[期刊] 本週 nature 080529

看板Medicine (醫學生物)作者HIbaby (燃燒吧! 嗨~北鼻!)時間16年前 (2008/05/29 17:50)推噓0(0推 0噓 0→)

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=================================== Nature 453: 7195 29 May 2008 =================================== [自然要覽] （選自英國Nature雜誌，2008年5月29日出版）封面故事：細菌為什麼會與人共存？ A microbial symbiosis factor prevents intestinal inflammatory disease 為什麼哺乳動物身上會有大量共生細菌生存？這些細菌又是怎樣到牠們身上去的？微生物學家正在開始了解這些問題。但是，將有益細菌與有害細菌區分開來的是什麼仍然不大清楚。2005年，研究表明，小腸菌Bacteroides fragilis對哺乳動物免疫系統有深遠影響，這種影響歸於一個分子，即莢膜“多糖體-A”（PSA）。現在，B. fragilis PSA 被發現能夠在一個涉及可產生T-細胞的白介素-10的過程中保護動物不患細菌性和化學性結腸炎。這表明，B. fragilis通過抑制小腸炎症反應來幫助維持人體健康，共生因子也許能為尋找新療法提供一個途徑。本期封面圖片（Tom DiCesere, Sarkis Mazmanian & Dennis Kasper）所示為肌動蛋白niof菌及其在人小腸中的共生因子（Article p. 620; News & Views）。這個領域的工作正在得到以確定人體微生物環境性質及確定它在健康與疾病中所起作用為目的的幾大研究項目的推動，其中包括“人類微生物組項目”（Human Microbiome Project）。在News Features文章中，Asher Mullard（p. 578）對不同的研究方法進行了分析；Apoorva Mandavilli（p. 581）報告了在小腸移植後從頭開始觀察腸道被細菌占據的一個難得機會。瘧疾寄生蟲的性別分配（Sex and the malaria parasite） Sex ratio adjustment and kin discrimination in malaria parasites 瘧疾寄生蟲在其能夠傳播到其載體之前需要先進行有性生殖，儘管人們對阻斷其傳播的方式進行了大量研究，但對牠們的生殖策略卻知之甚少。Reece等人利用新穎的實驗方法發現，以前被用來解釋瘧疾寄生蟲性別比例時有爭議的性別分配理論所採用的假設事實上是正確的。正如這一演化理論所預測的，夏氏瘧原蟲（Plasmodium chabaudi）因不相關同種的存在而調整其性別分配。通過這種親緣辨別，牠們來評估其感染的遺傳多樣性，同時根據環境條件來調整其行為。（Article p. 609; News & Views）流感病毒的起源（A tropical origin for flu virus） The genomic and epidemiological dynamics of human influenza A virus 目前正在美國進行的關於流感疫苗菌種選擇的辯論，凸顯了我們需要從流行病學角度來了解流感病毒。對從世界各地分離出的超過1,300種流感病毒-A的基因組序列所做的一項分析表明，它的演化是以經常的基因重整（reassortment）和偶爾的強烈選擇相結合為特點的。在流行病學層面上，H3N2 和 H1N1病毒亞型所表現出的動態讓我們看到了這樣一個生態模型：在該模型中，新的抗原變體週期性地從一個持久存在的流感庫（這個庫有可能在熱帶地區）中演變出來，進入位於溫帶地區的“sink populations”中。（Article p. 615）磁星被証實與巨大恆星相關（Magnetars: Ring of fire） An infrared ring around the magnetar SGR 1900+14 磁星是旋轉的中子星，其磁場至少比“正常”射電脈衝星的磁場強一個數量級。目前已知的磁星只有大約12顆，而牠們的演化歷史尚未充分確定。間接證據將牠們與一些非常巨大的恆星聯系了起來，說明後者可能是其前身，而現在，在磁星SGR 1900+14（一個軟伽馬射線復發源）周圍一個紅外環或殼的發現証實了這種聯系。“斯皮策”天文望遠鏡的觀測結果與在磁星環境中存在一個無塵埃的空腔的判斷相一致（這個空腔可能是由 1998年8月由該發射源所發射出的巨大耀斑產生的），這表明它很可能與一個由巨大恆星組成的星團有關。（Letter p. 626）球體包裝問題新解（Jammed matter: Mathematics of the spheres） A phase diagram for jammed matter 尋找用球體填滿一個容器的最有效方式的命題，是最古老的數學命題之一。除了其本身所具有的趣味性之外，這個問題在顆粒處理、水果包裝、膠體行為等各種不同的體系中以及在活細胞中都有實用意義。實驗表明，包裝球體的最松散的方式（隨機松散包裝）所產生的密度大約為55%，而最緊湊的方式（隨機緊密包裝）所產生的最大密度約為 64%。這些數值看起來似乎是準確無誤的，但對牠們尚未有物理上的解釋。現在， Chaoming Song等人通過分析發現，球體實際上併不能在三維上超過實驗所發現的63.4% 的包裝密度上限。