《自然》子刊精彩选读

《自然》子刊精选选读

　　

生物通综合：

《自然—神经学》

来自中科院上海生命科学研究院神经科学研究所神经生物学重点实验室（Key Laboratory of Neurobiology）的研究人员发现TRPC通道（TRP cation channel，瞬间受体电位通道）对于保护小脑颗粒神经元的存活十分重要，BDNF（brain-derived neurotrophic factor，神经营养因子）通过TRPC3和TRPC6通道促进小脑颗粒细胞的存活。这揭示了TRPC通道对于神经元存活的重要作用，为理解神经元的存活提供了新的思路。

领导这一研究的是中科院神经科学研究所研究组长王以政教授，其早年毕业于中国医科大学，这一研究是由研究组博士生贾宜昌和周健等人历经4年共同完成。

TRP（transient receptor potential）通道是一类在外周和中枢神经系统分布很广泛的通道蛋白。到目前为止，有超过30个TRP通道家族成员在哺乳动物中被克隆。TRP通道均为六次跨膜蛋白，其N末端和C末端均在胞内，由第五和第六跨膜结构域共同构成非选择性阳离子孔道。这些通道可被许多种因素调节，包括温度、渗透压、pH值、机械力，以及一些内、外源性配体和细胞内信号分子。TRP通道家族包含七个亚族。目前它们最公认的功能是介导感觉信号的传递，其他功能包括调节细胞钙平衡和影响发育等。

在这篇文章中，研究人员发现脑内名为“TRP”的离子通道可影响从痛觉到雄性生殖等方面的生理功能，其中有一条“支路”———TRPC通道，对于保护小脑颗粒神经细胞的存活十分重要。科研人员进一步发现，这条“支路”还由几条“小路”组成，其中第3号和第6号“小路”，在小脑发育过程中发挥着维持正常数量颗粒细胞存活的作用，如增加这些通道的数量，将有效防止小脑颗粒神经细胞死亡。同时，一些神经因子会激活这两条小通道，提高脑细胞内钙水平，促进其存活。

《自然—方法学》

来自美国东北大学，霍利奥克山学院（Mount Holyoke College），明尼苏达州大学等处的研究人员发明了一种新的方法，能以无以伦比的精确性来研究小分子DNA绑定，由于通过插入（intercalation，一种与DNA相互作用的方式）这种方式结合的分子在许多生物化学过程中扮演了重要的角色，因此这一方法也许可以用于靶定癌症，AIDS及其它疾病的有效工具。这一研究成果公布在6月的《Nature Methods》杂志上。

东北大学Mark C. Williams表示，“科学家们为了能得到一种治疗癌症和其它疾病的新药物，需要更好的理解这些药物是否，以及如何与DNA结合的”，“这种方法将有利于我们精确高灵敏的检测插入方式”。

Williams及其同事利用单DNA分子分析溴乙锭（ethidium）和三钌复合物（three ruthenium complexes）DNA插入，通过检测不同配基浓度下配基诱导的DNA延长，研究人员能确定这种结合绑定的常量，以及作为一种功能力的位置大小。

利用这种方法，这只由多个研究院研究人员组成的小组将配体结合的插入方式与其它方式区分开来，并且确定了6个级别的插入结合的特征，包括不在实验允许的溶液条件下的配体。当配体的浓度增加的时候，DNA延伸弯曲能达到配体插入的最大级别。而且研究人员也首次描述了intercalator-saturated dsDNA的灵活性。

Williams和他的同事将进一步将这一方法用于癌症药物研究。



《自然—化学生物学》

嗅觉酵母

二硝基甲苯(DNT)是制造三硝基甲苯(TNT)的副产品，也是生产2，4-甲苯二胺(TDA)及聚氨基甲酸酯泡沫塑料的重要原料，是国防工业和民品生产中常见的毒物之一。如今，研究人员在6月出版的《自然—化学生物学》期刊上报告说，他们发现了一种能“嗅”出DNT的酵母，并指出这种酵母也许可用于探测爆炸物的生物传感器的开发。

哺乳类动物的嗅觉系统相当灵敏，甚至能感觉到前所未知的气味，这也是狗为什么能够通过嗅DNT的气味而发现地雷的原因之一。因此，对DNT的探测可应用于确定爆炸物如地雷的位置。

Danny Dhanasekaran和同事收集了一系列含有特定嗅觉受体和信号通道的酵母，当这类酵母闻到与其受体相配的气味时，它们身体的颜色就会变成绿色。利用这种“嗅觉酵母”，Danny等鉴别出一种对DNT呈现出绿色反应的酵母，这类酵母也许将有助于大范围内生物感应器的研制。

《自然—化学生物学》

科学家找到自吞食小分子

细胞的自我吞食是一种在演化上被保留下来的机制，这是一种细胞“吞食”自己的细胞质的一种生物学过程。如今，研究人员发现一种能够增加细胞自我吞食作用的小分子，这种小分子也许是治疗亨廷顿症等疾病的一种潜在药物。这一研究成果发表在6月号的《自然—化学生物学》期刊上。

科学家们已经知道，具有聚集倾向的蛋白质是神经退化性疾病的主要诱因，而细胞的自我吞食对去除聚集倾向的蛋白质至关重要，因此，增加细胞的自我吞食作用是治疗这类疾病的潜在战略之一。然而，雷帕霉素是目前已知的唯一能增加自我吞食作用的小分子，但这种分子负责调节大量的细胞生理过程，因此，如果将之作为治疗靶标，将会有相当多的副作用。

