来源:中国科学报 发布时间:2013-11-12 9:01:49
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11月1日《科学》杂志精选

 
对HIV掮客的仔细观察
 
由于两项新的研究,HIV的掮客(即让该致命病毒进入免疫细胞内的分子)不再列于结构生物学家的通缉要犯名单之上。这一分子——即HIV-1包膜(Env)三聚体—— 一直是颇具争议的对象;在今年初,科学家们声称已经用低温电子显微镜看见了其稍纵即逝的结构——它一直以难以被定性而出名,但是一些业界人士对该结果提出了质疑。
 
如今,在两项新的研究中,科学家们不仅提供了Env三聚体的更高分辨率的视觉材料,而且他们是用两种不同的技术做到的。科学家们能在解密该分子的结构上取得进展是至关重要的,因为它是HIV表面的唯一抗原,因此它也是自然发生的抗体——及对可能的疫苗来说——的唯一标靶。
 
为了全面地观看这一重要的分子,来自两个小组的科学家用低温电子显微镜及用X射线晶体学研究对其进行了观察。Jean-Philippe Julien及其同事让该Env三聚体与一种广谱中和抗体结合并接着在4.7埃得到了所产生的复合物的晶体。在一个用相同的三聚体分子但抗体不同的相关试验中,由Dimtry Lyumkis领导的一组科学家使用了低温电子显微术——它与今年初所作的一项有争议的研究中所用的方法类似,但却得到了一个有着更高分辨率的三聚体/抗体复合物。至关重要的是,由Lyumkis等人所获得的低温电子显微镜结构与Julien小组所介绍的晶体学结构相符。对来自两个小组的结合的复合物进行观察可获得对该三聚体结构特征的重要了解。这项工作代表了科学家们朝着对HIV的侵入机制的理解所迈出的重大一步。通过提供对Env三聚体结构的一个更仔细的观察,它可能也会帮助指导基于结构的HIV疫苗的设计。
 
表面调整可创制一种针对儿童时期病毒的更好疫苗
 
据一项新的研究报告,多亏了一些分子工程的研究,在最后一批还没有获得经批准可使用的疫苗的儿童疾病之中,有一种疾病可能在不久之后就会有疫苗了。呼吸道合胞病毒或RSV可通过学校或日托中心而引起传播速度很快的传染性极强的肺部感染。它是5岁以下儿童住院的最常见的原因,但是研究人员却一直无法设计一种针对它的有效疫苗。在这项研究中,Jason S. McLellan及其同事基于先前的研究显示,一种在RSV膜中的叫作F蛋白的蛋白质会在其融合前状态(当其位于病毒表面时所采取的状态)但却不会在其融合后状态(在侵入细胞后所采取的状态)成为抗体的标靶。研究人员对该蛋白融合前结构上的某一特别位置进行了操控——他们用这一技术设计了100多个变异株——并接着在小鼠及恒河猴中对6种稳定的变异株进行了测试。他们将这些动物进行免疫以观察哪些F蛋白变异株会产生最佳的保护性反应。特别当用某一融合前结构进行免疫时能促成比用融合后糖蛋白进行免疫时要多出高达10倍的抗体;融合后糖蛋白目前是主要的现在正在进行临床试验的RSV候选疫苗的一部分。
 
土壤的微生物与肥力
 
高草草原曾经覆盖了近10%的美国,但现代农业操作——它一般涉及大量的化肥、灌溉和翻耕——已经将这些生态系统缩减为其昔日辉煌的一小部分。现在,Noah Fierer及其同事对这一近乎灭绝的生物群落进行了一项遗传分析,从而揭示了一组差不多已经从美国中西部消失的土壤微生物,后者曾经在那里繁盛地生长。研究人员的这些发现提示,在大草原土壤中的微生物的高度多元可帮助使这样的生态系统保持完整且富有生产力——而一种叫作疣微菌门的特别的细菌门曾经在这样的土壤中占有优势地位。
 
Fierer及他的同事提出,他们的技术也可被用来重建其他近乎灭绝的生物群落的微生物多元性,而这一资讯可对旨在将某些生态系统重新返回其原先的、工业前功能的恢复性努力有帮助。为了得出其结论,研究人员从31个多年来大体上仍然未经耕种的高草平原位置收集了其最上部10厘米的土壤。研究人员接着将土壤的遗传学分析与物种分布模型相结合以预测疣微菌门物种——它们在碳水化合物代谢中起着某种作用——是如何分布在美国中西部各处的。他们说,这一将从前的草原土壤与现代农业土壤所作的比较可被用来指导目前正在进行的草原的数百种恢复工作。
 
聚焦眼中的蛋白
 
因为一项新的研究,现在人们对眼睛是如何解读周围的世界以发现正在移动的物体的已变得更清楚一点了。研究哺乳动物眼睛的科学家对有关用于探查运动的控制神经回路的分子线索知道的并不太多。但他们知道被称作SAC的星形细胞——它们位于眼睛的感光层(或视网膜)内——是与此有关的;SAC会通过对光的亮与暗做出反应而能探测到运动。相同的SAC细胞类型是如何获得这些对立功能的一直是一个谜。
 
Lu O. Sun及其同事着手于更多地理解眼睛中的神经回路是如何解读光模式以准许对运动的检测,他们聚焦于一对被称作SemaA2和PlexA2的视网膜蛋白。研究人员设计了小鼠的视网膜使其缺乏一或两种这样的蛋白并寻求观察这会如何影响SAC细胞的功能。每一次,SAC细胞的反应性都会改变。含有变异SAC的小鼠视网膜在反应性测试中的表现不佳。至关重要的是,切断SemaA2表达可帮助创建两个不同的具有相反结构与功能的SAC细胞组(亮与暗)。这一发现揭示,SemaA2和PlexA2会协作而使哺乳动物的视网膜能够健康成长并发挥功能。
 
(本栏目文章由美国科学促进会独家提供)
 
《中国科学报》 (2013-11-12 第2版 国际)
 
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