7月12日《Nature》杂志精选文章摘要

封面故事：拓扑异构酶和DNA超级螺旋

拓扑异构酶（Topoisomerases）的作用是使超级螺旋松弛。所谓超级螺旋是DNA中张力积聚的一种形式。拓扑异构酶抑制成分是重要抗肿瘤药物，被认为通过稳定拓扑异构酶与DNA之间所形成的一种共价复合物来发挥作用，后者又为DNA复制机制设置了一个障碍。科学家对以拓扑异构酶为作用目标的药物的药效的起源仍然不是很了解，但现在对Topotecan（一种主要用来治疗卵巢癌和小细胞肺癌的药物）和一种拓扑异构酶IB-DNA复合物之间的相互作用所做的一项单分子研究，显示了这一过程中更为详细的 内容。本期封面图片所示为由于该药物（图中用红色表示）的作用而造成的正向DNA超级螺旋的积累。DNA的这种超级缠绕会妨碍一种DNA聚合酶的前行，并且在阻止或破坏复制叉（replication fork）、从而导致细胞死亡过程中也可能扮演一个角色。Page: 213

整个基因组范围内特定组织的果蝇RNAi库

利用一套完整的基因组序列数据（在本例中为Drosophila Release 4.3），从所预测出的蛋白编码基因（达到了88%的覆盖率）来生成干涉RNA转基因，这样你就获得了一个非常强大的工具。来自维也纳分子生物技术研究所的一个小组，已经生成并确认了一个整个基因组范围内的、针对具体组织的果蝇RNAi库，这个数据库将有助于对功能的丧失进行快速的基因筛选，使得科学家基本上有可能在生物体的生命过程中的任何阶段在任何一种组织中或细胞中来研究基因功能。这个数据库将为很多领域的研究工作铺平道路，包括行为研究、睡眠研究、学习研究、病理研究和衰老研究，这些领域以前是无法用成功应用于发育生物学的那种系统性基因分析方法来进行研究的。Page: 151

RNA聚合酶的结构和功能

本期两篇互补的论文是关于细菌RNA聚合酶的结构和功能的。在第一篇论文中，研究人员将这种酶与DNA模板和RNA产物结合在一起，以对转录伸长复合物进行仔细观测。该结构显示了DNA到RNA的转录过程的详细情况，这个转录过程对于所有活细胞都是至关重要的。在第二篇论文中，RNA聚合酶伸长复合物是与各种不同的基质类比物和一种抗生素结合在一起的，显示了基质加载和抗生素抑制的机制。对人类和细菌 RNA聚合酶的结构进行对比，将有助于进行药物设计：RNA聚合酶是包括利福霉素（rifamycin）及其衍生物在内的抗生素的一个作用目标。Page: 157

“热木星”大气层中含有水蒸气的可信证据

天文学家已经探测到了超过200颗绕太阳以外的恒星运转的行星。它们当中很多都是“热木星”，即绕其恒星近距离运转的巨大的太阳系外行星。但尽管理论工作者预测这种行星的大气中含有丰富的水，但这方面的证据迄今为止却都是模棱两可的。现在，Tinetti等人已经获得了可信的证据，它表明，热木星至少在其大气层中含有水蒸气。编号为HD189733b的行星是当它在其母恒星前面经过时在红外波段被观测到的。在不同波长所观测到的半径的明显变化，可以用水蒸气的吸收来做最好的解释。Page: 169

彗星73P不同碎片组成非常相似

彗星73P/Schwassmann-Wachmann 3 (comet 73P)2006年的造访使其非常靠近地球。十年之前，该彗星分裂成了至少5个碎片，而到2006年，有超过60个碎片绕太阳运转。该彗星的分裂将以前深埋在其原始核中的新鲜物质暴露了出来。这为天文学家提供了与美国国家航空航天局（NASA）的“深层撞击”探测器所创造的条件相同的理想的自然条件，深入彗星的深度甚至超过该探测器撞击彗星Tempel 1时所达到的深度。对comet 73P的碎片B和碎片C所做的观测表明，它们在组成上非常相似。这与不同彗星之间在组成上的明显差别性成对比，并且也与以前认为短周期彗星的组成将随深度发生很大变化的假设相矛盾。Page: 172

