9月7日《自然》文章选读

　　

生物通综合：本期（9月7日）《自然》杂志上发表的文章中，与生物、医药领域有关的文章多达7篇。其中两篇为生物分子结构的研究成果。本期的封面故事是有关精子生成因子的最新发现。

封面故事：影响精子生成的因子

利用基因组学方法对线虫（Caenorhabditis elegans）所做的一项研究工作，识别出了DNA压缩、染色体分离和生育能力所需要的专门针对精子生成的因子，其中很多会引起小鼠雄性不育。该研究所获得的结果为识别雄性不育的原因提供了新机会，为男性避孕提供了可能的目标。本期封面所示为线虫的一个雄性性腺中的细胞核正在经历精子生成过程，该性腺已被固定，并用荧光标记物染了色。图中所示DNA为红色，组蛋白H2A的变体HTAS-1的存在示为绿色，图中的黄色表示位置重叠（colocalization）。

 

能催化手性反应的一种不含金属的催化剂

可靠的、具有选择性的、对环境友好的化学反应，是有效合成天然产物和治疗药物所经常需要的。尽管对这种合成反应有若干催化剂可供使用，但化学家却经常在寻找能以高产率和高对映纯度生成有机分子的新催化剂。现在，Zhao等人开发出了一种简单的不含金属的催化剂，可用来利用一个甲硅烷基保护基团来保护一个特定的醇分子，而不会改变附近的另一个醇分子。对若干种基质，他们都获得了高产率和对映异构体。他们希望，该催化剂可导致能够生成重要有机分子的一组新的“绿色”催化剂的诞生。

 

本期《自然》上华裔研究生赵煜文章解析手性催化

 

性的演化起源问题

几十年来，科学家一直在寻找有利于性的出现和重组的演化力量。将有害突变从基因组中清除的需要，是一个可能的推动力。这种说法如果是对的话，那么有害突变可能需要表现出负面的异位显性，也就是说，它们可能需要协同发挥作用，来产生一个较大的累积效应。然而，实验证据表明，负面的异位显性在有害突变中不普遍。现在，利用一个被称为Hill-Robertson干涉的概念，Peter Keightley 和Sarah Otto开发出一个电脑模型，它在选择重组时不管有害突变是否变现出异位显性。这个结果为重组的演化、也许还包括性的演化提供了一个可信的解释。

 

用硝酸盐代替氧来呼吸的生物

几种有孔虫目的原生动物可在海洋沉积物中的缺氧区生长，但过去，维持它们生存的缺氧呼吸的精确性质我们却不知道。现在，研究表明，这些生物能在细胞内以比环境值高500倍的浓度积累硝酸盐。在这些缺氧生境中，硝酸盐可以代替氧。所积累的大量硝酸盐甚至还使它们能够“屏住呼吸”超过一个月时间。

 

RNA酶-II的晶体结构

由II-类RNA酶家族的成员对RNA的降解，在RNA的成熟、周转和质量控制中起着根本性的作用。现在，一种RNA酶-II的晶体结构已被首次确定，它以两种形式存在：一种是与RNA结合的形式，另一种是没有配体的形式。出乎意料的是，该结构并不与序列分析所预测的结构相对应。该分子有两个点与RNA相接触：一个点固定RNA，另一个点催化解理反应。该结构细节可解释为什么RNA酶-II只对单链RNA发生作用，也可解释它是怎样沿RNA前进、并逐渐对其进行降解的。

 

神经氨酸苷酶N1、N4 和N8的结构被确定

H5N1禽流感病毒是根据该病毒衣壳上的血凝素（H）和神经氨酸苷酶（N）蛋白命名的，每个蛋白都有几种不同形式。神经氨酸苷酶帮助该病毒逃脱被感染的细胞并进攻新的细胞，是Tamiflu (oseltamivir) 和 Relenza (zanamivir)的作用目标。这些药物是根据神经氨酸苷酶N2 和N9的晶体结构设计的，是当时唯一可以获得的这种结构。现在，N1、N4 和N8的结构也已经确定。与以前的结构相比，它们都有一个关键的区别：在活性点的一个角上有一个空腔，该空腔闭合后就可以锁定到其目标上。设计用来寻找这一活性点的药物也许可以利用该结构，从而也许可避免某些病毒对Tamiflu所形成的药物抗性。

 

粘性突变的原因

不久前，“粘性”小鼠突变体还主要因其皮毛不整洁的、“粘性”的外表为人们所知。这种突变小鼠也会逐渐失去其毛发。在6个星期大的时候，在受到刺激时它会轻轻颤抖，8个星期大时，它开始出现渐进性共济失调。这与其小脑中Purkinje细胞的丢失在时间上是一致的。现在，粘性突变已被发现是丙氨酰转移RNA合成酶所发生的一个单核苷变化。随后出现的转录失真和蛋白误折叠引起细胞死亡，因为异常蛋白在神经细胞中累积。很多人类疾病与蛋白误折叠和神经细胞损失有关，粘性小鼠的性质说明，这些疾病中有些可能是由于能够破坏tRNA合成酶的突变。