這個上限來自緊密狀態的一個統計結果，在這些狀態中，隨機緊密包裝可被定義為緊密物質體系的基態。這些結果最終導致了一個關於緊密物質的一個相圖，該相圖為球體包裝問題提供了一個統一的視角。（Letter p. 629）量子相變的實驗演示（Quantum dots: Phase transition in a single molecule） Quantum phase transition in a single-molecule quantum dot 高溫超導體等強相關電子體系的很多有趣性質，被認為是由量子臨界性決定的，它迫使一個體系在兩個不同的、相互競爭的基態之間變化，通常涉及一個零溫度磁相變。現在，Roch等人在一個納米尺度的裝置（該裝置由一個處在兩個電極之間的C60量子點組成）中演示了這種量子相變的一個有趣例子。該量子點在“Kondo regime”中被操作，由一個門電壓的調諧所誘導的量子相變由兩種不同類型的電子自旋狀態（分別為 singlet和triplet）在該量子點上的交叉組成。該量子點與金屬觸點之間的強電子耦合，為觀察量子臨界行為提供了必要的強電子關聯。本文作者們認為，他們的工作也許能為分子自旋電子裝置的控制和調諧提供新的方向。（Letter p. 633）提高二氧化鈦單晶高活性表面數量的方法（Surface activation: Changing facets） Anatase TiO2 single crystals with a large percentage of reactive facets 具有高活性表面的二氧化鈦單晶有希望用於能源及環境應用中。遺憾的是，高活性表面由於表面能的減少在晶體生長過程中往往會消失。因此，大多數現有的八面石（銳鈦礦，二氧化鈦的一種天然出現的晶體形式）樣品以熱力學上穩定的{101}表面為主（超過90%），而不是以更活潑的類型{001}為主。Hua Gui Yang等人利用氫氟酸來處理八面石二氧化鈦，以改變這種狀況。根據理論預測，他們合成了含有47%活性{001}表面的統一的八面石二氧化鈦單晶。這項工作也許能為非金屬原子作為表面控制試劑的更普遍的應用舖平道路。（Letter p. 638）地球從“雪球”狀態恢復的機制（Snowball Earth: Exit strategy） Snowball Earth termination by destabilization of equatorial permafrost methane clathrate 從距今大約6.35億年前的馬林諾“雪球”冰期恢復，是地球上已知所發生的最嚴重的氣候變化事件之一。解釋冰川消退的突然性的假設包括冰反照率反饋、後冰期海洋翻騰過程中深海氣體外洩、或甲烷水合物的去穩定化。現在，Martin Kennedy及其同事報告了迄今在海洋沉積物中所測到的範圍最大的氧同位素值，這些沉積物在一個薄的碳酸鹽間層之下的馬林諾冰消期沉積物的甲烷滲出層中，被認為記錄了在後冰期海洋表面上昇過程中廣泛的海洋碳酸鹽沉降情況。這些數值的範圍之大很可能是來自降水的冰層與在一個包合物場被冰川融水沖刷和去穩定過程中來自流體的包合物之間發生混合的結果。他們的發現表明，從低緯度永久凍土包合物中釋放出來的甲烷，對冰川消退及氣候變暖來說起一個觸發因素和/或強正反饋的作用。（Letter p. 642）上世紀的全球海洋表面溫度記錄仍存在儀器偏差（Climate change: Adjusting the temperature） A large discontinuity in the mid-twentieth century in observed global-mean surface temperature 過去一個世紀全球海洋表面溫度的記錄，為全球變暖提供了關鍵證據，人們對其也進行了非常仔細的分析，以期區分由人為因素造成的氣候變化與自然發生的氣候變化。人們曾假設，這個記錄現在基本上沒有未曾校正過的實質性的儀器偏差。但由來自世界上四大氣候研究機構的研究人員所組成的一個研究小組認為，事實併不是這樣的。他們從這個記錄中發現了一個顯著的不連續性——1945年的全球海洋表面溫度有大約0.3 ╳C的突降，這個突降與用來收集該數據的船載儀器所發生的一個顯著變化巧合。該不連續性與長達一個世紀之久的溫度上昇趨勢的40%一樣大，所以對其進行校正很有可能實質性改變整個記錄及對該記錄的解讀。（Letter p. 646; News & Views）關於脊椎動物胎生場景的已知最古老記錄（Vertebrate evolution: Live birth in the Devonian） Live birth in the Devonian period 現已絕滅的盾皮魚曾是一個種類繁多的魚類類群，被認為是已知最原始的有顎脊椎動物。然而，如果說牠們還能夠生育後代的話，牠們就不是很原始。在澳大利亞晚泥盆紀 Gogo組的所發現的一個引人注目的化石（距今大約3.8億年前），代表著盾皮魚的一個新種，是在生育過程中被作為化石保存下來的。一個很大的胚胎通過一個已經礦化的臍帶殘體與成年個體連接在一起。這是已知最老的脊椎動物胎生場景記錄，其生殖生物學特徵與一些現代鯊魚和鷂魚具有可比性。（Letter p. 650）海洋殼層中有豐富而多樣的生物（Life under the ocean waves） Abundance and diversity of microbial life in ocean crust 海洋中有豐富的生物，其表面充滿著浮游植物，而海床上則有底棲捕食者。即使在海床下面似乎也有生物。