一个障碍物（如一个核小体）时，这是一个有用的特性。这种停止状态可以被“转录因子IIS” (TFIIS)重新激发。现在，一个“向后运动的”酵母Pol II复合物（在其中“向后运动的”RNA可以被观测到）的晶体结构已经以3.3埃的分辨率被确定，同时被确定的还有一个含有TFIIS的“向后运动的”复合物的结构。这些结构显示了转录停止和转录重新激发的可能机制。Letters to Nature p.249 doi: 10.1038/nature09785. Link