2014年08月21日《自然》杂志精选

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封面故事：远古时代的最小哺乳动物
Dietary specializations and diversity in feeding ecology of the earliest stem mammals
John Sibbick的画作想象的是早侏罗纪的基底哺乳动物Morganucodon和Kuehneotherium，它们正在一个小岛上捕猎其喜欢的猎物，这个小岛是它们与自己的猎物共享的，在今天南威尔士的格拉摩根。生活在距今2亿年前后的晚三叠纪和早侏罗纪的这些最小的哺乳动物非常小，过去经常被假设是一般的食虫动物。现在，对Morganucodon和Kuehneotherium所做的一项详细研究显示，即便是在那么早的时候，生境分割和饮食专门化就已经在发生了。对牙齿磨损和下颌生物力学所做的分析显示，Morganucodon具有强有力的下颌，能够将甲虫等硬猎物咬碎，但Kuehneotherium却适应了去捕捉较软的猎物，如本期封面所示的蝎蛉。（doi: 10.1038/nature13622）
GABAA 受体的结构
Crystal structure of a human GABAA receptor
Paul Miller和Radu Aricescu报告了人GABAA受体的第一个X-射线晶体结构，该受体是一个五聚配体门控的离子通道和脑中迅速抑制性突触传输的主要中介物(介导物)。 整体结构与其他Cys-环受体的结构相似，但也有一个独特特征，其中包括存在一个延伸的聚糖鞘，后者将限制与其他突触蛋白的相互作用。作者对特定突变怎样与特定疾病相联系进行了讨论，同时由于该结构是在benzamidine (GABAA受体的一个激动剂)存在的情况下获得的，所以希望这项工作会有助于新治疗药物的设计。（doi: 10.1038/nature13293）
核糖体移码微调免疫反应
Ribosomal frameshifting in the CCR5 mRNA is regulated by miRNAs and the NMD pathway
这篇论文识别出一个可使用的“程序化负一核糖体移码”(–1 PRF)信号，它将伸长的核糖体移动到人CCR5mRNA内一个早熟的终止密码子内，说明它也许通过由“无义”(nonsense)介导的mRNA衰减通道来使CCR5mRNA失去稳定。PRF事件(在其中，一个mRNA中的一个信号使一个翻译中的核糖体移动一个核苷酸的位置，从而改变“阅读框”)在病毒中已得到广泛研究，但我们对它们在哺乳动物细胞中怎样发挥作用却知道得不多。在本文所描述的实验中，由CCR5介导的“–1 PRF”被两个微RNA增强，其中一个直接结合“–1 PRF”信号，导致其结构重组。其他细胞因子受体也表现出具有由miRNA介导的“–1 PRF”的潜力。这些发现显示了对哺乳动物细胞中的免疫反应进行微调的一个新颖机制。（doi: 10.1038/nature13429）
血清素5-HT3受体的结构
X-ray structure of the mouse serotonin 5-HT3receptor
当神经传输物血清素与5-HT3受体相结合时，该通道打开，导致激发性反应。这项研究报告了小鼠血清素5-HT3受体的第一个X-射线晶体结构。整体结构与其他Cys-环受体的结构相似，尽管作者能够“看到”部分胞质域的电子密度，这对于由胞质蛋白所进行的贩运、突触定位和调制很重要，而这在以前所获得的结构中是看不到的。5-HT3受体的拮抗剂被用作止吐剂(比如说在化疗期间)，或用来治疗“肠易激综合症”，所以希望这项工作会有助于新治疗药物的设计。（doi: 10.1038/nature13552）
约束在三维磁-光阱中的二原子分子
Magneto-optical trapping of a diatomic molecule
在过去十年，利用激光冷却来将原子冷却到接近绝度零度的温度、随后再将它们约束在磁-光阱中的做法，使得从新型原子钟到新型量子物质的一系列不同应用能够得以实现。分子则带来了一个不同的挑战，因为它们内部结构的复杂性使得当前的磁-光约束方法无效。在这篇论文中，Daniel McCarron及同事在一个三维磁-光阱中演示了针对一个二原子分子(他们用的是一氟化锶)的一个磁-光阱的首次实现。作者所用方法是针对原子的磁-光阱的一个延伸，但它却利用了对原子阱很少加以利用的转变。一个被约束的分子是对基本常数进行高精度测定或在超冷温度下进行化学研究的一个理想起点。（doi: 10.1038/nature13634 & doi: 10.1038/512261a）
