2009年12月10日《Nature》精选

dr.qinan · 发表于 2009-12-10 22:27:24

封面故事：“大鼠GluA2受体”的X-射线晶体结构
中枢神经系统中的大多数兴奋型神经传输（允许神经元彼此沟通的事件）是由离子型谷氨酸盐受体调控的，这些受体通过打开结合谷氨酸盐上的一个跨膜离子通道发挥作用。过去人们对它们的总体结构知之甚少，但现在Eric Gouaux及其同事报告了结合到一个竞争性拮抗剂上的对AMPA敏感的亚型“大鼠GluA2受体”的X-射线晶体结构。该受体（如封面图片所示）具有一个出乎意料的对称性和亚单元排列：总体上为双重对称，细胞外区域按局部二聚体对的形式来组织。离子通道区域表现出四重对称。这种结构（是根据来自定点诱变实验的数据获得的）表明，对NMDA敏感的受体GluN1 和 GluN2A在总体结构上与GluA2相似。从这些结构可以推断出非竞争性拮抗剂和孔阻断分子对离子通道的激发、脱敏和抑制机制。
Articles p.745
doi:10.1038/nature08624

地球历史上已知最大的洪灾
距今大约560万年前，地中海与世界其他海洋分开，而且在这之后被称为“Messinian salinity crisis”的时期，随着海水蒸发，海平面急剧下降。海水在距今大约530万年前恢复了，但关于这一事件（地球历史上已知最大的洪灾）的细节仍然很不完整。利用钻孔、地震数据和数值模拟所进行的一项研究表明，这是一次灾难性的事件：虽然它是从一个可能持续了数千年的涓涓溪流开始的，但入注的水中多达90%是在不到两年时间里输送到地中海里的。这样一个突发的洪灾可能曾使海平面以超过每天10米的峰值速度上升。
Letters to Nature p.778
doi:10.1038/nature08555

鸟类懂得“男为悦己者容”
很多鸟类雄性颜色鲜艳，而雌性颜色暗淡，鸟类观测者以此来辨别它们，并将这种方式称之为LBJs (‘little brown jobs’)。对雄性追求很多雌性而雌性对交配对象又很挑剔的物种来说是这样的，也有必要这样，因为这样它们能够最大限度地利用在养育后代上的投入。但对那些雄性和雌性分担养育责任(即所谓的“合作繁育”)的物种情况又是怎么样的呢？在这样的物种中，两性之间往往看起来比较像。传统观点认为雄性的装饰性减弱，但事实未必是这样的，正如对雄性和雌性非洲八哥的装饰水平进行的一项研究所表明的那样。在这一群居物种中，雌性为引起雄性注意而相互竞争，从而变得装饰性更强，可以与雄性相媲美。在不与亲戚生活在一起的物种中，雄性比雌性装饰性更强。
Letters to Nature p.786
doi:10.1038/nature08614

蜗壳螺旋的手性能够逆转
蜗壳螺旋的手性（即镜像不能叠加的一种结构）由一个单一位点在遗传上决定，是由母方遗传的。对此负责的基因一直未被发现。现在，Reiko. Kuroda等人发现，对大蜗牛“静水椎实螺”（Lymnaea stagnalis）8-细胞阶段的胚胎中的细胞进行简单的操纵，能够在成年个体中逆转手性。而且引人注目的是，nodal基因（一个在很多物种中赋予左-右非对称性的基因）的表达也被细胞的重排逆转。他们还发现，在手性决定基因（一个或多个）与在促进主导型分裂球排列的第三次分裂时的手性细胞骨架动态之间有一个强烈的基因联系。这一可以跟踪的实验体系的获得，将使左-右对称性的机制比以前更容易研究。
Letters to Nature p.790
doi:10.1038/nature08597

生态酶活性与生态系统的养分供应
能量和养分通过生态系统的流动由代谢限制和养分供应两个因素决定。现在，对由微生物释放到环境中去消化有机质的外部“生态酶”（ecoenzymes）所做的一项研究表明，这些酶的活性遵从一个一致的比例关系，这种关系独立于微生物群落的组成。研究人员在土壤和淡水沉积物中对调控异养微生物群落大部分碳、氮和磷摄取的四种酶进行了测量，在所有这些生境中，碳、氮和磷的吸收活性比都接近1:1:1。生态酶活性可被看作是将两个主要生态理论（化学当量理论和代谢理论）统一起来的一种联系，因为酶的表达是由环境养分供应状态的随机性专门调控的细胞代谢的一个产物。
Letters to Nature p.795
doi:10.1038/nature08632

种子中的非编码反义RNA转录体
“春化”是植物继寒冬之后在春天获得根据环境提示来开花的能力的过程，是植物的一个关键适应性特征，对农业生产有较大影响。拟南芥开花抑制因子FLC在由Polycomb调控蛋白调节的一个过程中被“春化”关闭。现在，FLC的非编码反义RNA转录体被发现存在于冷处理的种子中，并对温度变化有响应，这说明它们在低温感应和FLC沉默中有可能扮演一个角儿。这种类型的反义转录事件（源自基因的3′端）也许是调控相应“正义”转录的一个普遍机制。
Letters to Nature p.799
doi:10.1038/nature08618

丙氨酰tRNA合成酶的疑点被揭开
丙氨酰tRNA合成酶有时能结合一个甘氨酸或一个丝氨酸，而不是丙胺酸。如果一个“错误的”氨基酸随后被从合成酶活性点转移到一个生长中的多肽链上的话，这样便会引起翻译错误。Guo等人利用晶体结构、突变酶和动力学分析发现了为什么这种酶具有这样一个混乱的特异性，也发现了这个问题是怎样通过编辑蛋白AlaXps的演化被克服的。
Letters to Nature p.808
doi:10.1038/nature08612

磁场对伽马射线暴的贡献程度
伽马射线暴（宇宙中已知能量最大的爆炸）的性质是非常有争议的话题。其中的一个争议点是，磁场（而不是由重子物质所产生的压力）在加速从不断扩大的火球以相对论速度发射出的物质喷射流中所参与的程度。在这样一个距离观测磁场是困难的，但来自一次伽马射线暴的早期光辐射的偏振将能够指示磁力的参与程度。现在，对来自GRB 090102的早期辐射（2009年1月2日由Swift卫星探测到）所做的观测显示了偏振的广泛存在（约占10%左右），这表明存在大尺度的磁场。
Letters to Nature p.767
doi:10.1038/nature08590

宇宙射线的产生与恒星形成之间的联系有了证据
对来自星爆星系M82（亦称为“雪茄星系”）的甚高能伽马射线的探测，为宇宙射线（质子和核）的产生与恒星形成之间是否存在联系提供了曾被怀疑存在、但以前却未得到证明的证据。VERITAS切伦科夫天文望远镜阵列从M82中心附近一个点状光源记录到能量超过700 GeV的伽马射线，相当于比银河系中的平均密度大约500倍的一个宇宙射线密度。
Letters to Nature p.770
doi:10.1038/nature08557

十二边形准晶体堆积成功
目前仍未解决的最紧密堆积排列所采用的最简单的形状之一是正四面体，尽管人们在理论上、计算上和实验上都做了很多努力。利用一个涉及热力学计算机模拟的新方法（该方法可让体系向高密度状态自然发展），Sharon Glotzer及其同事获得了对四面体来说迄今最为紧密的有序堆积结构，堆积率为0.8324。出乎意料的是，该结构是一种十二边形准晶体，这是从硬颗粒或从非球形构造单元形成一种准晶体的第一例。