2014年11月20日《自然》杂志精选

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封面故事：“Mouse ENCODE Consortium”联合项目组的4篇论文
小鼠是生物医学研究中最好的模型生物。为了获得关于共同的和物种特定性的转录和细胞调控程序的更多信息，名为“Mouse ENCODE Consortium”的联合项目组在各种不同细胞和组织类型中对整个小鼠基因组内的转录、DNase I超敏性、转录因子结合、染色质修饰和复制域进行了分析标绘。这些发现被与人类的相应数据进行比较，从而证实在新注解的潜在功能序列中存在很大程度上的保守性，也揭示了在转录调控、染色质状态和高层次染色质组织中所涉及的其他序列的显著差异。这些数据和对它们所做的分析为研究哺乳动物生物学和人类疾病的机制提供了一个宝贵的资源。本期Nature发表了4篇来自该项目组的论文，另外在一篇News & Views文章中Piero Carninci 还对该项目组所获得的数据集将会怎样帮助我们了解人类生物学及生物医学问题进行了分析。封面: Kelly Krause/ Nature。（doi: 10.1038/nature13992 & doi: 10.1038/515346a & doi: 10.1038/nature13972 & doi: 10.1038/nature13985 & doi: 10.1038/nature13986）
由RNA控制的DNA修复
如其名称所示，通过同源重组进行的DNA修复一般被认为发生在两个DNA分子之间。然而，研究工作已经证明，RNA也可用在人造环境中。Francesca Storici及同事现在发现，内源RNA转录体能介导与酵母染色体DNA的重组。这一结果说明，遗传信息在细胞中从RNA向DNA的直接流动也许要比我们过去所认为的普遍得多，而且因为细胞核中的RNA水平非常高，所以这些结果也许会让我们对修复的可塑性和基因组不稳定性的机制有新的认识。（doi: 10.1038/nature13682）
针对Ral GTPase的小分子抑制剂
通过Ras GTPase通道进行的信号传导在癌症中经常过度活跃，Ras通道的组成部分作为潜在癌症治疗目标也正在受到广泛研究。在这项研究中，Dan Theodorescu及同事采用一个基于结构的方法发现了能够选择性地以 Ral GTPase (Ras信号传导的一个重要下游中介物)为目标的小分子抑制剂。这些抑制剂在Ral的不活跃状态与其结合，在细胞分析中和在小鼠中通过生化方式得到了表征。这些第一代抑制剂将是阐释Ras信号传导的宝贵工具，也将是朝着开发用于癌症治疗的Ral特异性药物的方向所迈出的一步。（doi: 10.1038/nature13713）
疟疾入侵蛋白的结构
每种疟原虫都含有至少一种“网状细胞结合蛋白同源物”(RH)蛋白，该蛋白与“红细胞结合蛋白”(erythrocyte binding-like protein)一起在红细胞入侵(疟原虫生命周期中的一个关键步骤)中起一定作用。镰刀形疟原虫的“网状细胞结合蛋白同源物-5”(PfRH5)与红细胞表面蛋白basigin发生相互作用，并且已被认为是一个有希望的疫苗候选物。在这篇论文中，Matthew Higgins 及同事描述了与basigin、同时也与抑制性抗体形成复合物的PfRH5的晶体结构。该结构显示了具有风筝样架构的一个折叠，在一个端部有供basigin和抗体使用的结合点。（doi: 10.1038/nature13715）
在无序中建立有序
近几十年来，”共轭聚合物“受到关注。它们是以共价键结合的有机大分子，含有骨架结构，结合了塑料材料的柔韧性和可加工型以及半导体材料的电学特性。但高分子材料在天然状态下趋于无序，而这种无序最终限制了其电子性能。Deepak Venkates及其同事发现一些性能较好的共轭聚合物尽管微观结构处在无定形状态，但它们的电子特性实际上与有序状态相似。借助计算机模拟，作者找到了这种意外”非无序“特性的分子起源，并提出了如何将其设计到其他共轭聚合物体系中的方法。（doi: 10.1038/nature13854）
一种“左右逢源”的核酶
