本期《自然》《科学》精选

　　

11月12日Nature

封面故事：GFP发光过程中几何构形变化的实时观测
GFP（来自水母的绿色荧光蛋白）因其高效生物发光性能而在生命科学中被广泛用作一种基因表达标记。人们对产生这种生物光的激发态质子转移在原子层面上的详细情况仍然没有完全了解。Fang等人利用GFP生色团的飞秒受激拉曼光谱获取了具有时间分辨率的详细振动光谱，该光谱显示了一个低频骨架振动是怎样使该蛋白在构形上为关键的质子转移过程做好准备的。除了为分析一个在无数生物研究中居中心地位的反应提供线索外，这种在一个多维化学反应过程中对某一分子的结构变化进行实时观测的方法，在确定反应机制中应具有广泛应用。本期封面所示为帮助光激发GFP生色团找到转移该蛋白内一个质子所需几何构形、从而使其发出明亮荧光的振动。

转录因子FOXP2在人类与黑猩猩之间的差别
转录因子FOXP2是迄今惟一被与人类语言关联在一起的基因，然而它与黑猩猩的相应基因差别非常小。新的实验显示了FOXP2的下游转录目标的激发在人类与在黑猩猩之间的差别，这些差别源自FOXP2的两种形式之间在两个氨基酸上的差别。受FOXP2的每个版本影响的不同基因网络相互作用，也反映在黑猩猩与人类所表现出的非重叠脑表达模式上。这些数据为以下观点提供了支持：FOXP2在人类这个分支上的演化变化对人类脑发育和中枢神经系统疾病有直接后果，并且在人类语言回路的发育中也可能起一个关键作用。

M-细胞在免疫反应中的作用
粘膜免疫系统在保护粘膜表面不受病原体侵害、在促进与共生微生物群落共生中都起主要作用。要激发粘膜免疫反应，粘膜表面上的抗原必须首先穿过不可透过的上皮障碍，进入“派伊尔小结”这样的淋巴结构。这一功能（被称为“转胞吞作用”）被认为主要由M-细胞调控，它们是“派伊尔小结”中专门的上皮细胞。对由M-细胞调控的抗原“转胞吞作用”的机制所做的一项研究表明，在小肠M-细胞顶面表达的糖蛋白-2是表达FimH抗原的细菌的转胞吞受体。由于M-细胞被认为是各种口服免疫药物的一个很有希望的目标，所以这项工作表明，依赖于糖蛋白-2的“转胞吞作用”是一个可能的免疫目标。

整合素的乙酰化及其作用
整合素环在细胞分裂过程中围绕着姐妹DNA分子对，使它们能够正确分开。这些环抑制转录细胞器的进程，但并不阻止复制细胞器在细胞周期的S-阶段复制基因组。现在，单分子分析表明，一个复制复合物（被称为复制因子C–CTF18 clamp loader）使整合素乙酰化，从而减低整合素与调控因子的关联，推动复制叉的进程。乙酰化的失去（如在罗伯茨综合征患者的细胞中所观察到的那样），会造成叉进程的缺陷及DNA损伤的积累。

识别已知药物潜在“脱靶”效应的一个新策略
大多数药物都是旨在对某一个蛋白目标具有选择性，但它们通常也会与几个其他目标结合。一些“脱靶”事件会诱导产生具有不同严重程度的副作用，尽管这类事件中有些还可能是一种药物发挥药效所必需的。本期Nature报告了识别已知药物潜在“脱靶”效应的一个新策略。研究人员对3,665种经FDA批准用于研究工作的药物的结构进行了计算筛选，筛选所针对的是数百种蛋白目标，它们是按与其结合的配体定义的。根据这些药物与各组配体之间在化学上的相似性，研究人员预测出数以千计的“脱靶”关联，其中有些在药理化验分析中得到证实。这种方法也许可帮助预测和解释已知药物及候选药物的副作用，并且还有可能因此而发现以前已被批准用于人体的药物的新的临床应用。

一种能够定位NOTCH的分子
人们对NOTCH复合物有极大兴趣，这是由于它作为基因转录的一个主要发育调控因子、γ-分泌酶的一个基质和在包括T-细胞白血病在内的很多癌症中被不适当激发的一个致癌基因等等所起的作用。同大多数转录因子一样，NOTCH过去也被认为是不能用可透过细胞的合成分子来定位的。但是现在，一个很有希望的NOTCH拮抗分子已被设计出来，并被发现在一个小鼠模型中能够有效抑制白血病的发展。由烃类组成的肽SAHM1通过阻止活性转录复合物的形成来发挥作用，为研究NOTCH的作用提供一个有潜在价值的工具，同时也为治疗药物提供一个起点。另外，转录激活复合物的直接定位也许还适用于以前被认为不可定位的几个其他转录因子复合物。

