[【综合】] Nature2008年4月3日中文要览

封面故事： 核糖体在蛋白合成过程中所经历步骤的首次实时观测
Following translation by single ribosomes one codon at a time
晶体学和低温电子显微镜领域的最新进展，增进了我们目前对核糖体在蛋白合成、即将
由信使RNA（mRNA）代码所编码的信息翻译成一种多肽的过程中所起作用的认识。现
在，Jin-Der Wen等人完成了一项了不起的工作：他们用光镊子对大肠杆菌核糖体对一
个mRNA的翻译过程进行了跟踪，一次跟踪一个密码子。他们跟踪到了一个mRNA（封面图
片上用黄色表示）被展开和翻译的过程。他们发现，翻译并不是一个连续的过程，而是
经过几个相继的转位和暂停周期。每个周期包括三个核苷酸的一个转位步骤，在不到0.
1秒的时间内完成，然后是几秒钟的暂停。这是对核糖体结构在翻译过程中沿mRNA所经
历的物理步骤的首次实时观测，所获得的单分子分析结果可以用来解决翻译过程中用传
统宏观方法不能触及的问题，包括翻译基因调控及翻译的保真程度。（Article p.
598）（Graphic by Laura Lancaster and Courtney Hodges, using Ribbons
(Carson, 1997)）


所有siRNA在CNV疾病中都抑制血管生成（Inhibitory RNAs: Antiangiogenesis a
general property of siRNA）
Sequence- and target-independent angiogenesis suppression by siRNA via TLR3
CNV（choroidal neo-vascularization）是能够引起人失明的与年龄相关的“黄斑点退
化”病的一个晚期症状。用一个CNV小鼠模型所进行的研究工作获得一个令人吃惊的发
现： 所有小干涉RNA（siRNA），不管目标是什么，都抑制这种疾病中的血管生成。人
们知道，针对Vegfa 或Vegfr1的siRNA一旦直接注入眼睛，会抑制CNV，基于这一观察的
临床试验正在进行。但这一普遍性的抗血管生成效应的机制并不取决于siRNA的目标，
它也不要求眼内施用。相反，siRNA能激活TLR3（细胞表面Toll样受体-3，长病毒dsRNA
的一种细胞表面受体）和先天免疫。（Article p. 591; News & Views）


控制致病性真菌的MDR的分子通道（Fungal drug resistance）
A nuclear receptor-like pathway regulating multidrug resistance in fungi
多药物抗性（MDR）是经常折磨免疫抑制患者的条件性真菌感染的治疗过程中所产生的
一个严重问题。MDR经常由Pdr1p家族的转录因子使药物流出泵（drug efflux pumps）
失控造成。现在，Thakur等人发现，酿酒酵母（S. cerevisiae）和人类病原体Candida
glabrata中的Pdr1p-型分子直接与不同结构的药物和毒物结合，导致药物流出泵的受激
表达和MDR的出现。对控制致病性真菌的MDR的分子通道的认识的增强，应有助于开发对
付这些顽固性感染的治疗方法。（Article p. 604）


用来搜索“太阳系外地球”的新装置（Combing the sky for ‘earths’）
A laser frequency comb that enables radial velocity measurements with a
precision of 1 cm s-1
太阳系外行星目前的数量为277颗（planetquest.jpl.nasa.gov），其中没有一颗像地
球。它们大多数是作为恒星光谱线上的一个多普勒频移被探测到的，这种方法可以“看
到”质量小到约为地球5倍的行星。如果要用这种观测方法发现地球大小的行星，将需
要通过提高谱图波长校正水平来获得更好的多普勒频移分辨率。被称为“astro-comb”
的一种新开发的仪器，通过使激光频率梳（一种使实验光谱发生革命性变化的装置）适
应天体物理学的需要做到了这一点。这个过程涉及降低梳线的密度，同时又不降低光谱
分辨率。本期Nature报告了对“astro-comb”的一个性能测试，而2008年5月，该新装
置将要真正用来搜索“太阳系外的地球”。（Letter p. 610; News & Views）


