2010年11月11日 Nature 主要内容

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（选自英国Nature杂志，2010年11月11日出版）
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封面故事：精神分裂症特刊
9 @) F+ b! F& QCover caption% d. H  \2 \5 K# E
本期Nature特刊包括一系列特写文章、评论文章和综述文章，其内容是当前有关精神分裂症的知识以及有可能帮助在今后几十年控制这种疾病的研究议程。更多内容请看本期第133页的社论并访问Nature网站www.nature.com/schizophrenia。封面图片由 Rodger Casier 和 NARSAD Artworks提供。NARSAD Artworks (www.narsadartworks.org)介绍有精神疾病的画家的作品。来自这些画作的收益由研究资助机构NARSAD所有。
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' Q* T1 e+ j& z4 K  N# L精神分裂症研究的现状与未来（Schizophrenia today: three views of the future）+ S1 l2 `5 e2 x3 N& C
Rethinking schizophrenia
* p+ k3 f1 W, Q3 P% e8 S本期三篇Perspective文章涵盖我们当前关于精神分裂症的知识的不同方面。“国家精神健康研究所”主任Thomas Insel介绍了对待精神分裂症的一个新做法，该方法今后有可能导致新治疗方法的问世：他呼吁将精神分裂症强调为一种神经发育疾病，而精神病是其一个晚期阶段，并且有治愈的可能。位于曼海姆的“精神健康中心研究所”主任Andreas Meyer-Lindenberg解释了神经成像及其他系统层面的方法何以能够帮助寻找未来治疗方法。Jim van Os、Gunter Kenis 和Bart Rutten对我们关于影响精神分裂症风险的环境因素的知识以及在弄清这些因素方面所涉及的主要挑战做了综述。（Perspectives pp, 187, 194, 203）  ]% s9 o* ~) L# m# V
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" g% O$ P0 n+ v& N2 k# lGABAergic系统在“Rett 综合症”中的作用（The GABAergic system in Rett syndrome）
  M5 _  y2 d; \& }) u3 Z# P9 EDysfunction in GABA signalling mediates autism-like stereotypies and Rett syndrome phenotypes2 G+ N+ v' d8 j- F1 `" A
“Rett 综合症”（一种有“自闭症”特征的神经发育疾病）由“甲基-CpG-结合蛋白-2基因” (MECP2)的突变引起。人们已培育出了MeCP2被全部删除及特定细胞类型的MeCP2被删除的若干小鼠模型，但只显示了“Rett 综合症”的一个亚类的特征。现在，Huda Zoghbi及其同事报告，GABAergic神经元中的MeCP2被选择性删除的小鼠不仅表现出受损的GABAergic功能，而且“Rett 综合症”的很多关键特征也没有了。 关于抑制性神经元的扰动引起各种不同神经精神病表现型的发现表明，GABAergic系统可能是治疗干预的一个有希望的目标。（Article p. 263）
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恐惧感的神经回路（The neural circuitry of fear）5 F2 z* t  |0 `% N0 D$ J9 P8 N
Genetic dissection of an amygdala microcircuit that gates conditioned fear / Encoding of conditioned fear in central amygdala inhibitory circuits9 p# w& p8 T$ L& L, N% l
中央杏仁核（主要由GABAergic抑制性神经元组成）是大脑中处理“巴甫洛夫条件恐惧”的地方。在本期Nature上发表文章的两个小组，利用很不相同的、但却互补的实验方法得到了关于决定条件恐惧反应的功能架构的相似结论。他们发现，有两个微型回路涉及其中：一个是恐惧获取所必需的，另一个是条件恐惧反应是必需的。Haubensak等人利用基因功能操纵方法识别出在门控“学得的恐惧”中扮演关键角色的GABAergic神经元的一个亚组。Ciocchi等人在活体中把电生理、光遗传学和药理学方法结合起来控制小鼠的行为，以此识别出三个不同功能的神经元类型，这些神经元嵌入在一个具有高度组织性的局部“去抑制”网络中。（Articles pp. 270, 277）
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$ n: _* L& ]8 P5 b& f+ r: ~# f“假能隙”可能是一个新物质相（The pseudogap enters a new phase）3 ]$ m$ R4 t- @& P& g0 Y# P
