2010年11月04日 Nature 主要内容

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选自英国Nature杂志，2010年11月4日出版）# o" u, B' `5 p: z% q

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9 {8 u  m6 }3 u# i# i封面故事：真正的3D全息显示器' v2 D- }9 Q& A/ H1 q8 h4 v- ~
Holographic three-dimensional telepresence using large-area photorefractive polymer
' J. t/ A/ D0 M, v. q一种能够产生真正三维图像、不要求观看者戴特殊眼镜才能观看的实用方法，在远程医疗、测绘和娱乐等方面将会有很多潜在应用。真正的3D全息显示器的确存在，但它们迄今为止不能以足够快的速度来更新图像以反映运动情况。现在，来自美国亚利桑那大学光学学院和位于美国加州Oceanside的日东电工株式会社的一个研究小组研发出一个系统，它能接近实时地更新图像。在一项概念证明实验中，他们对一种基于全息立体记录的成熟方法进行了改造，同时将一种新型光致折变聚合物材料作为记录介质，做成一种全息显示器，该显示器能每两秒钟将其图像更新一次。在这个体系中也有可能做成多色和全视差显示器，就像在“3D网真”系统中一样。在后者中，描述来自一个地点的全息图像的数据通过以太网被传送到另一个地点，图像在此用“准实时”的动态全息显示器“打印”出来。（Letter p.80）" Q8 }1 `  h* L0 F3 V0 R

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) c4 ]  d! k* l( E" a, c海洋中微生物的生活方式（Microbial life on the ocean waves）( q5 W* o. _  `! {5 {. H! z
Genomic and functional adaptation in surface ocean planktonic prokaryotes
# [  h% H! s& N  c( Z1 n利用最近获得的从世界各地各种不同海洋环境中收集到的137个细菌菌株的基因组序列，再加上以前获得的基因组和元基因组数据，Kenneth Nealson及其同事得以能够了解在海洋表面生活的浮游生物群落的生态学的全貌。他们发现了两个微生物类别。第一个类别包含很多微生物种类，它们的数量是难得的丰富，似乎适应了一种“随遇而安”的生活方式：在能量充足的环境中生长很快，而在食物缺乏时则生长很慢。第二个类别包含少数几种丰富的、普遍的浮游生物，它们通常总是数量很多。这些基本上未培养的微生物基因组相对较小，可能是通过生长缓慢和维持较少生物质来避免被捕食。（Article p. 60; News & Views）
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: L* `. G6 e1 R$ a% jCRISPR/Cas的新功能（Bacterial immunity: versatile CRISPR）6 X" |* ~8 `, R, N$ y: N7 A  x: X
The CRISPR/Cas bacterial immune system cleaves bacteriophage and plasmid DNA
/ I4 V5 s2 H9 Q, I3 S- SCRISPR/Cas是一种微生物免疫系统，已知能保护细菌不受病毒感染影响。现在研究发现，“嗜热链球菌”的CRISPR/Cas系统能通过来自病毒和质体的入侵双螺旋DNA的解理来防止质体运输和噬菌体感染。该系统似乎非常适应这种功能，而且CRISPR/Cas被认为有可能被用来自然地生成更安全、更稳健的细菌，它们可以抵抗对抗生素有抗性的基因的获取和扩散。（Letter p. 67; News & Views）# }# x- j% S3 ?0 E" O: O" o
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肌浆球蛋白-V运动情况的直接观察（Walking myosin V caught on video）9 A' z$ m1 u% V  {
Video imaging of walking myosin V by high-speed atomic force microscopy" z, U9 R( `# E: u% }1 l
肌浆球蛋白家族的运动蛋白在真核细胞中有很多重要功能，而且是基于肌动蛋白的运动的关键。我们对肌浆球蛋白作用机制的认识一直受阻于缺乏使我们能够对生物分子的结构和动态同时进行观察的技术，但现在Kodera等人利用高速原子力显微镜(HS-AFM) 以前所未有的时间分辨率对沿肌动蛋白细丝运动的肌浆球蛋白-V直接进行了观察。他们获得了高分辨率的影片，这些影片提供了支持有关肌浆球蛋白运动的“摆动杠杆臂”模型的视觉证据。利用HS-AFM进行高分辨率成像成为可能，将使该方法能广泛适用于结构生物学和单分子生物学领域。（Article p. 72; News & Views）
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7 B. y* ~+ H; o  o1 T( ~一个强大X-射线源得到解释（A powerful X-ray source explained）
& v' H' ^' r/ vFormation of the black-hole binaryM33 X-7 through mass exchange in a tight massive system
9 L5 [5 I6 i( |/ ~  N  S& {附近星系M33中的双星X-射线源X-7，已被证明对试图解释其演化历史的理论工作者是一个挑战。此前，一直没有可能解释该系统相对于绕快速旋转的黑洞运转的富含氢的大伴星的尺寸来说的大质量组成成分和较小的轨道。现在，Valsecchi等人报告了对演化轨迹所做的模拟，其结果显示，如果M33 X-7在一个2.8-3.1天的轨道中以一个质量为85–99个太阳质量的主星和一个质量为28–32个太阳质量的伴星开始，那么其性质将可以得到一致的解释。作为对这一新模型的支持，M33 X-7演化历史的不同阶段已在其他双星体系中被观测到。（Letter p. 77）
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对LGM时AMOC行为的认识可以统一起来
0 L/ T" K4 l( AReversed flow of Atlantic deepwater during the Last Glacial Maximum
! q5 s/ J5 |9 C- x" C6 o) ?, U在距今约2.1万年前的上次盛冰期(LGM) 的“大西洋经向翻转环流” (AMOC)的行为仍然不确定，来自不同方面的证据有的认为其行为没有变化，有的则认为有骤减。现在，Carlos Negre及其同事发表了对来自北大西洋和南大西洋的对流速敏感的镤和钍同位素所做的一项分析，其结果表明，以前矛盾的结果可以在一个支持在LGM时AMOC逆转的新框架中被统一起来。（Letter p. 84）& X) x. k1 h4 a* v+ V+ F) z
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有性生殖和无性生殖与环境的关系（On space and the evolution of sex）% d6 r. a6 ]6 Z: J$ V# B* R
Higher rates of sex evolve in spatially heterogeneous environments4 E0 Q) L/ J7 }- Z4 \: {
虽然有很多假设来解释为什么植物界和动物界有性生殖占绝大多数，但对这些理论的直接验证却很少。在轮虫Brachionus calyciflorus（它既能进行有性生殖、又能进行无性生殖）所做的实验中，Lutz Becks 和 Aneil Agrawal验证了最近提出的预测空间异质性可以促进性别演化的理论。他们发现，有性生殖在包括空间上截然不同的、有低质量食物和高质量食物的不同生境中是有利的。在食物质量在整个生境中没有变化的均一环境中，有性生殖是不利的。（Letter p. 89）" c% h' C( [& W2 d$ o  R# ]8 [" g1 h

