2014年07月03日《自然》杂志精选

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封面故事：穿“裤子”的原始鸟
New specimen of Archaeopteryx provides insights into the evolution of pennaceous feathers
无数长羽毛恐龙和早期鸟类的发现，让人们能够在更大的背景下来审视最早的鸟——“始祖鸟”。但这个类别的鸟仍然还有让人吃惊的地方。来自巴伐利亚的Solnhofen 石灰岩地层的一个新发现的材料(这仅仅是1861年以来发现的第11个材料或标本)显示，其全身都覆盖着大量羽毛。尤其值得注意的是，它的后腿上覆盖着像是羽毛“裤子”的东西。对该材料腿和尾上的羽毛分布所做的分析显示，有梗羽毛(我们所熟悉的现代鸟类身上的那种羽毛)很可能并不是为了飞行才形成的，它们也许是为了展示才形成的。（doi: 10.1038/nature13467）
革兰氏阴性细菌的膜结构
Structural basis for outer membrane lipopolysaccharide insertion
Structural basis for lipopolysaccharide insertion in the bacterial outer membrane
Haohao Dong等人和Shuai Qiao等人发表了分别来自细菌Salmonella typhimurium和Shigella flexneri的脂多糖运输蛋白LptD和LptE之间所形成的复合物的 X-射线晶体结构。这两篇论文报告了LptD–LptE复合物的一个独特的二蛋白plug-and-barrel架构，它显示了细胞壁脂多糖被输送和插入到革兰氏阴性细菌外膜的外小叶中去的机制。除了提供关于外膜生物生成的性质的新细节外，这项工作还将提供对以细菌外膜为目标的新抗生素策略的设计有用的数据，这种策略是在防治多药物抗性病原体的工作中非常需要的。（doi: 10.1038/nature13464 & doi: 10.1038/nature13484 & doi:10.1038/nature13508）详细报道 中国学者连发两篇《自然》论文 聚焦脂多糖
演化过程中趾头消失的机制
Patterning and post-patterning modes of evolutionary digit loss in mammals
Attenuated sensing of SHH by Ptch1 underlies evolution of bovine limbs
四足动物四肢的基本五趾结构在演化过程中以很多方式被改变过很多次，通常是通过趾头的渐进性消失被改变的。本期Nature上发表的两篇论文研究了造成哺乳动物趾头减少的发育变化。Javier Lopez-Rios等人研究的对象是牛，它们的第三趾和第四趾被改变形成了蹄子，第二趾和第五趾只留下了残迹，第一趾消失了。第一个“肢芽”被发现是在发育过程中渐进性消失的。编码“肢发育形态发生素”Sonic hedgehog (SHH)的一个受体的Ptch1基因，因一个Ptch1顺式调控模块(该模块在牛handplate发育过程中不再对分级的SHH信号传导做出反应)的演化改变而被上调。Kimberly Cooper 等人利用一系列不同的哺乳动物发现，“趾头消失”(digit loss)的机制在不同类型的动物中是不同的。在像跳鼠和骆驼这样相差如此之大的动物中，细胞死亡让新出现的腿中的组织离开剩余的趾头。在其他动物(如猪)中，“趾头消失”是由早先的腿(肢)模式形成事件协调的，细胞死亡数量并不增加。综合起来，这些发现展现了有蹄动物和啮齿类动物腿(肢)演化机制的显著可塑性，但也显示了一定程度的演化趋同。（doi: 10.1038/nature13496 & doi:10.1038/nature13289 & doi: 10.1038/nature13509）
癌症的一个抗药性机制
The sonic hedgehog factor GLI1 imparts drug resistance through inducible glucuronidation
这项研究报告了对“急性骨髓性白血病”的治疗措施所产生的一种抗药性，这种形式的抗药性是以前人们不知道的，同时还识别出能够恢复抗药性细胞的药物敏感性的一种药物。接受二期临床试验的患者，对用cytarabine (Ara-C)和一种较新的药物ribavirin所做的治疗反应良好，但随后对用这两种药物治疗便不再有反应。Katherine Borden及同事发现，这两种药物会被葡糖醛酸化，从而失去活性。抗药性肿瘤细胞含有高水平的GLI1，它是在 Sonic hedgehog信号传导中所涉及的一个因子，专门增加负责药物修饰的UGT1A 酶的生成。GLI1的抑制能克服抗药性，从而为消除一些患者的抗药性提供一个潜在的策略。（doi: 10.1038/nature13283）
Archease在RNA连接酶中的作用