Hidden magnetic excitation in the pseudogap phase of a high-T c superconductor
- N+ Y: ]# a2 y“假能隙”现象（一种材料的电子谱的能级中所出现的一个不连续点）是高“转变温度”铜氧化物的一个普遍特征。“假能隙”的本质在超过十年的时间里一直是凝聚态物质物理学中的一个中心问题，但其很多性质仍未得到解释。最近的研究指出，一个低于T*（低于该温度，与“假能隙”相关的异常性质就会明显表现出来）的异常“磁序”普遍存在。如果这一点得到证实，它将会有深远的意义：“假能隙”体系将是一个真正的新物质相，而不仅仅是一种交叉现象。现在，对超导体HgBa2CuO4+δ (Hg1201)所做的“非弹性中子散射”实验的结果，揭示了一个与该异常“磁序”相关的根本性的“集体磁模式”(collective magnetic mode)，从而为以上结论提供了进一步支持。（Letter p. 283; News & Views）
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高性能纳米晶体管（High-performance nanoscale transistors by transfer printing）5 p0 F, a  t& i, E0 l% n; x
Ultrathin compound semiconductor on insulator layers for high-performance nanoscale transistors6 X  x* b/ b) O8 {5 l5 f3 \: k/ s
砷化镓和砷化铟等化合物半导体材料有突出的电子性能，但加工成本高昂，而且其本身在低成本制造方面无法与硅竞争。但硅电子器件的无情小型化正在逼近其极限，一种具有更好器件性能的替代方法正在变得越来越有吸引力，这种替代方法即将化合物半导体集成到硅中。现在，Ali Javey及其同事提出利用“外延（取向）转移方法”（从大面积光电子学借用的一种方法）来将单晶砷化铟超薄层集成到硅基质上的一个很有希望的新概念。采用这种方法（该方法涉及利用一种弹性印章将砷化铟纳米线揭下来、将它们转移到一个硅基质上），本文作者们制造出了具有极好器件性能的薄膜晶体管。（Letter p. 286; News & Views）! m4 i) N7 Z- H) d$ {) N

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生命演化与地球大气中氧含量的关系（An early date for Earth’s oxygen boost from terrestrial deposits）9 Q; J& u% ^% }$ e- G( f
Early oxygenation of the terrestrial environment during the Mesoproterozoic
& J! s. ?3 b, N% {' \地球上生命的演化被认为与大气中氧含量有关，后者也通过岩石中硫化物矿物质的风化控制海水中硫酸盐含量。随着硫酸盐含量上升，由微生物引起的硫的同位素分馏也增加。来自苏格兰陆地沉积物的新数据表明，今天的分馏水平（被认为是复杂多细胞生命形式扩散的一种催化剂）源于11.8亿年前。（Letter p. 290）& d" {. Y' u3 b  G" F  p5 V5 T
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脊椎动物与昆虫眼睛之间的相似性（Vertebrates and insects see eye-to-eye）
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十九世纪末，神经科学之父Ramon Y Cajal发现脊椎动物视网膜与昆虫眼睛之间有相似性。他的结论纯粹基于解剖。现在，利用最新遗传学和电生理方法，Axel Borst及其同事证实了脊椎动物和昆虫视网膜回路之间的相似性，而这次是在功能层面上证实的。他们还在果蝇中将对光线突然增强做出反应的运动敏感神经元(ON-神经元)与那些对光消耗敏感的神经元(OFF-神经元)做了区分。显然，通过光强度变化来进行高效运动检测的选择压力在这些演化上相去甚远的物种中产生了相似的回路。（Letter p. 300; News & Views）% C* s. N! ]" t) m$ z2 m9 x% f% A$ E

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帮助中风后恢复的一个目标（A target for boosting stroke recovery）
5 J8 i. W* M! V& o+ X! l+ D9 e. \Reducing excessive GABA-mediated tonic inhibition promotes functional recovery after stroke, c; s- _3 @( X1 a. P& g
中风是造成残疾的一个主要原因，因为大脑的恢复能力有限。真正出现的功能恢复部分是由于大脑功能向中风点附近组织中的转移。用小鼠模型进行的一项研究表明，中风通过影响GABA的运输来减少中风点相邻处神经元的激发，导致抑制性神经传输物质的积累。通过遗传或药理方式阻断突触外GABAA受体，可以改善行为恢复。重要的是，即使在中风与治疗之间有一个延迟，治疗仍是成功的。这项工作为中风后、并且还有可能包括其他脑损伤后的神经恢复识别出了新的药理目标。（Letter p. 305; News & Views）
