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封面故事:一种软骨鱼的第一个基因组序列
Elephant shark genome provides unique insights into gnathostome evolution
象鲨(Callorhinchus milii)是澳大利亚南部和新西兰温带水域的一种本地软骨鱼,生活在200米到500米深处,在春季迁移到浅水中进食。本期Nature发表了这种鱼的基因组序列。与其他脊椎动物基因组所做比较显示,它是所有已知脊椎动物(包括腔棘鱼)中演化最慢的基因组。基因组分析表明,它有一个不同寻常的适应性免疫系统,缺少CD4受体和一些相关的细胞因子,这说明软骨鱼拥有一个原始的有颌类适应性免疫系统。其基因组中也没有编码分泌的钙结合性磷蛋白的基因,这与软骨鱼没有骨头的事实是一致的。(doi: 10.1038/nature12826)
详细报道 Nature:解码首个鲨鱼基因组,揭示它们为何没有骨头
HIV-1 Vif蛋白的作用机制
Structural basis for hijacking CBF-β and CUL5 E3 ligase complex by HIV-1 Vif
在“人免疫缺陷病毒-1”(HIV-1)感染期间,病毒蛋白Vif通过同时劫持“贝塔核心结合因子亚单元”(CBFβ)和E3连接酶复合物CUL5-ELOB-ELOC,来破坏抗病毒宿主因子的活性。但它是怎样做到这一点的此前却一直不清楚。现在,Zhiwei Huang及同事确定了Vif-CBFβ-CUL5-ELOB-ELOC复合物的晶体结构。他们发现,Vif模仿SOCS2的作用来与CUL5和ELOC发生相互作用。Vif蛋白是HIV-1复制绝对需要的,这使其成为抗病毒药物 研发的一个重要目标,而且本文所报告的机制细节应能帮助设计可同时以Vif和上述五聚体复合物为目标的新药。(doi: 10.1038/nature12884 & doi:10.1038/505167a)
详细报道 Nature:哈工大黄志伟研究组破解艾滋病病毒研究30年谜团
获得微小蛋白晶体结构的一种新方法
De novo protein crystal structure determination from X-ray free-electron laser data
X-射线晶体学研究人员一般会花很多时间优化结晶条件,来获得产生高质量数据集所需的大的、非常有序的晶体。最近的研究表明,来自X-射线自由电子激光器的极短的、强烈的X-射线脉冲,可被用来在晶体的辐射损伤发生之前获得关于纳米到微米大小的蛋白晶体的数据。研究人员希望,这种方法(被称为“序列飞秒晶体学”方法)将能产生不会形成宏观的、非常有序的晶体的蛋白和蛋白复合物的结构。“序列飞秒晶体学”方法的一大局限性是,在没有事先知道一种蛋白的相关已知结构的情况下,此前一直没有可能确定其结构。在这篇论文中,作者介绍了“序列飞秒晶体学”方法何以能够与X-射线自由电子激光相结合,被用来通过实验解决“相位问题”,在没有事先知道一种蛋白是什么样的情况下生成它的高分辨率结构。(doi:10.1038/nature12773)
分枝杆菌分辨不同巨噬细胞的方式
Mycobacteria manipulate macrophage recruitment through coordinated use of membrane lipids
在其最初感染点上,结核病病原体感染巨噬细胞,后者将该细菌输送到更深的组织。该细菌在这些宿主细胞内是怎样生存的却不清楚。在这项研究中,Lalita Ramakrishnan及同事发现,结核分枝杆菌及其致病性近亲海洋分枝杆菌进化出了一个避开杀菌性巨噬细胞、同时招募那些允许它们生存的巨噬细胞的策略。这种偏向性的招募是通过两个步骤完成的:第一,该细菌通过生成“分枝杆菌结核菌醇双结核蜡酸酯”脂质来掩蔽被杀菌性巨噬细胞识别出的PAMPs (pathogen-associated molecular patterns,与病原体相关的分子模式);第二,它们产生“酚糖脂”,后者通过宿主的一个“趋化因子受体-2”介导的通道促进“宽容”的巨噬细胞的招募。(doi: 10.1038/nature12799)
详细报道 Nature:揭示结核菌的“伪装术”
死亡率和生殖率与衰老之间关系的多面性
Diversity of ageing across the tree of life