Analysis of orthologous groups reveals archease and DDX1 as tRNA splicing factors
RTCB是人tRNA剪接连接酶的催化亚单元，它还含有几个蛋白(ASW、CGI-99、FAM98B和DDX1)，它们在tRNA剪接中的作用尚不清楚。Javier Martinez 及同事利用系统发生方法识别出另一种蛋白，即archease，它是连接酶充分显示活性所需的，并且能让该复合物发生多次周转。它与螺旋酶DDX1一起在形成一个共价键的RTCB–guanylate中间体中起一定作用。RNA连接酶在真核生物、古生菌和细菌的很多细胞过程中是必不可少的，在这项新发现之前archease是在从古生菌到人类表现出极端保守性的少数几种尚未被表征的蛋白之一。（doi: 10.1038/nature13284）
治疗糖尿病的一种另类方法
Anti-diabetic activity of insulin-degrading enzyme inhibitors mediated by multiple hormones
2-型糖尿病的成熟治疗方法包括能增加胰岛素生物合成和分泌或提高胰岛素敏感度的药物。理论上，内源性胰岛素降解的抑制也会有疗效，但尽管锌金属蛋白酶“胰岛素降解酶”(IDE)已被发现是一个糖尿病易感基因的产物，尽管经过了几十年的研究，IDE活性与葡萄糖平衡之间的关系此前却仍不清楚。在这篇论文中，David Liu及同事报告了第一个生理活性IDE抑制药物，它是一个有20个成分的大环，与远离该酶的催化点的一个“结合袋”(binding pocket)结合。用这种抑制药物对瘦小鼠和胖小鼠所做处理显示，IDE不仅调控胰岛素的丰度和信号传导，而且调控胰高血糖素(glucagon)和胰淀素(amylin)的丰度和信号传导。用这种新型抑制药物进行急性IDE抑制，会导致葡萄糖耐受水平的实质性提高。这项工作显示了IDE作为抗糖尿病治疗药物一个新目标的潜力。（doi: 10.1038/nature13297）详细报道 Nature：可治疗2型糖尿病的抑制剂化合物
以先天免疫系统为目标来治疗肺结核
Host-directed therapy of tuberculosis based on interleukin-1 and type I interferon crosstalk
继能抵抗多种药物的结核分枝杆菌的传播以及由HIV的流行所造成的并发症出现之后，肺结核正在重新成为对公共卫生的一大威胁，而目前仍没有在全球范围内都有效的疫苗。现在，美国各地以及巴西、中国和印度等国的实验室之间所进行的一项合作研究项目，研究出了一个免疫治疗方法，它通过对细胞因子干扰素(在活动性肺结核中过量存在)和白介素-1(被认为有保护作用)的操纵来针对一个小鼠肺结核模型中的先天免疫系统进行治疗。Katrin Mayer-Barber及同事发现，这些细胞因子是在功能上通过“类二十烷酸”相联系的。这项工作是对以寄主“类二十烷酸”网络为目标的治疗方法的一个概念证明，同时也为传统化疗提供了可行的替代方案。（doi: 10.1038/nature13489 & doi: 10.1038/nature13512）
三黑洞系统中的“紧密对”
A close-pair binary in a distant triple supermassive black hole system
一个三超大质量黑洞系统在一个遥远(红移值z = 0.39)星系中的发现，为观测可能是由星系合并所造成的结果提供了一个难得的机会。在四个已知的三黑洞系统中，一对黑洞之间的最小距离是2.4千秒差距，但新发现的这个三黑洞系统包括一个相隔大约140秒差距的“紧密对”(tight pair)。作者发现，该“紧密对”的存在，在由这些黑洞产生的大规模射电喷射流的性质上留下了烙印，从而为无需进行分辨率极高的观测工作来搜寻其他“紧密对”提供了一个有用的途径。这项研究调查了六个候选星系，这个“命中率”表明“紧密对”要比过去所认为的更普遍。“紧密对”双星是引力波研究的有用目标，所以建立一种寻找它们的高效方法以及有更多它们存在的前景，应能激发人们对预测引力波强度的研究工作的兴趣，并能帮助人们最终探测到它们。（doi: 10.1038/nature13454 & doi: 10.1038/nature13511）
关于非线性光学材料的一个新视角
Giant nonlinear response from plasmonic metasurfaces coupled to intersubband transitions
“多量子阱半导体异质结构”已经通过人工方式生成，它们能产生有用的非线性光反应，远远超过传统非线性光学材料所产生的反应。但它们的应用范围受到几何限制，因为它们要求入射光垂直于半导体层被偏振。现在，Jongwon Lee等人通过将一个等离子激元元表面耦合到半导体异质结构上发现，这种几何限制可以被除去，从而消除了这些非线性光学元件在使用上所受到的取向限制。（doi: 10.1038/nature13455）