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8月11日《Nature》中文摘要

 

8月11日《自然》精选

封面故事: 氢被发现是热液喷孔生物共生体系的又一能量来源

深海热液喷孔中的所有生物都依靠从海床喷出的热液所提供的“地下燃料”(geofuel)来生存。在这些燃料中,过去只有两种已知为“化学合成共生 初级生产”提供能量,它们分别是能氧化硫的共生体所利用的被还原的硫化合物和能氧化甲烷的共生体所利用的甲烷。现在,氢也被添加到了这个清单上。来自“中 大西洋海岭”热液喷孔的Bathymodiolus贻贝,被发现与能够将氢用于初级生产的微生物共生体相关。对氢的氧化来说的一个关键基因存在于其他热液 喷孔动物的共生体中,如管虫(亦称多毛虫)Riftia pachyptila 和盲虾Rimicaris exoculata,说明氢在其他共生体系中可能也是一个重要能量来源。

Hydrogen is an energy source for hydrothermal vent symbioses 

核糖体的催化活性

核糖体的催化中心完全由RNA组成。这意味着,它没有在能够帮助催化的蛋白中所见的不同侧基,所以过去人们认为它的功能仅仅是将mRNA和带电的tRNA 带到附近。但事实并不是这样的。对 “肽基转移RNA”的反应中心内5个位置上的动态同位素效应的分析显示,核糖体通过修饰限速过渡状态来增强对肽键形成的催化。这一发现对于有关生命起源以 及关于生命从RNA世界的过渡的研究有参考意义。

A two-step chemical mechanism for ribosome-catalysed peptide bond formation 

人“着丝点核小体”的晶体结构

“着丝点”是核小体通过表观遗传方式标记的。Tachiwana等人报告了与DNA结合的人“着丝点核小体”的晶体结构。他们发现了组蛋白 “八聚体”的一种标准排列,其中DNA被包裹在一个左螺旋中。核小体入口和出口处的DNA区域有灵活性,而CENP-A中的一个回环则有助于它融合在“着 丝点染色质”中。CENP-A是着丝点特异性组蛋白H3的变异体,含CENP-A的核小体是第一个已知的结构,它可澄清文献中一直争论的各种不同模型。

Crystal structure of the human centromeric nucleosome containing CENP-A

多发性硬化的遗传基础

多发性硬化是一种中枢神经系统疾病,涉及炎症与神经退化之间的相互作用。尽管人们对此进行了很多研究,但决定这种疾病易感性的遗传架构仍未确定。一项涉及 近1万人(全部为欧洲裔)的全基因组关联的研究项目,证实了以前报告过的与多发性硬化相关的DNA区域,并识别出另外29个新的易感性位点。进一步的分析 表明,T-helper细胞的分化与这种疾病的发病机理紧密相关。

Genetic risk and a primary role for cell-mediated immune mechanisms in multiple sclerosis 

逆转老年失忆的希望

正常衰老导致如工作记忆和注意力等高级认知功能的下降。研究人员提出,神经化学环境和前额皮质(PFC)中神经功能之间的联系是调控这种下降的一个 关键因素。在一个学习任务过程中,来自年轻的、中年的和老年的猴子的PFC神经元的记录数据显示,衰老的PFC神经元中的持久激发有显著下降,这些神经元 负责在一个提示之后的延迟期间维持工作记忆中的信号。这种激发水平可以通过恢复年轻时的最佳神经化学环境得以挽救,而恢复的办法是,抑制“环AMP信号作 用”和关闭削弱网络连接的钾通道。 这些发现为能够增强人类认证水平的药物提出了潜在的治疗目标。

Neuronal basis of age-related working memory decline 

脊椎动物颌骨演化的复杂性

地球上第一批有颌脊椎动物的数量远远少于无颌脊椎动物的数量。今天,99%以上的脊椎动物都是有颌的。因此,我们很容易得出这样的结论:颌的演化是 脊椎动物数量增加的关键。但据对早期有颌脊椎动物的下颌骨所做的一项定量生物力学分析,问题也许要更为复杂。Anderson等人发现,早期有颌脊椎动物 的颌骨有很多形式,但早在无颌脊椎动物数量下降之前就只剩下几种比较可靠的保守形式了。