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7 @# b- a1 K) I0 g- G1 m肝脏再生的信号（Liver regeneration signals）6 r4 K6 p$ |( X. U3 x
Inductive angiocrine signals from sinusoidal endothelium are required for liver regeneration
: I1 o+ ~& L, w4 i' k7 E1 j" `越来越多的证据表明，内皮细胞并不简单是提供氧气和营养物的被动通道。例如，在胚胎生成过程中，它们在循环系统形成之前诱导器官生成。现在，用一个70%肝切除的肝脏再生小鼠模型所进行的实验，显示了内皮细胞在切除手术后维持肝脏再生的一个分子通道。在所定义的肝脏内皮细胞的一个亚组中VEGFR2的激发，导致内皮特定转录因子Id1的上调，这种上调反过来又诱导Wnt2和肝细胞生长因子(HGF)的分泌，它又触发肝细胞的增殖。这表明，来自促进肝再生的脉管系统的诱导性信号，有可能被用来在这些手术之后启动和加速肝脏恢复。（Letter p. 310）
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7 ~* E% Z$ F& L人类胚胎干细胞的新调控因子（Screen test for stem-cell cues）
' M$ R, x" Y1 _) r8 ~A genome-wide RNAi screen reveals determinants of human embryonic stem cell identity  L) e  K5 ]+ [* F% v
如果要使人类胚胎干细胞在研究和临床应用中的全部潜力都发挥出来，我们便需要对掌控它们独特性质的遗传网络有一个细致的了解。一项全基因组RNA干涉扫描，在人类胚胎干细胞中识别出自我更新和多能性的大量新调控因子。例如，PRDM14是维持人类胚胎身份及体细胞向多能性重新编程所需的一个关键转录因子。（Letter p. 316）# b/ W- l% W0 G% q% L
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( L( k! E; I. k) l# B6 D非整倍性的积极效应（Positive effects of aneuploidy）
& V- I) W! G  VAneuploidy confers quantitative proteome changes and phenotypic variation in budding yeast6 W7 E- i+ [# s- M; @& {6 T
非整倍性（异倍性）指的是异常数量的染色体的存在，它已被与发育缺陷和癌症联系起来，但也与实验生物中的适应性演化有关。最近的研究工作对非整倍性是否在蛋白质组水平上影响基因表达或是否能造成表现型变化及导致整倍体的适应性增强提出了疑问。对在各种不同条件下生长的一大类非整倍性酵母菌种进行的一项profiling研究表明，非整倍性能影响转录组和蛋白质组， 并且也能产生会导致适应性增强的显著表现型变化。（Letter p. 321）. v4 b# R4 }' Q: M; B8 U6 h/ M" S

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, k2 J6 a/ t5 @逆转录病毒的整合机制（Retroviral integration mechanisms）9 W. j' _+ K$ [8 J5 h: K
The mechanism of retroviral integration from X-ray structures of its key intermediates
. O* P2 ~% Z/ ?, T& S. eHIV等逆转录病毒需要将其基因组插入宿主基因组中来复制。这个过程由一个由病毒编码的整合酶蛋白的四聚物调控。今年早些时候，Peter Cherepanov及其同事报告了与被解理的病毒DNA端结合在一起的、来自土豆泡沫病毒的一种相关的整合酶（这样结合在一起所形成的是一种被称为intasome的复合物）的结构。现在，他们已确定了与目标宿主DNA（包括在解理前和解理后）相互作用的intasome的结构。这项工作显示了整合过程的新细节，它们在设计更好的HIV抑制因子种可能会有用。（Letter p. 326）
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8 q5 A% p! t4 k: v1 i6 P* G4 `- }. ^一种DNA修复双氧酶的氧化中间体（Oxidation intermediates in a DNA repair dioxygenase）- O1 R9 g& d- T0 i
Iron-catalysed oxidation intermediates captured in a DNA repair dioxygenase* n- u  b& P0 a  H& K
AlkB型蛋白是脱甲基酶，被认为通过氧化性去除DNA、RNA和组蛋白上的甲基加合物而在DNA修复中扮演一个角色。Yi等人确定了在与各种不同的被修饰的DNA形成的复合物中结晶了的AlkB氧化酶的结构。通过在厌氧条件下生长晶体，然后将它们暴露于双氧以启动氧化，他们捕捉到两种不同的中间体。第三种类型的中间体是另外利用计算分析确定的。这些结构为这些酶怎样进行氧化脱甲基反应提供了详细的机制性见解。（Letter p. 330）