12月15日Nature杂志精选文章一览

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12月15日Nature杂志精选文章一览

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【1】封面故事: 虎尾海马基因组

doi | 10.1038/nature20595

海马是演化活力的缩影,不仅如此,体型似马和雄性怀孕等特征让它们在硬骨鱼类中也显得独一无二。本期《自然》发表的一项国际合作研究报告了虎尾海马(Hippocampus comes)的基因组序列。研究人员发现,这种海马的基因组是人类迄今为止研究过的演化最快的鱼类基因组。虎尾海马是海马贸易中最常见的品种——干海马被用来制作传统药材,活海马则被作为观赏水族交易——且目前被列为IUCN红色名单濒危物种。虎尾海马基因组揭示的特征有助于解释海马形成现有体型的原因。值得注意的是,海马体内缺失主控基因tbx4,而tbx4决定后肢/腹鳍的发育。海马没有腹鳍,敲除tbx4的变异斑马鱼也失去了腹鳍。

【2】蛋白质运动与生物学功能之间的关联

doi | 10.1038/nature20571

X射线晶体学能在原子尺度揭示大蛋白的三维结构,但提供的仅是静态图像。Rama Ranganathan及同事在收集时间分辨的X射线衍射图时,对蛋白质晶体施加了强电场,以追踪所有成分原子的机械运动,这种运动是类似机械的蛋白质工作原理的本质所在。这种蛋白质力学研究方法不仅对分子生物学和药物发现具有直接意义,也能为材料科学或电气工程领域的物理学家带来启示。

【3】年轻恒星喷流气体

doi | 10.1038/nature20600

阿塔卡玛大型毫米及亚毫米波阵列望远镜(ALMA)在高角分辨率下拍到了年轻的太阳型原恒星TMC1A,为与这类系统相关的分子气体外流提供了新数据。在距中心原恒星半径为25个天文单位的一片区域内,Per Bjerkeli等人观察到了一氧化碳气体喷流,他们的数据还表明该盘面的延伸带没有角动量。这些发现符合“盘风”模型,在该模型下,外流的气体是由开普勒盘的延伸盘风引起的。

【4】烟酰胺依赖型酶的新反应性

doi | 10.1038/nature20569

酶催化为复杂环境下的特殊化学反应提供了高选择性和高效率,但仅局限于自然中的反应。Todd Hyster及同事报告了一种改变酶催化行为的新方法,即使用酶辅因子的光激发态,将烟酰胺依赖型酮基还原酶从氢化物来源转变为自由基引发剂与手性氢原子的来源。利用酮基还原酶的这种新反应性,作者通过可见光照射,对内酯进行了对应体选择性脱卤;使用传统的小分子催化完成这一操作并非易事。

【5】地表水的动态变化

doi | 10.1038/nature20584

现有的研究已经绘制了全球地表水的分布情况,地方性和区域性的研究也已对地表水随时间推移所发生的变化进行了追踪。但直到最近,有关地表水随时间演变、方法一致的全球性定量研究都付之阙如。Jean-Fran?ois Pekel及同事分析了300多万张地球资源卫星图片,以30米的分辨率量化了地表水在32年间的月度变化。他们发现,在这期间有将近9万平方公里的地表水消失了——主要发生在中东和中亚地区,但其它地区有新的地表水形成,面积约是已消失地表水的两倍。该研究认为,在过去几十年中驱动这种变化的主要因素是干旱、水库修建和水提取。

【6】大规模自闭症转录组分析

doi | 10.1038/nature20612

BMJ:保持长久的幸福感或是机体长寿的奥秘

BMJ:保持长久的幸福感或是机体长寿的奥秘

本文对48名自闭症谱系障碍(ASD)患者死后大脑与49名对照组个体进行了全转录组RNA测序分析。作者在非编码转录组,包括灵长类动物特异的长链非编码RNA,以及ASD患者皮层的活性依赖性神经元基因的剪接中发现了变化。他们证实,在ASD患者样本中,额皮层和颞叶皮层间的正常转录差异减小了,并提供了转录因子SOX5在其中发挥一定作用的证据。

【7】Hox基因与肌肉干细胞的衰退

doi | 10.1038/nature20603

卫星细胞确保肌肉受损后得以再生,但是它们的修复能力会随着年龄的增长而下降。Hox基因调节胚胎发育期间的器官形成,但目前为止,研究者并未将其与老化挂钩。Lenhard Rudolph及同事发现,活性染色质标记和衰老的卫星细胞的变化会导致Hoxa9激活,进而诱发基因表达,这些基因通常参与发育过程,但对卫星细胞功能具有抑制作用,或对诱发衰老具有重要作用。在年老小鼠体内阻止这种激活可以修复肌肉再生功能,而在年轻小鼠体内诱发Hoxa9基因的表达则会损害卫星细胞功能和肌肉修复。

【8】抗寨卡抗体阻断病毒复制

doi | 10.1038/nature20564

本论文报告了从8名感染寨卡病毒并已康复的受试者的B细胞中提取的人源单克隆抗体。作者确定了该抗体的免疫特异性和表位识别模式,并且表明其中一个名为ZIKV-117的泛ZIKV中和抗体可以在感染前后被动保护小鼠,也能保护怀孕小鼠模型体内的胎儿。

【9】室温下的光合系统II结构

doi | 10.1038/nature20161

在植物将光转化为能量的过程中,光合系统II会氧化放氧复合物(OEC)中Mn4CaO5簇内的水。该过程历经五个中间态,但其结构测定直到最近才得以实现。矢野淳子及同事使用飞秒X射线自由电子激光器(XFEL)在室温下捕捉到了其中三个状态。作者利用氨(类似水)作为标记解析结构,由此得出结论:与氨结合的锰位点并不是底层水分子位点。

【10】染色质重塑蛋白的晶体结构

doi | 10.1038/nature20590

陈柱成及同事报告了ISWI的晶体结构,以及ISWI与组蛋白H4肽的复合体;ISWI是一些染色质重塑复合体的催化亚基。作者表明了ISWI的不同域如何调节其催化核心的活性,以及H4肽如何诱发ISWI激活。(生物谷Bioon.com)

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