11月13日Science

格林兰冰盖丧失的更精确的测定:
对格林兰最近的冰块融化的各种估测之间存在着很大的差异，这使得人们很难预测未来海平面的上升情况。但一则新的研究可能会解决这些差异的问题。 Michiel van den Broeke及其同僚应用2种独立的方法来计算格林兰冰盖的缩小情况。他们确认，从2000年到2008年期间，该冰盖已经丧失了大约1万5000亿吨的质量，这相当于海平面的上升速度每年平均约0.46毫米。 但该速度在2006-2008年期间要快得多，大约为每年上升0.75毫米。 研究人员使用了两种完全独立的测定方法，但两者的结果却是一致的：其中一种方法是根据对冰块移动的观察与模型计算进行结合，而另外一种方法是通过由GRACE卫星所做的远处重力测定。 这两者的结合还使得文章的作者能够确定有多少的冰的丧失是由表面过程（如冰的融化和再结冰）所致，以及有多少的冰是因为冰盖的移动而丧失。 这些是冰块丧失的2条主要的途径，而它们所起的相应的作用在此之前则一直不清楚。 这些新的结果表明，这两种途径有着同等的重要性。
  
   
有关Fanconi贫血的线索: 
新的研究揭示了Fanconi贫血的某些分子学的基础。这是一种罕见的遗传性疾病，它会导致骨髓衰竭、发育异常以及罹患癌症的风险增加。 科学家们已经找到了13个基因，当这些基因发生突变的时候就会引起该病。但人们对这些基因所扮演的确切的角色仍然不清楚。 这些患者的细胞还对损害DNA的制剂敏感。这些制剂会引起被称作DNA股间交联的缺陷。 Puck Knipscheer及其同僚应用蛙卵提取物作为一个DNA修复系统的模型，他们现在显示，数个Fanconi贫血基因所编码的蛋白质如果是正常的话，它们会直接参与修复这些DNA的缺陷。 这一过程可能在Fanconi贫血的患者中受到损坏。

     区别有意识与无意识的脑信号:
据研究人员报告说，当我们对正在看的东西是知晓的话，我们的大脑神经元会比我们在非有意识性地记录我们所看到的东西时以一种更为可靠的模式来发放冲动。 据Aaron Schurger及其同僚披露，这些发现可帮助研究人员评估当患者处于麻醉或昏迷时的意识状态。它们还可能用于研究像精神分裂症、自闭症及分离性障碍等疾病时的脑功能。 研究人员应用功能性核磁共振成像（或fMRI）来记录志愿者进行一项简单的视觉范畴的辨别作业时的脑部的活动模式。 具体地说，这些志愿者看着有2种颜色的图画，他们必须确认他们所看到的是脸部或是房屋的图画。 这些图画中有些受到了色彩掩蔽技术的处理，因此在视觉系统中的探查亮度变化的部分可探查到图画中的物体，但记录色彩的部分则不会探查到图画中的物体。 因此，在这些案例中，这些志愿者仍然“在看”图画，尽管他们并不知晓正在这样做。 文章的作者发现，与非意识性知晓有关的神经活动比那些有意识知晓的神经活动的可重复性要差。 过去，科学家们发现，这一脑激活的强度和时间长短取决于一个人是在有意识的情况下或是在无意识的情况下来处理有关的资讯。Schurger及其同僚的发现如今添加了可重复性作为需要考虑的第三个因素。

     
在白矮星与超新星之间的连点接游戏:
:  研究人员在天空中搜寻了已知的白矮星之后查明了2颗特别的白矮星。它们似乎来自于巨大的前身星，而这些前身星似乎在它们的寿数结束时避免了其核心的塌陷和爆炸。 这2颗独特的白矮星提供了这类星球（它们本身则来自更为巨大得多的星球）的核心组成的有关资讯。它们应该能够帮助研究人员在未来测试并改进星球的演化理论。 Boris Gänsicke及其同僚分析了从这2颗白矮星（SDSS 0922+2928 和 SDSS 1102+2054）所发出的光谱后发现，它们含有高浓度的氧气，但是碳的含量则很低。这表明这两颗星球已经存在了足够长的时间来烧掉它们外层的碳以及某些处于更深层的碳。 如今，所有剩下的好像只有它们的裸露的氧-氖核心（如人们所预测的，但却是在以前从来没有被观察到的）。那些体积曾经是我们太阳的7-10倍大的星球曾被人们预测要么爆炸成为弱II型的超新星或是以巨形的白矮星来终结它们的寿命，而这2颗星球则符合对这类罕见的巨形白矮星的描述。