近年來，來自幾個方面的證據表明，在海洋的玄武巖殼層內和殼層上可能有豐富的微生物；而且在理論上，玄武巖改變反應有可能為“化學無機自營養” （chemolithoautotrophic）生長提供充足能量。現在，對兩個地點的海床洋殼所做的一次調查顯示，微生物豐富程度和多樣性程度之大都出乎意料。這個裸巖基質中的微生物主要為細菌。令人吃驚的是，海洋殼層中的細菌多樣性與陸地土壤中的細菌多樣性竟然差不多。（Letter p. 653）與脂滴形成及利用有關的基因（Cellular lipids: Trouble in store） Functional genomic screen reveals genes involved in lipid-droplet formation and utilization 脂滴見於幾乎所有真核細胞中，含有如三酸甘油脂和固醇酯等中性類脂。目前，人們對類脂存儲的細胞生物學興趣大增，這主要是由於這些過程在肥胖及相關代謝疾病中所起的中心作用。Guo等人對果蠅細胞進行了一次整個基因組範圍內的RNA干涉篩選，發現了在脂滴形成及利用中所涉及的基因。所有基因中大約15%參與了這一過程。（Letter p. 657）磷酯﹛肌醇3-激﹛的p110 α-異形體的作用（Phosphoinositide 3-kinase: Role of the p110alpha isoform） Angiogenesis selectively requires the p110 isoform of PI3K to control endothelial cell migration 磷酯﹛肌醇3-激﹛的p110 α-異形體被發現在正常及病理性血管形成中扮演一個關鍵角色。尤其是，它是調控VEGF受體激發下游的內皮細胞遷移所需要的，在RhoA的上游發揮作用。這一發現表明，p110α-選擇性抑制因子，除了牠們在抑制癌細胞增殖中所起的直接作用外，還能影響腫瘤中病理性的血管形成。（Letter p. 662）有效生成高親和力人體單克隆抗體的新方法（Moncoclonal antibodies: A production boost） Rapid cloning of high-affinity human monoclonal antibodies against influenza virus 抗體療法的應用受到限制的部分原因是，生成完全屬於人體的單克隆抗體非常困難。現在，通過識別人體免疫系統對某種特定病原體產生反應的時間窗口，Wrammert等人研究出一種有效生成高親和力人體單克隆抗體的新方法。在接受針對流感病毒的增強免疫接種的個體中，血液中流感特定的IgG+抗體分泌細胞的數量在接種之後一周達到峰值，佔全部外周B-細胞的大約6%。通過在這個時間窗口內收穫B-細胞，就有可能產生超過50個人體單克隆抗體，牠們與三個具有高親和力的目標流感病毒毒株結合在一起。整個過程所需時間不到一個月，要比傳統單克隆生成方法快得多。該方法可應用於任何已有疫苗的傳染病。（Letter p. 667）登革病毒能與C-型凝集素CLEC45A相互作用（Dengue virus: Reading the signals） CLEC5A is critical for dengue-virus-induced lethal disease 登革出血熱由感染了登革病毒的蚊子的叮咬傳播，每年感染5000多萬人，造成大約2萬人死亡，但目前還沒有針對該病毒的疫苗或療法。對被該病毒作為目標的宿主蛋白以及負責控制炎症反應及抗病毒免疫的信號通道的識別，是制定治療方法所必需的。 Szu-Ting Chen等人發現，登革病毒能與C-型凝集素CLEC45A發生相互作用，因而朝著這個目標邁進了一步。這種相互作用能夠促進“促炎細胞因子”（pro-inflammatory cytokines）的生成，在一個小鼠模型中有助於致命疾病的形成。（Letter p. 672）來自人體細胞的第二種SSB（DNA damage: More protection for ssDNA） Single-stranded DNA-binding protein hSSB1 is critical for genomic stability 一個細胞中的單鏈DNA非常容易降解，所以細胞通過用單鏈DNA結合蛋白（SSBs）將單鏈 DNA覆蓋的辦法，來將其與核酸﹛屏蔽開來。在真核細胞中，標準的SSB是一個異三聚體，被稱為RPA。在這項研究工作中，Khanna及其同事發現了來自人體細胞的第二種 SSB，他們將其稱為 hSSB1。與RPA不同的是，hSSB1是一個單一蛋白，其主要功能似乎是在細胞對DNA損傷的反應中。（Letter p. 677） DNA損傷修復的機制（DNA repair: Mobilizing chromatin factors） HP1-β mobilization promotes chromatin changes that initiate the DNA damage response 對染色體DNA斷裂的已知最早的反應是組蛋白H2AX的磷酸化。現在，Ayoub等人識別出能夠促進這一磷酸化步驟的染色質中的一個動態變化。DNA的斷裂迅速使染色質因子 HP1beta動員起來，而且通過一個涉及由酪蛋白激﹛-2完成的磷酸化步驟的一個以前沒有被識別出來的信號級聯，H2AX被磷酸化，DNA損傷修復反應得以進行。（Letter p. 682） -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 133.11.70.111