David Rubinsztein、Stuart Schreiber和同事对一系列酵母进行化学扫描，鉴别出3种能够增加细胞自我吞食作用的小分子。他们指出，这些化合物能够抑制哺乳动物细胞和亨廷顿疾病模型动物黑腹果蝇的疾病进展，从而为这类疾病的治疗提供了一种重要的治疗途径。

《自然—免疫学》

结核菌钝化免疫反应

结核分枝菌是一种能引发肺结核的细菌，世界上有1/3的人口被这种细菌所感染，基本上每1秒种就有一个新感染案例，从而造成全球性的健康问题。如今，研究人员在6月号的《自然—免疫学》期刊上报告说，他们发现结核分枝菌分泌出的一种蛋白质能够严重抑制早期的免疫反应。

以前的研究发现，结核分枝细菌分泌的ESAT-6蛋白质与免疫系统对结核分枝细菌的无效反应有关，如今，Joyoti Basu和同事评估了这种蛋白质的功能。Toll样受体(TLRs)是机体通过感知病原微生物体并激活细胞直接产生免疫防御的天然免疫受体，Basu等发现，纯化的ESAT-6能阻断特定的免疫受体蛋白质——Toll样受体的信号，产生这种机制的关键是ESAT-6与一种Toll受体——TLR2在巨噬细胞表面上的特定相互作用，巨噬细胞是一种重要的免疫前哨。他们发现，通过与TLR2的结合，ESAT-6诱导出一种关闭所有Toll样受体功能的信号。

研究人员指出，阻断ESAT-6与TLR2间的相互作用也许是一种治疗肺结核的潜在方法，而模拟ESAT-6与TLR2间的相互作用将有助于抑制过度的炎症反应。

《自然—化学生物学》

大脑中的糖

研究人员在6月号的《自然—化学生物学》上报告说，脑部刺激会导致神经细胞内蛋白质糖分含量的变化，这意味着糖修饰可能是大脑信号传输的一个重要使者。

众所周知，在细胞信号的传输中，丝氨酸和苏氨酸残基的磷酸化水平的变化发挥了作用。糖基化是糖基吸附在蛋白质上而导致其性能改变的一种作用。虽然绝大部分糖基化发生在细胞外的蛋白质上，但一种名为O位N-乙酰葡萄糖胺(O-GlcNAc)的糖基修饰却吸附在细胞外蛋白质的丝氨酸和苏氨酸残基上。

因为磷酸化和O-GlcNAc修饰均严格发生在同一氨基酸的侧链上，所以，O-GlcNAc对细胞的信号传输来说应该十分重要。但是，科学家们一直缺少在活体内精确鉴别O-GlcNAc修饰的工具，因而很难对这一假说进行验证。

Linda Hsieh-Wilson和同事发明了一种蛋白质组学方法，利用质谱分析法确定活体中O-GlcNAc的水平。当他们将一种兴奋剂注入小鼠体时，他们在小鼠大脑中的特定位置发现了糖水平的变化。利用这些信息，科学家们就有可能研究O-GlcNAc在大脑功能中的确切作用了。

《自然—纳米技术》

碳纳米管的手性

研究人员在本月在线出版的《自然—纳米技术》上报告说，他们发明出一种方法，能区分右旋和左旋结构的碳纳米管。 虽然科学家们以前基本上以直径或长度来对碳纳米管分类，但新方法首次通过反向的螺旋形结构来区分碳纳米管。

所谓的“手性”分子是指这类分子存在一种“镜像结构”的对应物，但二者不能完全重叠，就像人的左手和右手间的关系一样。1849年，法国化学家、细菌学家路易斯·巴斯德在显微镜下用镊子小心翼翼地分拣出不对称的酒石酸晶体，这是人类第一次分拣出手性分子。追随巴斯德的脚步，Naoki Komatsu和同事设计一种化学“纳米镊子”，能够从混合物中分别挑拣出右旋或左旋的碳纳米管。

碳纳米管是一种最有潜力的建筑“积木块”，区分出碳纳米管手性特征能够让科学家们更好地认识它们的特性，并且有可能为光学和量子光学提供非凡的机会。

《自然—遗传学》

基因组合影响艾滋病进展

科学家们发现，在部分艾滋病病毒(HIV)呈阳性的个体内，人体先天性免疫系统中两种调节因子的基因变异的不同组合能严重影响艾滋病的进展。这一最新的研究成果发表在5月号的《自然—遗传学》期刊在线版上。

自然杀手细胞是抗滤过性病原体反应的一部分，这些细胞的活性受到在细胞表面呈现的一种名为 KIR的受体的控制。 KIR受体能抑制自然杀手细胞KIR3DL1的活性，而KIR受体的活性则会被呈现在免疫系统其他细胞上的HLA-B分子所激发。

Mary Carrington和同事对1500多位HIV呈阳性的个体进行研究，分析他们体内负责编码 KIR3DL1和HLA-B 的基因的变异，结果发现这些变异的特定组合能够抑制艾滋病的进展。

新发现也许至少能解释为何不同的艾滋病患者有不同疾病进展。作者还特别指出，研究中所观察到的这些基因的快速演变也许是受HIV等病原体的驱使。