Nature2008年1月31日中文要览
封面故事：DNA碱基对引导结晶的思想被付诸实践DNA-programmable nanoparticle crystallization / DNA-guided crystallization
of colloidal nanoparticles
DNA碱基对可以引导有用材料结晶的思想，对纳米技术专家来说是一个很有诱惑力的思
想。现在，在首次发现与纳米颗粒相结合的DNA可以影响它们聚合10年之后，两个研究
小组已将这一概念付诸实践。Park等人发现，结合到金纳米颗粒上的DNA分子以及用来
连接它们的DNA分子能够被选择用来确保这些纳米颗粒自组装进面心（face-centred）
立方体或体心（body-centred）立方体晶体中。由Cole Krumbholz提供的封面图片是后
者的一个特写画面。（Letter p. 553）Nykypanchuk等人识别出了DNA的设计要求和结
晶条件，它们允许可逆地形成体心立方体晶体，其中纳米颗粒仅仅占据几个百分比的晶
格体积。（Letter p. 549）正如在News & Views文章中所讨论的那样，这些进展也许
使得创造有序的、可调节的3D纳米结构成为可能，这种结构适用于光子和磁应用、生物
医学传感、以及信息或能量存储。
关于胚胎分裂转录控制信息的新算法（Embryonic development: Expression patterns
predicted）
Predicting expression patterns from regulatory sequence in Drosophila
segmentation
对发育生物学家来说，果蝇胚胎分裂是研究身体成形的标准模型。这是一个被研究得很
透彻的体系，但仍然缺乏信息的一个领域是转录控制，即在精确的时间和地点建立复杂
表达模式的机制。本期Nature上描述的一个新的计算框架在填补这一空白方面取得了很
大进展。该算法将关键转录因子的DNA结合特性和表达水平作为输入，并预测了任何给
定的cis-调控序列在沿胚胎前-后轴上的每个空间位置都会产生的表达水平。该算法具
有普遍适用性，所以也许可证明对很多其他的蛋白-DNA相互作用体系也是有用的。
（Article p. 535）
宇宙加速膨胀与暗能量（Cosmology: A glimpse of dark energy）
A test of the nature of cosmic acceleration using galaxy redshift
distortions
宇宙学家能够通过观测遥远的超新星做出宇宙正在经历一个加速膨胀阶段的判断，但造
成这种现象的物理原因仍是一个谜。人们比较容易接受的解释要求大量“暗能量”，分
布在整个宇宙中，通过引力排斥迫使宇宙发生膨胀。对数以千计暗淡星系的红移畸变所
做的一项新的研究，为了解暗能量诱导的宇宙加速膨胀的性质提供了线索。在一个红移
值z = 0.8处发生的畸变与低质量密度和平坦几何的标准宇宙常数模型相一致。当前的
误差太大，不能对关于宇宙加速膨胀的不同起源进行区分，但下一代星系调查（比当前
的调查更强大、观测距离更远）应能为暗能量的性质提供严格得多的限制条件。
（Letter p. 541; News & Views）
简单、纯净的化合物也能发生“准同型”相变（Piezoelectrics: Keep it simple）
Origin of morphotropic phase boundaries in ferroelectrics
向一种压电材料施加机械力能产生一个电压；反过来，施加一个电压也会产生一个力。
物理性质的这种结合有很多应用，主要是用来产生超声。最大的机电反应倾向于出现在
高度复杂的材料中，而人们所期望得到的性能则往往会在当与一种“准同型”相变（一
种通常与组成变化相联系的突然的结构变化）相关时才会达到最大程度。Muhtar Ahart
等人发现，在高压下，一个类似的相变也能出现在一种简单的、纯净的化合物中。该化
合物是原型铁电材料钛酸铅，它能产生一个比任何已知的机电反应都大的机电反应。所
以，也许有可能通过化学方法根据环境压力对这些效应进行微调，这将有可能降低高性
能压电材料的成本和增强它们的可用性。（Letter p. 545）
大西洋飓风活动增加与海洋表面温度上升之间的定量关系（Atlantic hurricanes: A
balance of powers）
Large contribution of sea surface warming to recent increase in Atlantic
hurricane activity
最近特别活跃的大西洋飓风活动被广泛认为部分是由于海洋表面温度上升，但在多大程
度上与此有关却不知道。Mark Saunders和Adam Lea利用基于两个环境变量——局部海
洋表面温度和一个大气风场——的一个统计模型，对这一因素对热带北大西洋、加勒比
海和墨西哥湾中风暴形成的贡献进行了量化。他们得出结论认为，局部海洋变暖在1996
年和2005年间造成飓风活动增加的大约40%。这一分析并未说明温室气体诱导的变暖是
否对飓风活动增加做出了贡献，也未说明飓风活动将怎样对未来气候变化做出反应，但
气候模型能够重现所观测到的飓风活动与海洋表面温度之间关系的能力，将成为评估这
样的模型是否有可能为大西洋飓风活动未来变化提供可靠预测的一个有用的手段。
（Letter p. 557）
大型消减带地震影响海洋板块内应力及地震活动的实证（Subduction zone
earthquakes: Danger in numbers）
A great earthquake doublet and seismic stress transfer cycle in the central
Kuril islands
千岛群岛（因日-俄之间主权之争经常出现在新闻中的太平洋群岛）附近最近发生的两
次大地震，极富戏剧性地说明了大型消减带地震能够影响消减的海洋板块本身之内的应
力及地震活动的过程。在2006年11月15日，一次8.3级的地震使深度较浅的板块边界断
裂，在这个边界上，太平洋板块向千岛群岛中央弧形结构下面下潜。在几分钟内，板块