物质的“超绝缘”状态有了实验证据（Better than insulating）
Superinsulator and quantum synchronization
将紊乱引入很薄的超导膜，会诱导生成一种液滴状的电子结构。该结构中有超导“岛
屿”，它们浸没在一个正常的基质中。通过微调这种紊乱状态，该体系可从超导体变成
绝缘体。本期Nature上的一篇论文，为物质的一种以前没有定性的“超绝缘”状态（它
相当于电阻无限大的超导体的一个“镜像”）参与了这一过程提供了实验证据。在从超
导体变成绝缘体的过程中，形成了一种独特的导电状态，即一种库柏对
（Cooper-pair）绝缘体，它具有热激发的导电性。用氮化钛薄膜所做实验表明，在一
定的温度下，一种库柏对绝缘体会成为一种超绝缘体（superinsulator），它是一种与
超导类似的状态，即它会被一个强度足够大的临界磁场破坏，并且在一定的临界电压下
也会消失。（Letter p. 613; News & Views）


由南极冰心中尘埃沉积记录看气候变化（A dust with climate）
Dust-climate couplings over the past 800,000 years from the EPICA Dome C ice
core
在东南极Dome C钻取的EPICA冰芯提供了过去8个气候周期未曾扰动的记录。大气中的尘
埃颗粒能够通过吸收或反射太阳辐射来影响温度，而以前的研究工作表明，尘埃的产
生、输送和沉降在冰期-间冰期时间尺度上受气候变化影响。对EPICA冰芯中的尘埃沉积
记录所做的一项新的分析表明，大气尘埃含量的多少随气候变冷与南极气温关联性增
强，说明南极与低纬度地区的气候存在渐进性的耦合。人们观测到，在所有8个冰川期
冰川尘埃量增加了25倍，这可能反映了南美尘埃源的增强，也可能反映了由于冰期水文
周期缩短而造成的对流层上层中尘埃颗粒寿命延长。（Letter p. 616）


大陆相对于地球自转轴的运动（Plate wander: Going through the motions）
Absolute plate motions and true polar wander in the absence of hotspot
tracks
人们所观测到的大陆相对于地球自转轴的运动可能是由于整个地球相对于其自转轴的转
动（真正的极移），或是由于各构造板块的运动。为了区分这些过程，Bernhard
Steinberger 和 Trond Torsvik计算了过去3.2亿年在一个古地磁参照系中大陆运动和
转动的全球平均值。他们识别出两个成分：一个是稳定的向北运动；另一个是在一定的
时间间隔内顺时针和逆时针的转动，他们将后者解释为真正的极移。本文作者们提出，
这个结果可被用作一个新的参照系，适用于将距今3.2亿年前直至距今约1.3亿年前
“hotspot tracks”变得有用时的地表与深层地幔过程关联起来。（Letter p. 620）


线粒体残迹mitosome的功能（What do mitosomes do?）
Localization and functionality of microsporidian iron–sulphur cluster
assembly proteins
微孢子虫（Microsporidia）是包括人类在内的其他真核生物的高度专业化的专性细胞
内寄生虫。它们在过去长期被认为是真核生物演化的一个早期阶段的遗迹，这个阶段是
在生物获得线粒体之前。但最近的研究工作使这个问题变得复杂了，因为研究人员发
现，它们含有一个很小的线粒体残迹，被称为mitosome。Mitosome的功能还存在争议，
但微孢子虫基因组已知编码线粒体铁-硫团结构的几个组分。现在，Golberg等人描述了
两种微孢子虫的几个铁-硫团组分的克隆、定性和亚细胞定位。虽然一些组分定位于
mitosome，但其他组分则是在胞质中，这便提出了关于它们的功能是怎样协调的问题。
他们获得的数据支持这样一种观点：Mitosome的一个关键作用是在包括Nar1 和 Rli1在
内的胞质铁-硫蛋白的生物合成中，它们对细胞生存至关重要。（Letter p. 624）