冰下湖泊Whillans 湖中有丰富微生物
A microbial ecosystem beneath the West Antarctic ice sheet
南极冰川下湖泊中是否有微生物生命一直是一个有争议的问题，因为当发现在钻探过程中可能发生了污染时，早期获得的结果便打了折扣。Whillans 湖是利用卫星数据在不到十年前发现的，位于西南极Whillans Ice Stream (WIS)下游大约800米的冰下，是一个庞大的、不断演变的冰下排水网的一部分。这项研究是对南极冰下水直接取样的第一项研究，在其中对WISSARD钻探项目获得的沉积物所做分析显示，Whillans 湖的湖水含有超过3900种不同类型的细菌和古菌，其中包括与能氧化亚硝酸盐的贝塔变形菌“Candidatus Nitrotoga arctica”密切相关的一种细菌，后者占序列数据的13%。这个湖的湖水还含有一系列不同的代谢活性微生物，其中很多似乎都从正在融化的冰和从冰下的岩石及沉积物获得营养物。（doi: 10.1038/nature13667 & doi: 10.1038/512256a）
一个Cys-环受体从静止到激活状态的转变
X-ray structures of GluCl in apo states reveal a gating mechanism of Cys-loop receptors
根据其胚胎和离子选择性的不同，Cys-环受体是介导激发性或抑制性神经传输的、由神经传输物激活的离子通道。在这篇论文中，作者解决了“谷氨酸盐门控的氯化物通道”(GluCl，它是来自线虫的一个Cys-环受体)在一个apo或闭合状态以及在一个与脂质相结合的状态下的结构。将这些结构与以前发表的GluCl在一个与“伊维菌素”(ivermectin) 相结合的状态下的结构所做比较，显示了当这种膜蛋白在闭合/静止状态和开启/激活状态之间转变时所发生的构形变化。（doi: 10.1038/nature13669）
对2014年伊基克地震所做的研究
Continuing megathrust earthquake potential in Chile after the 2014 Iquique earthquake
在本期Nature上发表论文的两个小组，分析了2014年4月1日在智利北部近海发生的伊基克地震的地震背景。这次地震发生在自1877年一次较大地震以来一直平静的一个地震带。Gavin Hayes 等人识别出了沿该地区大逆冲型断层的存在剩余地震风险或更大地震风险的区域，得出结论认为：2014年的伊基克地震不是所预期的地震。鉴于智利北部削减带的相当大部分在近150年里未曾断裂过，他们提出，未来的大逆冲型地震可能会在2014年的伊基克地震序列以南发生，也有可能在其以北发生。Bernd Schurr等人发现，2014年4月的地震使“智利北部地震空白带”位于中央的一部分断裂了，这一部分是在上个世纪尚未断裂的南美板块边界的最后一大块。从2013年7月到2014年4月发生地震时，他们沿该板块边界的这一部分识别出三个地震群，其中每个持续几个星期，地震的峰值震级不断增大。他们的结论是：这些地震群和它们的滑移瞬间反映了地震空白带的中央部分在逐渐变弱，这个过程帮助促成最终断裂。（doi: 10.1038/nature13677 & doi: 10.1038/nature13655）
胚胎中的造血干细胞
Haematopoietic stem cell induction by somite-derived endothelial cells controlled by meox1
本期Nature上发表的两篇论文，演示了体节(沿胚胎前-后轴心形成的由中胚层细胞构成的成对的聚集体)在脊椎动物发育期间在造血干细胞(HSCs)的生成中所起作用。Phong Dang Nguyen等人识别出一个以前不知道的体节腔室，被称为“endotome”，它通过提供内皮祖细胞来帮助胚胎背主动脉的形成。“endotome”的形成是由meox1的活性调控的，后者是含“同源盒”(homeobox)的一个转录因子。Isao Kobayashi 等人报告，HSCs的前体在它们的胚胎迁移过程中与体节直接接触，这种相互作用是接收必要的Notch信号所需的。他们识别出调控这种接触的两个粘附分子：由HSC 前体表达的Jam1a和由体节表达的Jam2a。（doi: 10.1038/nature13678 & doi: 10.1038/nature13740）