内伸张型地震发生在千岛海沟朝向海洋方向的外层上升区域。然后，在2007年1月13
日，一次8.1级的地震使通过太平洋板块靠上部分延伸的一个正常断层发生断裂，从而
产生人们所记录到的最大的浅层伸张型地震之一。（Letter p. 561）
“环境性别决定”假设得到证实（Sex allocation: Testing the temperature）
The adaptive significance of temperature-dependent sex determination in a
reptile
在哺乳动物和鸟类中，性别是在受精时由基因型决定的。但很多爬行动物并不是在生命
之初就决定了性别，而是通过与环境的相互作用（一般是在温度方面）来决定一个个体
的性别。30年前，Eric Charnov和James Bull（Nature 266, 828-830; 1977）猜测，
“环境性别决定”一说如果能够证明不同温度体系能使每个性别产生最大生殖适应性的
话，将是自然选择所偏爱的方式。此前，这一观点没有得到证实，部分是由于设计一个
“对比实验”存在困难（在这样一个实验中，“错误”的性别可在一个给定的温度下产
生）。荷尔蒙处理曾被用来克服这一困难，现在Daniel Warner 和 Rick Shine利用一
种寿命很短的澳大利亚蜥蜴证实，Charnov/Bull模型是正确的。（Letter p. 566;
News & Views）
线虫也有类似睡眠的行为（The nature of sleep: Sleeping with the worms）
Lethargus is a Caenorhabditis elegans sleep-like state
睡眠研究因线虫（Caenorhabditis elegans）的一个睡眠一样的状态的发现而进入了一
个陌生领域。睡眠对大多数动物都是至关重要的，但为什么是这样的却基本上不为人们
所知。线虫身上新发现的静止行为状态（被称为“昏睡状态”）与对哺乳动物所定义的
睡眠、也与时间更晚的、对果蝇所定义的睡眠有很多相似之处。“昏睡状态”是由一个
环状GMP信号通道调控的，这是该机制首次被与睡眠联系起来，但很可能并不是最后一
次，因为果蝇也保留了一个类似的通道。（Letter p. 569）
NLR蛋白NLRX1的功能（Immunology: Mitochondrial matters）
NLRX1 is a regulator of mitochondrial antiviral immunity
胞质RIG-一样的解旋酶是病毒RNA的传感器。它们通过线粒体连接蛋白
MAVS/Cardif/IPS-1/Visa产生信号，来激发IRF3并诱导I-型干扰素生产。本文表明，被
称为NLRX1的NLR蛋白家族的一个成员是该通道的一个负调控因子，通过抑制该病毒传感
器与MAVS连接蛋白之间的相互作用发挥功能。（Letter p. 573）
AMPK在缺血状态下保护心脏的机制（Heart disease: The heart under stress）
Macrophage migration inhibitory factor stimulates AMP-activated protein
kinase in the ischaemic heart
AMPK（AMP激活的蛋白激酶）是很多生物过程的一个主调控因子，是糖尿病、癌症、动
脉粥样硬化和缺血性心脏病等多种疾病的一个潜在药物作用目标。在缺血性心脏中，
AMPK通过促进葡萄糖吸收来保护组织不受损伤和不发生自杀性死亡。一项新的研究表
明，AMPK是被炎性细胞因子MIF（巨噬细胞迁移抑制因子）激发的，后者由心脏在缺血
压力下释放。这一结果为了解细胞压力响应的性质提供了线索，也表明低MIF水平是冠
状动脉疾病患者的一个潜在风险标志。（Letter p. 578）
DBC1被发现是SIRT1的一个负调控因子（Ageing and cancer: BDC1 regulates SIRT1）
DBC1 is a negative regulator of SIRT1 / Negative regulation of the
deacetylase SIRT1 by DBC1
去乙酰基酶SIRT1（Sir2蛋白的哺乳动物版本，在决定酵母寿命中扮演关键角色）已被
发现与各种不同的细胞功能有关，还可能与肿瘤形成及衰老有关。调控SIRT1的因子并
不是很清楚，但现在两个研究小组报告，肿瘤抑制因子DBC1是SIRT1的一个负调控因
子。通过抑制SIRT1，DBC1促进肿瘤抑制因子p53发生更多乙酰化反应，并促使人类细胞
中发生由p53诱导的自杀。（Letters pp. 583, 587）
关于M2质子通道的结构研究（Influenza virus: Changing channels）
Structure and mechanism of the M2 proton channel of influenza A virus /
Structural basis for the function and inhibition of an influenza virus
proton channel
直到最近，由pH-门控的流感A-病毒M2还能被基于amantadane的抗病毒药物有效地作为
治疗目标，但对这些药物的抗药性现在也广泛出现了。现在，两个研究小组发表了关于
M2质子通道的结构研究。Jason Schnell 和 James Chou通过NMR光谱在与rimantadine
所形成的复合物中确定了M2一个含有38个残迹的片段的结构。（Letter p. 591）
Stouffer等人利用X-射线衍射在有amantadine和没有 amantadine两种情况下确定了M2
一个含有25个残迹的片段的结构。（Letter p. 596）令人吃惊的是，他们获得的结构
反映了两个很不相同的机制，该药物通过这两个机制来抑制这一通道。他们所提出的机
制由Christopher Miller在一篇配发的News & Views文章中进行了讨论。
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