微生物及病毒基因组的环境基因组比较研究（Microbial profiles）
Functional metagenomic profiling of nine biomes
近1500万个基因组序列，被用在对来自从珊瑚礁和河流到矿井深处在内的9个不同类型
的生态系统的45个微生物基因组（microbiomes）和42个病毒基因组（viromes）（后者
为噬菌体所主导）的一项环境基因组比较研究中。虽然核心代谢特征在来自所有环境的
微生物基因组中都有代表，但根据关于代谢功能的一个列表，研究人员在9个不同生态
系统的每一个中都发现了微生物的一个特征指纹。这项分析还揭示了一组意外的病毒代
谢功能，说明病毒可能充当供它们的微生物宿主之间共享基因的一个基因库。（Letter
p. 629）


吸烟致癌的基因组研究（Where there’s smoke…）
A susceptibility locus for lung cancer maps to nicotinic acetylcholine
receptor subunit genes on 15q25 / A variant associated with nicotine
dependence, lung cancer and peripheral arterial disease
随着大型基因组数据集的出现，遗传学家可以在一个新的层次上来研究基因对行为的影
响。两个小组进行了涉及肺癌的整个基因组范围内的关联研究，并且都发现，尼古丁乙
酰胆碱受体亚单元基因团中的序列对易感性有贡献，尽管两个小组是通过不同途径获得
这一结果的。Hung等人提出，这种易感性与吸烟状态或频率无关，他们发现该易感性与
一个特定的氨基酸变化有关。Thorgeirsson等人发现，一个烟酸受体基因团中等位基因
并不影响一个人是否吸烟，但的确影响来自欧洲的吸烟者研究对象每天所吸香烟的数
量，因此它们也与患肺癌及周围动脉疾病的风险相关。不管是哪种情况，它们都说明尼
古丁乙酰胆碱受体作为药物治疗目标的可能性都是存在的。（Letters pp. 633, 638;
News & Views）


单眼判断深度时大脑怎样工作（When two eyes are equal to one）
A neural representation of depth from motion parallax in macaque visual
cortex
人类和其他动物对深度的感知可基于双眼视力，在这个过程中大脑对来自每只眼睛的图
像进行对比。我们还能用一只眼睛来判断深度，但大脑怎样处理单眼深度感知可供利用
的很多不同线索却不清楚。现在，研究人员发现了对一种线索的一个可能的解释。大脑
中颞区域的神经元除了表示视网膜运动外，还能将视觉信息和物理运动结合起来，来从
运动视差提取深度信息。运动视差是我们在从一列运动中的火车的窗户向外观看景物时
所体验到的一种强有力的深度线索——远处的景物运动慢，而靠近火车的景物则一闪而
过。（Letter p. 642）


由eNOS调控的肿瘤维护（Tumour maintenance mediated by eNOS）
Tumour maintenance is mediated by eNOS
内皮一氧化氮合酶（eNOS）被发现在Ras-akt信号作用下游的细胞转变及肿瘤维护中扮
演一个角色。eNOS通过内生的野生型Ras蛋白的亚硝基化和激发来产生其效应。
（Letter p. 646）


Beta-catenin信号作用与皮肤癌治疗（Beta-catenin in skin cancer）
Cutaneous cancer stem cell maintenance is dependent on -catenin signalling
在一个皮肤癌的小鼠模型中，beta-catenin信号作用被发现对于专门维持一组癌症干细
胞很重要。这些癌症干细胞与正常的毛囊隆突干细胞有共同特点，因此可能是从那些细
胞演变来的。因为beta-catenin信号作用对于正常的皮肤平衡是不需要的，所以它也许
是皮肤癌治疗的一个合适的新目标。（Letter p. 650）


凝血作用与系统炎症之间的联系（Coagulation linked to inflammation）
Dendritic cell PAR1–S1P3 signalling couples coagulation and inflammation
该论文分析了凝血作用与系统炎症之间的联系。它发现，凝血蛋白酶通过激发PAR1向树
状细胞发出信号，导致shingolipid信号作用成分的激发及炎症由淋巴结向肺部扩散。
（Letter p. 654）