2014年4月17日《自然》杂志精选

 

 

用来了解变构作用（生物大分子将在一个结合点的效应传输给另一个结合点、随后活性发生变化的受控过程）的经典模型，一直关注的是在不同功能形式之间所观察到的独特结构和结构变化。在过去20年，人们认识到，变构作用也与动态的变化相关。在这篇文章中，Vincent Hilser及同事对动态的、内在紊乱的蛋白何以能促进变构作用进行了讨论，同时提出了将对来自不同系统的变构机制的描述加以统一的一个框架。

 

 

唐氏综合征被认为是由基因表达紊乱造成的，所以要了解这种表现型背后的分子机制，就需要了解携带21号染色体的全部或部分“三体”（这种疾病的典型特征）的细胞和组织中的转录组差异。对在21号染色体的“三体”性上有所不同的单卵双胞胎的胎儿细胞的转录组所作的这项研究表明，该双胞胎之间的差异化表达沿所有染色体都是按不同区域组织的。这些基因表达失调区域在关于唐氏综合征的小鼠模型中保留了下来，与“薄层相关域”（LAD）和“复制域”相关联。虽然基因组整体拓扑在“三体”细胞中没有被改变，但本文作者报告说影响整个转录组的染色质环境被改变了，同时提出，他们所识别出的失调区域因此可能会对唐氏综合征的一些表现型有贡献。

 

 

线粒体（通过呼吸产生能量的细胞器）受损会触发各种保护性程序，但我们对监测线粒体功能和将其耦合到保护措施的信号作用通道却知之甚少。通过对线虫进行全基因组RNA干涉筛选，Gary Ruvkun及同事识别出在线粒体受到由药物介导的基因破坏之后在上调保护性通道中所涉及的45个基因。受这些基因影响、与监测相关的通道包括信号作用脂质“神经酰胺”的生物合成以及甲羟戊酸通道（该通道被能降低胆固醇的药物“斯达汀”抑制）。

 

 

本期发表的两篇论文探讨了哺乳动物运动控制中一个长期未解之谜——脑和脊髓之间控制运动（如伸手的动作）的回路的组织和功能。Thomas Jessell及同事对一类小鼠脊髓中间神经元进行了研究，这类神经元在其他物种中已知涉及前肢的精细动作。他们发现，在小鼠中，这些神经元有适当的解剖“神经支配”来承载运动命令和一个内部拷贝信号，这些神经元的切除会削弱伸手的动作。而且，“升支”的光遗传激活会招来一个小脑回路，还会破坏伸手的动作。这些发现表明，这些神经元是在伸手过程中对运动输出进行快速更新的一个内部拷贝通道的构成部分。Silvia Arber及同事将病毒跟踪和遗传学方法相结合，对从小鼠脑干向控制肢体运动的运动神经元的神经元投射的多样性进行了定性。他们发现，尤其是一个被称为“ventral medullary reticular formation”（或MdV）的区域，在功能上是专门用于前肢运动控制的。这里的神经元专门以前肢神经元为目标，在执行运动任务过程中被招来，使这些神经元失活会影响精细动作。

 

 

在细菌双螺旋DNA断裂修复中，自由端最初由一种双功能的螺旋酶/核酸酶作用于其上，典型情况就是由大肠杆菌的RecBCD酶作用于其上。由于RecBCD会将DNA展开，所以它最终将碰上一个名为Chi（?字）的极性八聚序列，后者会造成核酸酶活性减弱，使其特异性发生变化。现在，Dale Wigley及同事获得了来自枯草杆菌、与含?字的DNA相结合的一种相关的酶AddAB的几个结构。这些结构有助于认识转位过程、?字的识别以及当?字被识别时所出现的暂停。

 

 

合成生物学中一个主要挑战是，在一个吵杂的、高度互联的细胞环境中将各单一调控模块集成到更大回路中。Jeff Hasty及同事试图通过调用一个主体—细胞蛋白降解系统来同步基因回路的办法解决这一问题，获得的延迟时间比基于转录的耦合所实现的延迟时间短得多。然后，他们应用这一“转录后”工程方案来同步细胞时钟，使细菌群落能够在“频率多分复用”中对独立的环境提示进行回应。

 

 

纤丝病毒科的病毒能在人类和非人类灵长目动物中引起严重出血热。死亡率极高，而且目前还没有疫苗或药物被批准用于纤丝病毒疾病的治疗。Sina Bavari及同事报告了在体外和体内对包括纤丝病毒如埃博拉病毒和苏丹病毒在内的高致病性病毒都有抗病毒活性的一种小分子病毒聚合酶抑制因子的发现。该化合物（CX4430）是一种腺苷类似物，起一种非专性“链终止子”的作用。无论是口服还是肌内用药，它都能完全保护食蟹猴不受马尔堡病毒侵害，即便是在感染后48小时才用药。

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