海洋沉积物能从固氮变为释放氮

到达沿海水域的大多数氮被海洋沉积物中的反硝化作用所清除。然而，固氮作用在亚潮异养海洋系统中被认为是一个可以忽略的过程。现在，Fulweiler等人发现，海洋沉积物能从一个净氮汇转变成一个净氮源。研究人员将模仿沿海海洋环境的实验结果与关于年平均叶绿素产量的一个历史数据集结合起来，发现由气候诱导的初级生产的下降导致向海床中沉降的有机质的数量下降，也导致所观测到的沉积物净氮通量的逆转。因此，一些河口地区可能不再提供它们曾经所提供的有用的氮留持及清除服务。这一变化有可能将人类活动所造成的氮加载效应从近岸沿海地区延伸到开阔海洋中。Page: 180  

物种灭绝是否会影响生态系统功能

物种灭绝是否改变物种群落的生产力和生态系统的功能的问题，多年时间都是一个有争议的问题。一系列综合分析达成了某种共识：物种损失并不会损害生态系统功能，但这要取决于损失的是哪种物种：很多物种似乎在功能上是冗余的。在过去，研究工作主要集中在各个不同的生态系统过程上，尽管事实上多数生态系统要提供几种生态系统服务。Andy Hector 和Robert Bagchi对来自草地生物多样性实验的已经发表的数据进行了分析，以了解生物多样性与多种生态系统功能之间的关系。他们发现，不同物种经常影响不同生态系统功能，所以只关注一个生态系统过程的研究工作可能会忽略全局情况。因此，多功能生态系统保证其存活所需要的生物多样性可能要比以前的研究工作所认为的更大。Page: 188

一种新的多功能胚胎干细胞

人类胚胎干细胞在治疗方面有潜在的重要性，因为它们有多种功能，如果给予适当条件的话，它们能够分化成几乎任何类型的细胞。影响关于它们的研究工作的进展的一个障碍是，人类与小鼠胚胎干细胞之间存在令人困惑的差别。现在，独立工作的两个小组生成了一种新的多功能胚胎干细胞。这些外胚层干细胞（EpiSCs）是在小鼠胚胎在子宫壁上着床之后从它们当中提取出来的，与“经典的”小鼠胚胎干细胞明显不同，而与人类胚胎干细胞的关键特征却很相似。EpiSCs的发现应能为加快人类胚胎干细胞在研究（最终也许还包括治疗）中的应用提供一个重要的实验模型。Page: 191

薄荷醇受体TRPM8在感知冷热中所起作用

各种不同的通道、输送因子和细胞类型都被认为与对寒冷刺激的感知有关，而关于这些因素中的每一个在感知无害之冷与有害之冷中所起的作用，研究人员已经争论了一些时间。薄荷醇受体TRPM8（也被称为CMR1） 很可能是一种冷传导因子，但其在生理上的重要性却受到了质疑。对剔出TRPM8的小鼠的体觉（somato-sensory）功能所做的一项研究澄清了有关疑问。没有这种受体的小鼠在所有层次上（在细胞层次上、在完好的神经纤维上和在完整动物（行为）试验中）感知寒冷的能力都存在缺陷。TRPM8显然是周围寒冷感觉的主要贡献因素，缺少这一通道的动物在温度降到低于10 °C之前不能区分热冷表面。Page: 204

第二种“低硅”基因Lsi2被发现

硅在植物生长中起一种有益的作用：它能增强植物抗病虫害和倒伏的能力，提供植物在一个群落中的光截获能力，减少蒸发作用所造成的损失。水稻是一种典型的硅积累型植物，能够在茎杆中增加硅的含量，这是因为其根能够从土壤中吸收硅。现在，由于第二种“低硅”基因Lsi2（该基因在细胞膜内壁上编码一种硅外流输送因子）的发现，使水稻能够做到这一点的复杂系统已被更为充分地定性。Lsi1基因已知编码内流输送因子，后者存在于细胞膜的外壁上。Page: 209