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封面故事: 一個GPCR跨膜信號作用復合物的結構被確定 一個細胞對荷爾蒙和神經傳輸物質的反應的絕大部分以及視覺、嗅覺和味覺等，都是由“G-蛋白耦合受體” (GPCRs)調控的。這使得GPCRs潛在成為人體中最重要的一組藥物目標。GPCRs深深嵌入在細胞膜中，與細胞膜交叉7次，所以，正如在最近一篇News Feature (go.nature.com/ftQNX4)文章中所介紹的那樣，要確定這些復合物的結構特別具有挑戰性。現在，人們等待已久的一個GPCR跨膜信號作用復合物的X-射線晶體結構已被Brian Kobilka的研究組確定，其論文的最終版本發表在本期Nature上。所發表的結構是與Gs（腺苷酸環化酶的刺激性G蛋白）形成復合物的“β2腎上腺素能受體”的一個“被激動劑占據的單體”的結構。另一篇與其相伴的論文介紹了利用“肽酰胺氫-氘交換質譜”對這一信號作用復合物的蛋白動態所做的探測研究。 發動蛋白的結構和功能 發動蛋白是一種GTP酶，在“成籠蛋白”調控的“內吞”過程中催化囊泡斷裂。兩項彼此相關的研究工作介紹了包括GTP酶域、成束信號作用元素、莖部和Pleckstrin同源域在內的發動蛋白-1的晶體結構。與發動蛋白相關的蛋白是膜結構的普遍調控因子，這些結構有助于了解發動蛋白-1的自組裝以及膜斷裂事件等的機制。 SUMO1 l的水平與心臟衰竭有關 SERCA2a是一個在激發-收縮耦合過程中負責鈣重新攝取的ATP酶。SERCA2a的水平和活性在心臟衰竭中降低，而將SERCA2a輸送到發生衰竭的心臟中去的一種基因療法正在臨床試驗中進行驗證。現在，Roger Hajjar及其同事發現，SUMOylation是保持SERCA2a的穩定性和活性所必需的，而SUMO1的水平在衰竭中的心臟中降低。所謂SUMOylation，是指附著SUMO蛋白（即“小泛素樣修飾蛋白”）的過程。他們還在一個小鼠心臟衰竭模型中發現，SUMO1的基因輸送可以將心臟功能恢復到SERCA2a的輸送所能達到的同樣程度，這說明SUMO1是治療心臟衰竭的一個潛在治療候選對象。 Tet3對受精卵的重新編程 一個合子（受精卵）中的父方基因組，在雄性和雌性原核融合之前經歷活躍的DNA去甲基化，這一過程與5-甲基胞嘧啶(5mC)被氧化成5-羥甲基胞嘧啶(5hmC)的過程同時發生。在這項研究中，Gu等人培育出了缺少雙加氧酶Tet3的催化活性的基因剔除小鼠。在缺失Tet3的合子中，父方基因組中5mC向5hmC的轉化未能出現，而且5mC的水平保持不變。另外，父方Oct4和Nanog基因的去甲基化也受阻。因此，Tet3-調控的5mC氧化有助于合子父方基因組中的去甲基化和基因激發。 NLR家族凋亡抑制蛋白的特異性作用 炎性體（即inflammasomes，它們是先天免疫中所涉及的多蛋白復合物）通過激發caspase-1蛋白酶誘導針對致病微生物的免疫反應。現在，兩個小組報告，被稱為NAIPs（NLR家族的凋亡抑制蛋白）的細胞內受體（以前被認為在識別微生物蛋白中有輔助作用）事實上在該過程中起中心作用。Eric Kofoed 和 Russell Vance以及Feng Shao和同事發現，NLR家族的不同成員與不同的細菌配體相結合，包括細菌鞭毛蛋白和一個保守的細菌性Type III分泌系統桿蛋白。 “矮造父變星”上的“星震” 有時稱為“矮造父變星”的Delta Scuti (δSct)星，其亮度會因氦離子化的變化而變化。研究人員預測，表面對流應會發生在δSct星上，造成與在太陽上所觀察到的相似的“星震”振蕩，但此前一直沒有可能對其進行觀察。現在Antoci等人報告，他們在δSct星HD 187547上檢測到了與太陽相似的振蕩，表明表面對流能夠在比太陽大兩倍的恒星上高效地發生。 固體量子寄存器 固體中的電子和核自旋，是可擴展量子信息處理的有吸引力的候選對象，但“單次檢測”（即single-shot detection，這種檢測使糾錯和遠距離傳輸等進一步的關鍵步驟成為可能）此前只對“孤立量子位”做到過。現在，Robledo等人演示了基于金剛石中一個“氮-空穴中心”的電子自旋所實現的對一個量子寄存器的高保真制備和“單次讀出”。他們利用這一讀出數據將多達三個附近的核自旋量子位投射到了一個明確的狀態之上。 由厄爾尼諾事件造成的植物生產力的變化 對全球尺度的植物碳吸收或總初級生產力(GPP)進行量化一直有困難，因為沒有在大于葉子水平之上的尺度上所進行的直接測量結果。對從散布在全球的取樣點所獲得的、有關大氣CO2氧同位素組成(18O/16O)的近30年時間的未發表的記錄所做的一項分析，提供了一個不依賴于模擬研究的估計GPP的手段。分析所獲數據顯示了由厄爾尼諾氣候事件驅動的、以前沒有被識別出來的年際波動。這個效應通過熱帶水文循環從熱帶傳播到高緯度地區。從厄爾尼諾事件的恢復是迅速的，說明CO2的周轉時間要短于人們普遍所假設的數值，而對全球GPP的最好估計值為每年150-175 pg (一個pg相當于1000萬億克)，不是目前所估計的120pg。 從恐龍到鳥類的腳趾演化 鳥類今天幾乎普遍被認為是恐龍的后代，但始終存在一個問題。恐龍的三個腳趾通常被認為對應于先祖四足動物的第1、第2和第3個腳趾，而鳥類的腳趾則似乎對應于第2、第3和第4個腳趾。解決這個問題的一個辦法是提出這樣一個假設：一個“同源框架變化”(homeotic frame shift)在演化過程中改變了各腳趾的身份。現在，Gunter Wagner及其同事所做工作為這一假設提供了證據：他們通過轉錄組學研究發現，小雞腿上的第1趾與其翅膀上的第2趾有相同的轉錄組。換句話說，翅膀上的第1趾在演化中發生了同源變化。然而，所有其他趾的身份仍不是很清楚。 第一個爬行動物基因組被測序 第一個非禽類爬行動物的基因組已被測序，它就是北美綠色安樂蜥（Anolis carolinensis）的基因組。安樂蜥是研究適應性輻射和趨同進化的一個新興模型生物。它的基因組包括一個與已知脊椎動物性染色體都不同源的以前不知道的X-染色體，同時還包括一些微染色體，它們與鳥類的微染色體有共同祖先、但卻沒有其不尋常特點。 在宇宙尺度上對廣義相對論的驗證 在宇宙這樣大的尺度上來驗證廣義相對論，對于現代宇宙學來說仍是一個根本性挑戰，因為宇宙學的理論框架是由引力限定的，而關于引力的當前模型就是廣義相對論。現在，Wojtak等人發現，廣義相對論的一個經典驗證（從一個引力勢阱向外傳播的光子所體驗到的引力紅移），提供了獨立于宇宙學來在幾百萬秒差距的尺度上驗證引力的一個直接手段。他們對來自星團中各星系的光發生的引力紅移所做的觀測，在99%的置信度水平上與廣義相對論的預測是一致的，但與設計用來避開暗物質存在的其他模型是不一致的。 |
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