2010年6月10日 Nature 主要内容

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选自英国Nature杂志，2010年6月10日出版）! S7 L; I4 }7 {. f

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封面故事：iPS 细胞系与心脏肥大
+ p" T7 r! m# Q+ u$ ~Patient-specific induced pluripotent stem-cell-derived models of LEOPARD syndrome
! w& O7 U1 l. C  H4 T$ A4 ]患者特异性iPS细胞（诱导多能干细胞）被看作是模拟遗传疾病和开发治疗它们的新方法的关键。现在，iPS 细胞系已通过核重新编程从“LEOPARD”综合症（一种罕见的发育病，其特点是皮肤病灶、心脏异常和失聪）患者生成。从所生成的LEOPARD iPS细胞获得的心肌细胞有肥大特性，与这种疾病的典型特征相似——90%患有这种综合症的儿童有心脏肥大症。重新编程的细胞在各种不同的信号传导通道的构成部分中有广泛改动，其中包括RAS–MAPK，以前曾有人描述它与心脏肥大有关。利用这些细胞系，再加上可靠的分异规则，就有可能识别那些逆转病态细胞表现型的化合物。本期封面图片所示为来自一个“LEOPARD”综合症iPS细胞的一个心肌细胞，背景上的iPS细胞群被染了色，以显示它们的DNA。（Letter p. 808）
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, ]/ c2 v/ B: D- i6 `  aHIV Tat复合物的晶体结构（Tat complex structure）
8 T  E% u# t' P/ ?) rCrystal structure of HIV-1 Tat complexed with human P-TEFb
( Y2 w0 k) K2 Q; m4 L人免疫缺陷病毒（HIV）的Tat蛋白很多年来一直是结构研究的一个目标，人们期望由此找到可能的治疗干预方法。Tat在感染初期具有活性，“劫持”宿主的正转录伸长因子P-TEFb。后者对于一个宿主蛋白来说是不寻常的，因此也是一个潜在的药物作用目标。Tahirov等人报告了HIV Tat在与P-TEFb所形成的复合物中的第一个晶体结构。这一2.1-Å分辨率的晶体结构显示，尽管Tat 和 P-TEFb之间的互动界面很大，但Tat的结合会改变P-TEFb的结构。这一发现为开发只阻断被病毒所利用的那种P-TEFb形式的抑制剂指出了可能的机会。（Article p. 747）' Z7 C+ d7 M2 ?& ?

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! @& U$ V8 x& y' C+ s( H/ i土星小卫星的形成机制（Ring-derived moons）
: G& S. u3 `' oThe recent formation of Saturn's moonlets from viscous spreading of the main rings4 I1 z- q0 I2 Q8 i
土星的一组较小的卫星与巨型行星的通常卫星形成鲜明对比。像土星的“土卫二”和木星的“木卫二”那样的卫星在它们主行星的赤道平面上运行，被认为是在与其主行星大约相同的时间（距今45亿年前）就已经完成了吸积过程。土星的冰质小卫星要年轻得多，是在不到1000万年前形成，而且由于它们的光谱与主环（卫星）的光谱相似，所以曾有人提出，它们是由在主环边缘发生的吸积形成的。对土星系统所做的一次混合数值模拟支持这一观点，说明这些卫星是通过土星主环向“洛希极限”（超过这个距离时，土星的环在引力上不稳定，这个位置距土星约140,000公里）的粘性扩散形成的。在这些卫星形成之后，环的边缘向里迁移。（Letter p. 752; News & Views）
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( b: n; P1 c4 s5 b/ W量子-光学晶体管（A quantum optical transistor）  _5 u9 N# g: K" Q; u
Electromagnetically induced transparency with single atoms in a cavity$ h6 m& e5 I. s4 y
“电磁诱导透明”（EIT）是种量子干涉现象，它使得一个激光脉冲通过一种光致密介质的传输能够藉由一个控制光速来操纵。Mücke等人将这种方法按比例缩小到了仅仅一个单个原子与单个光子相互作用的尺度，这个体系能充当一个量子-光学晶体管，它能对光通过一个空腔的传输进行相干控制。这个发现也许会导致新的量子应用的问世，如计算机和其他设备中传播光场的光子统计的动态控制。（Letter p. 755; News & Views）/ C* b8 q4 i2 B! q8 l* k) x2 a
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界面气泡的破裂过程（Bubble cascade）, N, y& [: E) t# U
Daughter bubble cascades produced by folding of ruptured thin films  W6 K4 T) C, G6 q7 a
当一个液-气或固-气界面上的一个气泡破裂时，人们一般都预计它只不过是消失而已，这也是关于泡沫演化的理论的中心思想。但根据涉及对在一个载玻片上的一个气泡爆裂级联进行高速摄影的一项新的研究工作，实际情况并不是这样的。在很多情况下，当界面上的气泡破裂时，它们并不消失，而是产生一个由更小的子气泡构成的环。这种情况是通过破裂的气泡缩回时的意外折叠发生的，这种折叠会束缚空气，导致一个由更小气泡构成的环的形成。这一发现与很多不同领域都可能有关系，包括医疗卫生、气候、生物技术和玻璃制造等。（Letter p. 759）
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物竞天择，弱者生存（Small-mammal survivors）* x2 _1 Q! O# _8 c& q
Small mammal diversity loss in response to late-Pleistocene climatic change& n) u( N% z2 m3 j/ a. g
在距今约1万年前的更新世末期大型哺乳动物（巨型动物）在全世界范围内的灭绝是重大事件。它们是因人类屠杀或气候变化才灭绝的吗？那么较小的哺乳动物（如啮齿类、食虫动物等等）呢？它们通常比巨型动物的化石记录要全面得多，成为狩猎目标的可能性也要小得多。对加州北部一个丰富的小哺乳动物群落所做的一项研究表明，小哺乳动物通过灭绝来对更新世-全新世过渡期做出反应的可能性要小得多。相反，生物多样性和均匀性受到影响，使得种群数量较少的物种变得更为稀少，同时使得那些更大众化的弱小物种更为普遍。（Letter p. 771）, T- ]$ j( ?0 [# u- E: l

