作者:田天 来源:科学时报 发布时间:2009-11-22 23:32:48
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11月12日《自然》杂志精选

 
封面故事:
 
GFP发光过程中几何构形变化的实时观测
 
GFP(来自水母的绿色荧光蛋白)因其高效的生物发光性能而在生命科学中被广泛用作一种基因表达标记。人们对产生这种生物光的激发态质子转移在原子层面上的详细情况仍然没有完全了解。Fang等人利用GFP生色团的飞秒受激拉曼光谱获取了具有时间分辨率的详细振动光谱,该光谱显示了一个低频骨架振动是怎样使该蛋白在构形上为关键的质子转移过程作好准备的。除了为分析一个在无数生物研究中居中心地位的反应提供线索外,这种在一个多维化学反应过程中对某一分子的结构变化进行实时观测的方法,在确定反应机制中应具有广泛应用。本期封面所示为帮助光激发GFP生色团找到转移该蛋白内一个质子所需几何构形、从而使其发出明亮荧光的振动。
 
识别已知药物潜在“脱靶”效应的一个新策略
 
大多数药物都是旨在对某一个蛋白目标具有选择性,但它们通常也会与几个其他目标结合。一些“脱靶”事件会诱导产生具有不同严重程度的副作用,尽管这类事件中有些还可能是一种药物发挥药效所必需的。本期Nature报告了识别已知药物潜在“脱靶”效应的一个新策略。研究人员对3665种经FDA批准用于研究工作的药物的结构进行了计算筛选,筛选所针对的是数百种蛋白目标,它们是按与其结合的配体定义的。根据这些药物与各组配体之间在化学上的相似性,研究人员预测出数以千计的“脱靶”关联,其中有些在药理化验分析中得到证实。这种方法也许可帮助预测和解释已知药物及候选药物的副作用,并且还有可能因此而发现以前已被批准用于人体的药物的新的临床应用。
 
一种能够定位NOTCH的分子
 
人们对NOTCH复合物有极大兴趣,这是由于它作为基因转录的一个主要发育调控因子、γ-分泌酶的一个基质和在包括T-细胞白血病在内的很多癌症中被不适当激发的一个致癌基因等等所起的作用。同大多数转录因子一样,NOTCH过去也被认为是不能用可透过细胞的合成分子来定位的。但是现在,一个很有希望的NOTCH拮抗分子已被设计出来,并被发现在一个小鼠模型中能够有效抑制白血病的发展。由烃类组成的肽SAHM1通过阻止活性转录复合物的形成来发挥作用,为研究NOTCH的作用提供一个有潜在价值的工具,同时也为治疗药物提供一个起点。另外,转录激活复合物的直接定位也许还适用于以前被认为不可定位的几个其他转录因子复合物。
 
太阳表面锂含量为什么较低
 
在年龄、质量和组成上与太阳相似的恒星锂丰度相差很大,这一点难以解释。太阳本身的表面锂丰度比原始太阳系的值要小140倍,然而太阳表面对流区被认为不会延伸到其内部远至锂的温度高到足以让锂燃烧的区域。现在,对与太阳相似的、有或没有已发现行星的恒星所作的一次新的调查表明,行星可能是了解太阳锂含量低的关键。有行星的恒星,其锂丰度不到原始丰度的1%,而没有已发现行星的恒星,其锂丰度范围要大一些,它们当中一半的恒星锂丰度约为其原始丰度的10%。原始行星的存在可能增强了恒星盘中的混合作用,这样锂便能到达恒星内部温度高到足以毁掉它的区域。
 
石墨烯中观测到分数量子霍尔效应
 
分数量子霍尔效应,是与束缚在二维体系中、受一个强磁场影响的强相互作用电荷载流子相关的集体行为的一种典型表现。据预测,存在于石墨烯(碳的一个原子层,可被看做是“完美”的二维体系)中的电荷载流子受强相互作用影响。然而,此前该现象一直难以在实验中观测到:在本期Nature上,两个小组报告了在一个“两端点”测量设置中、在石墨烯悬浮层中探测到的分数量子霍尔效应。研究人员还在低载流子密度下观测到一个由磁场诱导的绝缘态,该状态与量子霍尔效应竞争,并将它的观测仅限于最高质量的样品。这些结果为研究石墨烯中狄拉克费米子的丰富集体行为铺平了道路。
 
形成生殖细胞的新途径
 
生殖细胞(卵母细胞和精子)的发育缺陷是造成男性和女性不育症的一个主要原因。几项研究都表明,生殖细胞可从小鼠及人类胚胎干细胞分化出来,但以这种方式产生的人类生殖细胞的发育一般都不能超过最早阶段,不能进入减数分裂。现在,来自斯坦福大学干细胞生物学和再生医学研究所的一个研究小组培育出这样一个体系,在该体系中,原始生殖细胞从人类男性和女性胚胎干细胞都可形成。通过使生殖细胞特异性基因沉默和过度表达,可对人类生殖细胞的形成和发育进程进行调控。具体来说,人类DAZL基因(与不育症有关)被发现在原始生殖细胞形成中发挥功能,在该过程中两个密切相关的家族成员DAZ和BOULE调节单倍体男性配子减数分裂和发育的后期阶段。这个体系可被用来研究生殖细胞缺陷及通过治疗手段纠正它们的潜力。
 
M-细胞在免疫反应中的作用
 
黏膜免疫系统在保护黏膜表面不受病原体侵害、促进与共生微生物群落共生中都起主要作用。要激发黏膜免疫反应,黏膜表面上的抗原必须首先穿过不可透过的上皮障碍,进入“派伊尔小结”这样的淋巴结构。这一功能(被称为“转胞吞作用”)被认为主要由M-细胞调控,它们是“派伊尔小结”中专门的上皮细胞。对由M-细胞调控的抗原“转胞吞作用”的机制所作的一项研究表明,在小肠M-细胞顶面表达的糖蛋白-2是表达FimH抗原的细菌的转胞吞受体。由于M-细胞被认为是各种口服免疫药物的一个很有希望的目标,所以这项工作表明,依赖于糖蛋白-2的“转胞吞作用”是一个可能的免疫目标。
 
(田天/编译,更多信息请访问www.naturechina.com/st)
 
《科学时报》 (2009-11-23 A3 国际)
 
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