人们通常假设,衰老伴随着生殖率降低和死亡率增加。但正如Owen Jones等人在对各种不同动物和植物的生命史模式所做的这一涉及面非常广的调查中所发现的那样,这种假设也许是狭隘的。原来,死亡率和生殖率在短寿和长寿物种中随年龄增长都有巨大变化,并没有适合所有情形的单一模式。衰老、死亡和生殖之间的关系显然是复杂的,还需要更多的工作来获得更全面的认识。理论工作者需要建立能更充分反映衰老的多样性的模型,同时对更多样化的物种进行实验也会是有用的。(doi: 10.1038/nature12789)
Wingless蛋白的长距离信号作用功能
Patterning and growth control by membrane-tethered Wingless
形态发生素是发育过程中在生长和模式形成中起重要作用的分泌蛋白。形态发生素的一个关键特征是,它能通过一个扩散梯度在距原点一定距离处发挥作用。本文作者直接评估了果蝇的Wingless (wg)蛋白的扩散的功能。他们发现,那些其固有wg 基因被编码一种膜系留Wg蛋白的(该基因的)一个人工形式取代的果蝇是可以存活并具有生殖能力的。这些发现与认为Wingless起一个长距离信号作用的观点是一致的,但却对一个扩散梯度的必要作用提出了质疑。(doi: 10.1038/nature12879 & doi: 10.1038/nature12848)
发育过程中基因表达的变化
The effects of genetic variation on gene expression dynamics during development
影响基因表达水平的多态性在很多物种中已通过“表达量化性状位点” (eQTL) 分析方法被发现。这项研究(集中在一个12小时的时段中对线虫所做的研究)让我们第一次全面地看到了这些多态性在发育过程中是怎样影响基因表达的动态的。顺式和反式eQTL都能增加和降低基因表达,具体情况取决于所分析的时间点,同时反式eQTL在一个给定的发育时段还能起表达的修饰因子的作用。希望这项研究中所建立的方法可用来研究其他动态过程,如生理和疾病发展。(doi: 10.1038/nature12772)
外伤性脑损伤的治疗方法
Transcranial amelioration of inflammation and cell death after brain injury
外伤性脑损伤(经常是由交通事故造成的)是一个主要杀手和神经疾病的一个病因。这项研究描述了一个闭锁性颅骨骨折小鼠模型,其病理与人类轻度外伤性脑损伤相似。本文作者利用长期活体显微镜方法来研究从受伤开始起的损伤反应动态。他们利用该模型发现,实质细胞和脑膜细胞死亡可以通过“嘌呤能受体”对抗剂和抗氧化剂“谷胱甘肽”进行局部治疗来减少。(doi: 10.1038/nature12808)
HIV-1与其制约因子SAMHD1之间的关系
Structural basis of lentiviral subversion of a cellular protein degradation pathway
SAMHD1是人体细胞中产生的一种酶,起针对“人免疫缺陷病毒-1”(HIV-1)的制约因子的作用,阻断病毒对骨髓细胞和CD4+ T细胞的感染。该病毒对抗“辅助蛋白”Vpx,后者以SAMHD1为目标来使蛋白酶体降解。现在,Ian Taylor及同事提供了显示Vpx怎样将SAMHD1吸引到细胞的“泛素化”机构中去的一个结构。由Vpx与E3连接酶基质转接蛋白DCAF1 和SAMHD1一起形成的一个三元复合物的这一晶体结构显示,Vpx包裹在DCAF1周围,改变其形状,使其能够通过它的C-端点来吸收SAMHD1。(doi: 10.1038/nature12815 & doi: 10.1038/505167a)
一种能克服液流电池局限性的水溶液液流电池
A metal-free organic–inorganic aqueous flow battery
液流电池与传统电池不同之处是,液流电池的电活性成分是以液体形式存在于电池本身之外的,从而使得这种电池能存储数量任意大的能量。因此,液流电池作为调节如风电或太阳能电力等间歇性电力来源的输出的一个潜在手段是具有吸引力的。但是大部分这种电池的一个重要局限性是电活性材料的丰度和成本。为了克服这一局限性,Brian Huskinson及同事研发出一种基于廉价的、非金属的商用化学品的水溶液液流电池,其优势是能通过化学设计来调节电池的关键特性。(doi: 10.1038/nature12909 & doi: 10.1038/505163a)
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(12月30日-01月03日) 2014年 第540期 | ||||||||||||||||||||
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