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/ r1 {& Z- Y6 Q7 a% K& J, E' B& I智力培训是否有效？（A no trainer?）6 X% g4 h( K/ a, g
Putting brain training to the test) Y* h: k2 ~! E& G
虽然公众每年花费数百万英镑用于各种各样的“脑培训”计划，但这些培训计划的功效和表现却仍不清楚。Adrian Owen及其同事与BBC的系列科学节目“Bang Goes The Theory”合作，对各种不同网上培训计划进行了一项为期6星期的试验。虽然他们观察到在培训所用的特定任务上有进步，但本文作者们得出结论认为，任何进步都未能转移到其他未培训的认知任务。（Letter p. 775）; |9 ^) o. A4 p, r5 b/ O
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与“中毒性休克综合征”有关的“兼职”蛋白（Moonlighting）6 G& V- l& K: A: V* s0 e2 L: |
Moonlighting bacteriophage proteins derepress staphylococcal pathogenicity islands
3 {& _% {* ^" d' o1 L“中毒性休克综合征”是一种罕见的、潜在致命的疾病，可由葡萄球菌毒素的释放引起。有毒颗粒是由被称为“致病性岛”的离散遗传单元编码的，这些“致病性岛”被动地存在于宿主的染色体中，受普遍性抑制因子Stl的控制，除非被一个辅助噬菌体激发。现在研究发现，来自辅助噬菌体80α的并非必要的、特定的蛋白对“致病性岛”的“去抑制”负责，从而为其活化的第一步提供机制。这个过程中所涉及的蛋白是“兼职者”，因为它们有两个不同的、在遗传上有各自鲜明特征的活性。各种不同的“致病性岛”通过一个引人注目的演化适应性变化，选择完全不相关的噬菌体蛋白来帮助它们活化。（Letter p. 779）6 J4 r" {% y' ^# }5 r
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) V* h7 |9 h- b  XBOLD信号的来源被发现（Why fMRI scanning works）
; q* x! m, ?+ oGlobal and local fMRI signals driven by neurons defined optogenetically by type and wiring
1 e1 }+ h  \% y  {  i, {, x功能性磁共振成像(fMRI)研究被广泛用来确定哪些脑区域在特定任务或行为过程中是活跃的。这一成像方法所检测的BOLD (血氧水平依赖)信号的来源和解释有很多争议。现在，研究人员利用fMRI、同时结合光遗传学，发现大鼠脑中的一组激发性神经元是BOLD信号的一个来源。（Letter p. 788）
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7 i1 L9 M. C$ H9 c! Q对慢性细菌感染的反应（Response to chronic bacterial infection）
, `% ^2 F$ G! g( ?Quiescent haematopoietic stem cells are activated by IFN-γ in response to chronic infection
+ I* @$ n' f, g8 }% j- DBaldridge等人利用一个关于细菌感染的小鼠模型发现，鸟分枝杆菌感染会对造血干细胞产生一个强大的刺激效应，而且这种刺激是由γ-干扰素调控的。血液中的循环免疫细胞在感染中被消耗，而且这项工作表明，骨髓中的原始干细胞在它们的替换中扮演一个角色。同时，这项工作对于在HIV/AIDS或肺结核等慢性感染过程中、以及在骨髓移植恢复过程中将γ-干扰素用作一种治疗药物也有意义。（Letter p. 793）
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雌激素和孕酮对MaSC功能的影响（Mammary stem cell control）
: t; v! S) M5 s' Q" I+ tControl of mammary stem cell function by steroid hormone signaling / Progesterone induces adult mammary stem cell expansion
3 c) P0 v9 ?6 y4 i! p- a8 Z2 d- M卵巢荷尔蒙雌激素和孕酮从青春期到绝经都参与乳腺中一系列复杂的相互作用。这些变化很多都与细胞增殖相关，而且当发生错误时乳腺癌便会出现。本期Nature上的两项研究分析雌激素和孕酮对小鼠乳腺干细胞(MaSC)功能的影响。它们发现，当两种荷尔蒙在因卵巢切除或药物阻断而缺失时MaSC数量会减少，但在用雌激素和孕酮治疗后其数量则会增加。另外，两个研究小组都发现RANKL（孕酮的一个目标，已知参与骨头重塑和乳腺形成）在MaSC对孕酮的反应中是一个中间物。（Letters pp. 798, 803; News & Views）
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, C, l+ n, Z, e' c- n7 {6 k. z+ m唐氏综合症的抗肿瘤机制（The Down's cancer link）
; X6 x: c! k) I; q! X3 j* LTumour angiogenesis is reduced in the Tc1 mouse model of Down’s syndrome' a8 A5 d$ k/ z+ U2 ?6 j2 y& D0 N
唐氏综合症由21号染色体一个额外版本的存在（一种被称为“三体性”的状态）引起，而且人们知道某些肿瘤的生长在这种遗传病中被抑制。 用一个唐氏综合症小鼠模型所做的一项研究指出了一个抗肿瘤机制：通过四个基因的过度 表达来抑制肿瘤血管生成，这四个基因分别是两个假设的抗血管生成基因（ADAMTS1 和 ERG10）及两个以前没有与血管生成联系在一起的新的内皮细胞特定基因（JAM-B12和 PTTG1IP）。（Letter p. 813）

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