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2015年04月02日Nature杂志精选

摘要 : 本期封面所示为NMR可读纳米传感器,其中每个都由夹有一种可膨胀水凝胶的磁盘组成。在生命科学领域非常成功的荧光和表面等离子激元探针在光不能穿透的地方(如在穿过很多生物组织时)性能很差。

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封面故事: 灵敏度极高的磁性纳米传感器

本期封面所示为NMR可读纳米传感器,其中每个都由夹有一种可膨胀水凝胶的磁盘组成。在生命科学领域非常成功的荧光和表面等离子激元探针在光不能穿透的地方(如在穿过很多生物组织时)性能很差。Gary Zabow 等人研制出了另类生物可相容探针,它们可充当与基于光的荧光和表面等离子激元传感器相似的射频传感器。这些传感器是磁性纳米组件,检测限可以达到飞摩水平,并且能够响应于刺激(如它们局部环境中pH值的变化)迅速改变形状。形状变化会转换成NMR谱的移位,其潜在灵敏度要比传统磁共振谱大一百万倍。封面图片:G Zabow

与土地利用的改变相关的生物多样性丧失

关于生物多样性的全球研究都表明,生物多样性会随人类活动而下降。与此同时,很多地方层面的研究也表明,生物多样性丧失会影响生态系统功能和服务。Tim Newbold等人整理出关于局部生物多样性趋势(包括全球全部已命名物种的1%)的一个全球数据集,将其作为局部陆地生物多样性怎样对人类压力做出反应的一个度量。作者估计,由人类造成的变化在过去几个世纪已经将局部平均物种丰富度降低了13.6%、将总丰富度降低了10.7%。在所预测的正常土地利用情景下,预计生物多样性本世纪还将有相当大的丧失,但还有通过强有力缓解措施来逆转这些效应的空间。

自闭症与δ-catenin丧失有关

男性比女性受自闭症影响的更多,所以根据多因素遗传假设,女性只有在她们越过某一生物学高限时才会受到影响。Tychele Turner等人假设,保守残基上的有害变异体因此在多人患有严重疾病的女性较多家庭的受严重影响的家庭成员身上会富集,从而有助于在较少数量的病例中检出关键自闭症基因。采用这一方法,本文作者在编码与 “粘附结”(adhesive junction)相关的δ-catenin的CTNND2基因中识别出了反义和剂量序列变异体。对斑马鱼以及来自野生型和 “Ctnnd2 null”小鼠胚胎的培养的海马体神经元所做的功能分析,同时结合基因表达和网络分析,揭示了CTNND2在神经发育中所起的一个关键作用及其与染色质生物学的一个密切联系。

p53肿瘤抑制的一个新机制

转录因子p53的肿瘤抑制活性一般被认为反映了其响应于细胞压力诱导细胞周期停滞、细胞凋亡或衰老的能力,但关于p53其他活性的证据也在出现。在这项研究中,Wei Gu及其同事发现,p53的一个代谢目标也会对其肿瘤抑制活性有贡献。尤其是,他们发现,p53抑制SLC7A11(“胱氨酸/谷氨酸”氨基酸运输机制的一个关键组成部分)的表达。这导致胱氨酸的吸收被抑制,并且促进 “铁死亡”(ferroptosis,一种依赖于铁的细胞死亡形式)。P53的这一以前没有被认识到的功能在肿瘤抑制中似乎很重要,尤其是当其他通道无效时。

miRNA转录体

微RNAs (miRNAs)主要以在信使RNA层面上抑制它们目标基因的表达而为人们所知。它们是从对要大得多的“原始转录体”(pri-miRNAs)的处理而形成的。Jean-Philippe Combier及同事提供的数据表明,pri-miRNAs (至少在植物中)不仅仅是miRNA的一个来源,它们还编码起调控作用的肽 (miPEPs)。而且,来自pri-miRNAs的miPEPs似乎还会增强相关的成熟miRNAs的积累,从而也增强其效应。作者演示了两种这样的肽(miPEP171b和miPEP165a)在植物根发育中所起作用。他们还识别出另外五个活性miPEPs,说明这一现象可能具有普遍性。这些发现在农业上可能会有用途,因为由研究人员所生成并引入到植物中的合成miPEP171b和miPEP165a与它们的天然对应物走的是相同的分子路径,对根的发育也有类似的效应。

能量调控的一个新颖的下丘脑机制

食物摄取和能量存储是通过下丘脑肽“α-黑素细胞刺激激素”(α-MSH)和“Agouti相关蛋白”(AgRP)对 “melanocortin-4 receptor” (MC4R,该物质调控驱动进食行为的神经元)的相反作用被相辅相成地控制的。这项研究识别出一个以前人们不知道的机制,α-MSH 和AgRP通过该基质调控来自下丘脑“室旁核”(PVN)的神经元的放电活性。α-MSH被发现将MCR4耦合到Kir7.1钾通道上,使后者关闭,并增强VPN的神经放大。AgRP具有相反效应,使Kir7.1通道打开,抑制PVN神经放电。这些机制(它们独立于以前被发现的那些机制)也许可解释能量平衡的黑皮质素信号作用控制所特有的异常性质和更新我们的神经解剖模型。

皮肤细菌和免疫系统之间的相互作用

肠道微生物群在健康和疾病中的重要性已经很清楚了,不太清楚的是共生微生物在皮肤上的作用:在皮肤上,它们与一种组织发生相互作用,而与肠道不同的是,这种组织并不是为吸收而设计的。在这篇论文中,Yasmine Belkaid及同事对在免疫系统与皮肤共生微生物之间的对话中所涉及的抗原呈现细胞的性质进行了研究。他们发现,所限定的皮肤共生菌会诱发一个依赖于皮肤树突细胞的、持久的和具有共生特异性的CD8+ T-细胞反应,同时保持组织平衡。CD8+ T-细胞被发现能增强针对一种真菌病原体的先天保护作用。

具有广泛抗登革热活性的抗体的结构

人们最近发现了一大类具有广泛中和活性的人类抗体,它们能够强力中和全部四个登革热病毒血清型。这一发现让我们看到一个希望:也许有可能设计一种疫苗,来提供针对该疾病的严重形式的保护作用。Alexander Rouvinski等人报告了与登革热病毒 “包膜蛋白-E”的可溶二聚物形式形成复合物的四种这类抗体的X-射线晶体结构。这些抗体能够识别一个“四元表位”(quaternary epitope),并且表现出针对全部四个病毒子类型的强烈中和活性。

关联阅读:

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Nature : nature:灵敏度极高的磁性纳米传感器

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