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2012年4月12日 《Nature》杂志精选

2020-08-12 08:29

  本期封面所示为美国加州“国王峡谷国家公园”中现存少量南方山地“黄腿蛙”(Rana muscosa)之一,当地的壶菌几乎使该物种消失殆尽。真菌感染已造成作物大范围受损以及两栖类和蝙蝠种群数量骤减。珊瑚、蜜蜂和很多植物中新出现的致病性真菌已有报道。在本期的一篇Review文章中,Matthew Fisher及其同事警告,人类活动正在通过改变自然生态系统和为演化创造新的机会来加强真菌疾病的扩散。本文作者们提出,除非采取措施减少这些传染性疾病在全球范围内扩散的风险,否则真菌感染将会加快生物多样性的降低,对人类健康和生态系统健康都会造成更广泛的影响。本文作者们的建议包括:对新出现的疾病进行更好的检测;对国家贸易实行严格的生物安全控制;加强对宿主、病原体和环境之间相互作用的研究。

  维生素B12(钴胺素)及其衍生物是一系列生物过程中(包括人体中蛋氨酸的生物合成及产乙酸菌中的CO2固定)的重要辅助因子。在这篇论文中,作者们在结构上和生化上定性了来自模型产乙酸菌“热醋穆尔氏菌”(Moorella thermoacetica)的一个含维生素B12的蛋白复合物,即钴铁硫蛋白及其甲基转移酶。这项研究中所获得的结构,是对依赖于B12的甲基转移的激发、保护和催化步骤来说所必需的所有蛋白模块的首次三维描述。

  均相铜和铂催化剂被用来合成包括药物、商业化学品及聚合物在内的一系列有机分子。在这些催化剂的活性、选择性和范围方面所实现的改进,有可能提高他们的用途,减少化学反应的环境影响。在这篇Review文章中,Amanda Hickman 和 Melanie Sanford总结了对一个子类的催化剂进行研究的有机金属化学家所取得的最新进展。这个子类的催化剂通过在+3或+4氧化态含有铂或在+3氧化态含有铜的一个中间体来发挥催化作用。

  遵循“量子隐形传输”原理的量子网络,构成分布式量子计算架构和量子通信的骨干。这篇论文报告了一个初级的量子网络,它有两个基于束缚在不同实验室的光腔中的单个原子的量子节点。这是这种初级量子网络的首次实现。该方法演示了一个全尺寸量子网络的全部必要成分,从这个意义上来说它尤其令人鼓舞。

  我们在分子层面上对脑中连线方式的认识,主要是关于在轴突引导和大规模树枝状发育中所涉及的蛋白。现在,在本期Nature上所发表的两篇论文中,Liqun Luo及其同事发现,Teneurin大型跨膜蛋白家族的两个成员控制神经定向的最终步骤。分别关注果蝇嗅觉系统和神经肌肉接点的这两篇论文指出,Teneurin蛋白以亲同种抗原的方式跨越突触间隙发生相互作用,以确保在发育中的神经元之间能够实现正确的匹配。

  复制的染色体在有丝分裂过程中所产生的两个子细胞之间的平均分配,取决于“纺锤体组装检验点” (SAC)的活性;在所有姊妹染色单体都已附着到双极有丝分裂纺锤体上之前,SAC会使细胞周期一直处于暂停状态。SAC的功能是由“有丝分裂检验点复合物” (MCC)施加的。现在,来自裂殖酵母的MCC的晶体结构已被确定,显示了它与“后期促进复合物”(即启动染色体分离的泛素“连接酶”)之间发生相互作用的分子基础。

  在其生命行将结束时,中等质量星会以气体和尘埃的形式失去其很多质量,而这些气体和尘埃则是以一种低速、致密的风的形式喷射出去的。人们对驱动这些外流物质的过程很不了解,部分是由于观测这种喷射出的物质存在困难。Norris等人采用一种将干涉仪成像与高精度较差偏振仪测量结合在一起的创新的方法对三个红色巨星进行了观测。他们获得的图像显示了恒星周围的尘埃壳,其半径相当小(不到恒星本身半径的两倍),由大到出乎意料的尘埃颗粒(半径大约为300纳米)组成。本文作者们提出,这些观测结果支持一个风驱动模型,该模型是基于星光的扩散(而不是吸收)对尘埃颗粒的加速。

  北大西洋海洋表面温度的变化,对全球很多地方的气候都有深远影响。大西洋海洋表面温度在数十年时间尺度上的变化长期被认为是由海洋内部动态决定的,但Booth等人在此提出证据表明,由人类产生的气溶胶(主要来自化石燃料和生物质的燃烧)是二十世纪北大西洋气候变化的一个主要驱动因素。他们利用一个复杂的地球系统气候模型表明,从1860年到2005年,由人类活动所产生的气溶胶排放严重影响了大西洋数十年时间尺度上的海洋表面温度变化,因此也严重影响了与大西洋海洋表面温度变化有关的气候过程和事件,如干旱和热带气旋。

  趋化过程(趋化性)是细菌用来响应某种化学刺激而进行运动的过程,是由一种鞭毛回转马达驱动的,这种马达在一个狭窄的操作范围内对细胞内水平上的信号作用蛋白CheY-P极为敏感。然而,稳定态的CheY-P浓度在细胞与细胞之间有一个很大的变化,这促使人们猜测大肠杆菌是否有可能以足够大的精确性控制其稳定态CheY-P浓度,以便在需要时使用该鞭毛马达。Howard Berg及其同事为这一矛盾找到了一个答案。这种细菌似乎是以一种反直觉的方式来避免该问题的,即不断调整马达中CheY P目标蛋白的数量。这种在一个控制过程的输出端进行的适应性调整是违反“良好工程实践”原理的,但对很多生物机器来说很可能是普遍的。

  植物生长和发育受温度变化的影响。在这项研究中,Wigge及其同事研究植物怎样响应于温度的上升来控制它们繁殖的时间。他们提供了一个上升的温度能够直接激发模型植物拟南芥开花的机制。开花时间是作物的一个重要特征,在机制上对温度上升怎样影响这一过程的认识对于减轻气候变化的效应将会有重要意义。

  传统的“染色质免疫沉淀”(ChIP) 实验测量DNA上的转录因子占据情况,但在给定位点上却不能很好预测转录因子的功能。在这项研究中,研究人员利用该方法的一种被称为“竞争ChIP”的变通形式(它能对DNA-蛋白相互作用的动态做出反应)测量了酵母转录因子Rap1在整个基因组中的结合动态。他们发现了一系列不同的驻留时间,其中较慢的Rap1动态与转录激发耦合在一起,较快的动态与低表达水平耦合在一起。因此,对于传统ChIP分析来说看似相同的DNA-结合事件也可能会导致相反的功能后果。(生物谷:天使托编辑整理)

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  Nature子刊全文编译!探究分泌和摄取用于细胞间通讯的外泌体和其他胞外囊泡