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治疗淀粉样变性的“双轨制”方法（Dual attack on amyloidosis）
, m: X$ c5 q& \Antibodies to human serum amyloid P component eliminate visceral amyloid deposits$ D- Y: Z/ V2 r8 h* S
系统性淀粉样变性是一种严重疾病，由淀粉质小纤维在内脏和结缔组织中的积累引起。“血清淀粉样蛋白-P”(SAP)是一种正常的血浆蛋白质，集中在淀粉质沉积物中。通过对这种疾病的一个小鼠模型进行研究，Mark Pepys及其同事发现，将一种消耗循环SAP的药物和一种以沉积物中的残留SAP为目标的抗体结合起来，可以清除淀粉质沉积物。这种抗-SAP抗体的人体版本也已研制出来，用以对这种“双轨制”方法进行临床评估。（Letter p. 93）0 o' o! u1 F( F1 g+ c
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0 b- p+ F2 f7 R- _9 S2 q孕酮与乳腺癌相关性的机制基础（Progestins and breast cancer ）
) n% N: E% O% z- o) [# z6 UOsteoclast differentiation factor RANKL controls development of progestin-driven mammary cancer / RANKligandmediates progestin-inducedmammary epithelial proliferation and carcinogenesis! r( L- H4 g& w% t% p* j- {2 n
用在避孕药和荷尔蒙替代疗法中的孕酮已被与乳腺癌联系起来。现在，独立工作的两个小组发现了这种联系的一个机制基础。Schramek等人在一个小鼠模型中发现，合成孕酮可以通过诱导破骨细胞分化因子RANKL（该因子通过RANKL受体RANK作用在乳房上皮细胞上）来促进乳腺肿瘤形成。Gonzalez-Suarez等人发现，RANKL的抑制可以降低荷尔蒙诱导的以及其他小鼠乳腺肿瘤模型中的肿瘤发生，从而提出一种新的治疗方法。一种RANKL抑制因子(denosumab)正在进行临床试验，将其作为绝经后骨质疏松症中骨头丢失的一种治疗方法，同时也用它来治疗转移性骨病中与骨骼相关的症状。（Letters pp. 98, 103）
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0 R9 J, j9 |# d: o6 E8 i( W* @血压的一个控制点（A blood pressure control point）
6 v% ~: n6 d" o$ a/ t7 w- q, FA redox switch in angiotensinogen modulates angiotensin release7 l  ^* B9 W9 b3 l# ]- t) S/ e
一项长达20年的工作，成功识别出了释放血管加压肽“血管紧张素”、从而控制血压的分子相互作用中的启动步骤。“血管紧张素”是一种更大的分子“血管紧张肽原”被名为“肾素”的酶解理而产生的。现在单独的“血管紧张肽原”以及与“肾素”相结合的“血管紧张肽原”的晶体结构都表明，要露出“肾素”解理点需要一个大的构形变化。这个过渡由氧化来调控，有“先兆子痫”（亦称“子痫前期”，与高血压有关）的妇女，该物质更为活跃的氧化形式含量更高。（Letter p. 108）
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维生素-K代谢中的关键酶（Key enzyme in vitamin K metabolism）; v! U8 A" g7 G4 C0 d% w
Identification of UBIAD1 as a novel human menaquinone-4 biosynthetic enzyme' d5 ]% m- n5 \; e
维生素-K（血凝和骨代谢中的一个重要因子）主要以来自植物的叶绿醌(PK)的形式存在于饮食中。这种维生素的一种形式，即甲萘醌-4或MK-4，在人类和大鼠的大脑、肾脏和胰腺中有高特异性的组织分布，说明叶绿醌是局部合成的。现在，催化这种合成的一种酶已被识别出来：“含有1的UbiA异戊烯转移酶” (UBIAD1)是大肠杆菌的一种酶的人类同源物。以前其功能不清楚，尽管它在“施奈德结晶状角膜营养不良”中是一个候选基因。关于一种人类MK-4酶能够生物合成维生素-K的荷尔蒙活性形式的发现，对于有关人类维生素-K需求及骨健康的研究工作将有参考价值。（Letter p. 117）

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小木梅

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