人们普遍假设，同手性是对生命的一个要求，生物大分子必须是同样的立体化学手性才能高效地发生相互作用。通过与Leslie Orgel 和其他人合作，Gerald Joyce在1984年对这一思想进行了延伸，提出同手性也可能是生命起源所必需的，因为RNA模板化的多聚反应很容易在同手性系统中发生，但在外消旋混合物中则会受到影响。现在，Joyce及本文共同作者Jonathan Sczepanski发现，相反手性的RNA能够一起合作。他们设计出一种d-RNA酶，这种酶能催化L-RNA在一个L-RNA模板上 的多聚反应，反之亦然。这种核酶的催化效能足以使其能够通过将11个作为组成成分的寡核苷酸连接起来合成其自己的对映异构体。该核酶被认为通过第三接触点而不是通过沃森-克里克碱基对与其基质发生相互作用。这一出乎意料的发现将为关于生命是怎样在一个“RNA世界”中出现的观点增添一个新的维度。（doi: 10.1038/nature13900 & doi: 10.1038/nature13935）
琥珀酸盐在缺血性心脏病中所起作用
在对缺血性心脏所做的这项代谢组学研究中，Michael Murphy及同事识别出驱动活性氧簇的生成、对“缺血再灌注损伤”有贡献的一种代谢物。他们发现，琥珀酸盐在几种组织中是缺血的一个保守的代谢特征。琥珀酸盐因名为“琥珀酸脱氢酶”的酶的逆转而在缺血过程中积累。在再灌注时，积累的琥珀酸盐被迅速氧化，通过“线粒体复合物-I”上的反向电子传输驱动活性氧簇的生成。琥珀酸盐积累的药物阻断在心脏病发作和中风的小鼠模型中会改善“缺血再灌注损伤”的状况。（doi: 10.1038/nature13909 & doi: 10.1038/nature13941）
植物的一个双时钟系统
生物时钟系统帮助很多生物使其生理活动适应每天的和季节性的环境变化。对哺乳动物来说，时钟系统有双重性质：“视交叉上核”中的一组脑神经元起中央主导性时钟的作用，调控周围组织中的局部时钟。相比之下，人们长期以为，植物节律在所有细胞中都是相等的。现在，Motomu Endo等人提供的证据证明，植物也有一个双重时钟系统。通过利用两个新的多功能方法对拟南芥叶子组织进行详细分析，作者发现，在维管组织内，时钟具有与在其他组织内截然不同的特点，而且维管时钟也影响其他组织内的时钟调控。（doi: 10.1038/nature13919 & doi: 10.1038/nature13936）
农业发展会增加大气二氧化碳的季节性变化
大气二氧化碳记录显示了反应陆地植被二氧化碳吸收情况季节性变化的一个季节性周期。过去50年这一季节性周期幅度的增加目前还无法完全得到解释。现在，两个小组报告，农业的集约化可能是大气二氧化碳季节幅度增加的一个关键贡献因素。Ning Zeng等人利用VEGAS陆地生物圈模型显示，中纬度农业生产力的增强，为1961 年到2010年间全球净表面碳流量幅度的增加做出了45%的贡献，相比之下来自气候变化的贡献为29%，来自二氧化碳施肥作用的贡献为26%。Josh Gray等人利用来自联合国粮农组织的作物生产统计数字和碳会计模型显示，大气二氧化碳季节性中所观测到的变化的多达1/4可以由作物生产力的提高得到解释，其中玉米、小麦、水稻和大豆是主要贡献因素。这些研究将有助于更好了解全球碳循环，也显示了人类行动正在改变生物圈-大气层的大规模相互作用的程度。（doi: 10.1038/nature13893 & doi: 10.1038/515351a & doi: 10.1038/nature13957）
新型2D纳米材料的新颖性质
二维材料会具有与三维材料明显不同的性质，这个现象长期以来都受到深入研究。在这篇论文中， Beatriz Noheda及同事通过建立用于二维材料合成的一条不同寻常的路径(这条路径能够产生独特的化学环境和新颖的功能——在该研究中这种新颖功能就是一种复合氧化物中的磁性)，从而将这个概念提升到了一个新层次。作者以取向附生方式在钛酸锶上生长亚锰酸铽，并通过应变工程在铁电畴壁内产生了与材料其余部分截然不同的化学性质和磁性质。铁电畴壁充当纳米尺度的化学反应器，以促进具有异常化学性质和磁性质的相的形成。这一方法应当可以应用于其他复合氧化物，从而获得可应用于纳米电子和自旋电子系统的新型纳米材料。（doi: 10.1038/nature13918 & doi: 10.1038/515348a）

出处：http://www.bio360.net/news/show/12290.htm