Initial radiation of jaws demonstrated stability despite faunal and environmental change 

非洲裔美国人的基因图谱

基因图估测基因组中每个点上发生交叉的概率,这是研究不同人种之间差异情况的重要工具。现在,研究人员利用18000名非洲裔美国人的数据构建一个基因 图。将该基因图与欧洲人基因图做比较,显示了非洲裔美国人中活跃、但大部分欧洲人中不活跃的重组热点超过2000个。。一个“17碱基对DNA序列”在这 些热点上被突显出来,它是基因组重排致病性的一个隐患。

The landscape of recombination in African Americans

成纤维细胞转分化成神经元

背景:本期三篇论文介绍了“功能性诱导神经”(iN)细胞由人成纤维细胞的生成,这是一个对再生医学来说非常有希望的过程。

发 现一:Pang等人发现,三个转录因子(分别是Ascl1,亦称Mash1;Brn2,或称 Pou3f2;和Myt1l)的组合能大大增强人胚胎干细胞的神经分化。当与基本的“螺旋-回环-螺旋转录因子” NeuroD1相结合时,这些因子还能将人胎儿和新生儿成纤维细胞转化成iN细胞。

发现二:Caiazzo等人利用三个转录因子组合将出生 前及成年的小鼠和人成纤维细胞转化成功能性多巴胺能神经元。这三个转录因子分别是Mash1、 Nurr1 (或Nr4a2) 和 Lmx1a。转化是直接进行的,不用退分化成干细胞,而且这种转化在来自帕金森氏症患者及来自健康供者的细胞中都能发生。

发现三:Yoo等人采用了另外一种方法。他们发现,miRNA在神经分化决定中有一个指导性作用。miR-9/9* 和 miR-124的表达能诱导人成纤维细胞直接转化功能性神经元,而增添一些神经元转录因子可以帮助这一过程的进行。

Induction of human neuronal cells by defined transcription factors 

关于大气中甲烷浓度增速减慢的不同结论

甲烷是对气候有显著变暖效应的一种温室气体(只有水蒸气和二氧化碳比它更重要),然而人们对影响其在大气中浓度的因素仍然不是很了解。尤其是,20 世纪中期其浓度的迅速上升在世纪之交却逐渐地(但暂时性地)慢了下来,造成其增长速度的这一降低的原因目前仍在争论中。 两项新的研究工作为这个谜团提供了线索,但其得出的结论却是相互冲突的。Fuu Ming Kai等人对北半球和南半球甲烷浓度及同位素特征之间的差别进行了测量,并且得出结论认为,湿地微生物活动程度的降低是主要原因。不断改变的水稻耕作方式 似乎能对北半球趋势的大约一半做出解释。与这一结论形成对比的是,Murat Aydin等人将对南极洲冰层中束缚的甲烷的测量与一个简单的大气模型结合了起来,得出结论认为,大气中甲烷浓度上升速度的减慢是由化石燃料生产所排放的 甲烷减少引起的。在News and Views文章中,Martin Heimann对这两项研究得出的不同发现进行了讨论。

Reduced methane growth rate explained by decreased Northern Hemisphere microbial sources 

改写数据存储的规则

构成现代计算技术基础的磁数据位是由高“矫顽性”材料产生的,这类材料具有强磁各向异性,从而使信息能够被安全保留。同样的性能也使得难以在数据位 中写入信息。磁写入仍然广泛利用由线圈产生的磁场来进行,这一方法在可扩展性和效率上都有严重局限性。Miron等人介绍了一种可扩展的磁写入方法,利用 该方法,薄薄一层钴的磁化很容易被注入到该平面的一个电流逆转。这个新器件可被直接集成到标准磁记录技术中。

Perpendicular switching of a single ferromagnetic layer induced by in-plane current injection

 

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