生命科学2010年度五大论文

　　

生物通报道：《The Scientist》上周公布了生物学领域最重要的5篇论文，这些论文涉及了免疫学，细胞生物学，结构生物学等多个方面。

5. 力学信号传导蛋白

The paper: B. Coste, et al., "Piezo1 and Piezo2 are essential components of distinct mechanically activated cation channels," Science, 330:55-60, 2010.

研究人员最新发现了一个蛋白家族：Piezos能进行力学信号传导，这种蛋白在离子通道信号传递过程中扮演了重要的角色，并且可能在一些感官感觉，譬如听觉，触觉和疼觉方面起作用。

4. 血小板在类风湿性关节炎中的作用

The paper: E. Boilard, et al., "Platelets amplify inflammation in arthritis via collagen-dependent microparticle production," Science, 327:580-83, 2010.

Brigham and Women's Hospital，哈佛医学院等处科学家在类风湿性关节炎相关发病分子机制方面取得新进展。

该研究论文指出血小板被激活时脱落的极为细小的颗粒可能进入到关节液中，激发关节炎症，与类风湿性关节炎的发病有着极大的关联。类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis）是一种以关节滑膜炎为特征的慢性全身性自身免疫性疾病。滑膜炎持久反复发作，可导致关节内软骨和骨的破坏，关节功能障碍，甚至残废。

血小板（blood platelet）是哺乳动物血液中的有形成分之一。形状不规则，比红细胞和白细胞小得多，有质膜，没有细胞核结构，一般呈圆形。血小板具有特定的形态结构和生化组成，在止血、伤口愈合、炎症反应、血栓形成及器官移植排斥等生理和病理过程中有重要作用。

随着研究的深入，科学家们逐渐发现血小板除了在血凝块形成中所起的关键作用外，它在炎症过程中也扮演着重要的角色。

血小板被激活时会释放出微小颗粒状的小囊泡，这些小囊泡可将生物分子运送到身体的各个部位，一种叫做GPVI的蛋白，会刺激血小板产生这类颗粒。研究者发现这种颗粒存在于不同类型的炎症性关节炎患者的关节液中，但它们在骨关节炎患者的滑液中则阙如。骨关节炎没有牵涉到与炎症性关节炎相同的那种炎性过程。研究发现在一种炎症性关节炎的小鼠模型中将血小板耗尽能够抑制该疾病的进展。这些现象提示，阻断该GPVI蛋白可能是治疗这类关节炎的一种新的途径。

3. 呼吸链第一种酶结构

The paper: R.G. Efremov, et al., "The architecture of respiratory complex I," Nature, 465:441-5, 2010.

Complex I是呼吸链的第一种酶，它通过将NADH和苯醌之间的电子转移同质子转位耦合起来，而在线粒体中的细胞能量生产中扮演一个中心角色。这个巨大的复合物是呼吸链的最后环节，其机制和完整结构过去并不为人们所知。

现在，来自大肠杆菌的Complex I的膜区域以及来自温泉菌（嗜热菌）的完整Complex I的结构已被确定。这些结构提供了关于耦合机制的有力线索：两个主要区域界面上发生的构形变化，会驱动一个长阿尔法螺旋发生一种活塞式运动，使附近跨膜螺旋倾斜，导致质子转位。本期封面图片所描绘的是来自嵌入在类脂双层中的温泉菌（嗜热菌）的呼吸链Complex I。每个亚单元都用不同颜色表示，亲水区域中的Fe-S簇显示为球形。背景所示为偏振光下的膜区域的晶体。

2. 纤毛如何“交谈”

The paper: Q. Hu, et al., "A septin diffusion barrier at the base of the primary cilium maintains ciliary membrane protein distribution," Science, 329:436-39, 2010.

1. 免疫系统与病原菌新发现

The paper: S.E. Winter, et al., "Gut inflammation provides a respiratory electron acceptor for Salmonella," Nature, 467:426-9, 2010.

肠道血清型鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella enterica serotype Typhimurium)能够利用连四硫酸盐作为末端电子受体的性质，多年来在实验室中一直被用作利用这种细菌来富集生长媒介的一种便利手段。连四硫酸盐呼吸过去被认为在感染过程中几乎没有什么重要性， 而是当生长在含有连四硫酸盐的环境中（如土壤或正在分解的尸体）的自生细菌中时，也许才显示其重要性。现在，这种代谢在小肠感染过程中可能起的一个作用已被发现。由鼠伤寒沙门氏菌毒性因子诱导的急性肠炎，被发现伴随着肠道中氧自由基的产生，它是免疫反应的一部分。这些氧自由基氧化硫代硫酸盐（它是肠上皮细胞硫化氢解毒反应的最终产物），生成连四硫酸盐。然后，该病原体在发炎的小肠中的生长过程中利用连四硫酸盐的呼吸作用，使其能够在竞争中战胜依赖于厌氧发酵的其他微生物。

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（生物通：万纹）