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2014年06月26日自然杂志精选

更新:2014年07月01日 阅读次数: 【字体:

2014年06月26日自然杂志精选


封面故事:一种有望用作抗生素佐剂的天然产物
Aspergillomarasmine?A?overcomes?metallo-β-lactamase?antibiotic?resistance
本期封面所示为海洋真菌Aspergillus?versicolor?的分生孢子梗和孢子(?用乳酸酚棉蓝染色)。被携带metallo-β-lactamases?(如?NDM-1?和VIM)的革兰氏阴性病原体感染,是一个不断发展的公共卫生问题,使得用青霉素、头孢菌素和carbapenem类抗生素来治疗感染受到威胁。在这篇论文中,Gerard?Wright及同事报告了在从环境微生物获得的溶于DMSO的大量天然产物提取物中对NDM-1的天然抑制剂所做的一个筛选。其中的一种提取物(来自A.?versicolor)表现出特别强的抗NDM-1活性,被识别出是aspergillomarasmine?A?(AMA),后者是大约50年前首次被报告的一种与叶子枯萎相关的天然产物。?AMA对NDM-1和VIM-2来说都是一种迅速的、强效的抑制剂,本文作者发现AMA在体外和体内都能完全恢复针对拥有VIM-型或NDM-型抗性基因的细菌病原体的抗菌功效。AMA是无毒且能被很好耐受的,这使其有望成为一种抗生素佐剂。(doi:?10.1038/nature13445)

N-异环卡宾催化剂的使用
An?overview?of?N-heterocyclic?carbenes
N-异环卡宾是在其含卡宾的环结构内含有一个卡宾和至少一个氮原子的环形分子。这些分子被广泛用作制备基于过渡金属的催化剂的辅助配体,它们本身也会是非常活泼的有机催化剂。由于这些原因,它们被用在一系列合成有机化学应用中,其中包括有重要商业价值的过程。在这篇Review文章中,作者对N-异环卡宾做了简要概述,总结了他们的一般结构和化学性质,然后介绍了这些分子独特的反应性在一系列有趣的有机和有机金属反应中是怎样被利用的。(doi:?10.1038/nature13384)

模块化聚酮合酶的结构
Structure?of?a?modular?polyketide?synthase
Structural?rearrangements?of?a?polyketide?synthase?module?during?its?catalytic?cycle
聚酮合酶(PKSs)是生成聚酮(一大类次级代谢产物——换句话说就是天然产物)的多域酶复合物。来自Georgios?Skiniotis及同事的两篇论文用低温电子显微镜来研究“委内瑞拉链霉菌”的苦霉素生物合成中所涉及的一个完好无损的全长度多酶PKS模块在不同功能状态下的结构。这些结构显示,酮基合酶、酰基转移酶、酮还原酶和酰基载体蛋白(ACP)域在催化周期中相互作用。在每一种状态,ACP?处于不同位置,来促进中间体向下一个催化步骤和下一个模块转移。(doi:?10.1038/nature13423?&?doi:?10.1038/nature13409?&?doi:?10.1038/nature13505)

“摇晃”的碱基对决定tRNA的保真度
The?selective?tRNA?aminoacylation?mechanism?based?on?a?single?G?U?pair
tRNA合成酶必须将合适的氨基酸附着到合适的、同源的tRNA上来维持遗传代码向蛋白质的正确翻译。丙氨酸的tRNA中一个“非华生-克里克碱基对”G3?U70确保被合成酶(AlaRS)正确氨酰化。Shigeyuki?Yokoyama及同事报告了来自古菌Archaeoglobus?fulgidus、在与携带G3?U70的tRNAAla(tRNAAla/GU)和与携带?A3?U70的一个变体(tRNAAla/AU)以及与一个alanyl-AMP类似物形成的复合物中的AlaRS的两个晶体结构。这两个结构的比较显示了该合成酶具有选择性的基础。G3?U70的独特几何决定?tRNA的CCA区域的取向,引导末端腺苷进入催化点。这一机制可解释远离该催化点的少量核苷酸何以能决定特定氨酰化的反应性。(doi:?10.1038/nature13440?&?doi:?10.1038/nature13502)

通过“零知识”来保证核安全
A?zero-knowledge?protocol?for?nuclear?warhead?verification
未来回合的核武器控制最好是对核弹头直接进行检查,但这个过程需要使核查人员对所提交核材料的真实性非常有把握但又未提供其设计信息的相关程序。这个挑战此前只能得到部分应对,办法是采用复杂的自动化信息屏障,后者所依赖的是双方的极大信任。现在,Alexander?Glaser、Boaz?Barak和Robert?Goldston开发出一种“零知识”中子成像技术,用它来确定核弹头的真实性。弹头的中子放射线图像会含有高度机密的信息,但在这一新方法中,数据是以正常方式处理、却是用预先加载了所宣称目标装置的放射线照片的一张“底片”的检测器来记录的。这样获得的对比结果对中子透射和发射提供了不同的测量值,它们能测出重金属从一个代表性测试目标的小偏移。(doi:?10.1038/nature13457?&?doi:?10.1038/510476a)

成神经管细胞瘤的基因组学/表观基因组学研究
Decoding?the?regulatory?landscape?of?medulloblastoma?using?DNA?methylation?sequencing
成神经管细胞瘤是最常见的恶性儿童脑瘤。在这篇论文中,作者发表了来自人类和小鼠肿瘤的一个全面的全基因组DNA甲基化数据集以及对组蛋白修饰、RNA转录体和基因组测序所做的分析。这种综合分析揭示了甲基化组中的大量改变,可帮助识别潜在治疗干预的新目标。(doi:?10.1038/nature13268)

重新编程的人类成年体细胞
Human?oocytes?reprogram?adult?somatic?nuclei?of?a?type?1?diabetic?to?diploid?pluripotent?stem?cells
以前的研究表明,多能干细胞系可以通过“体细胞核转移”(SCNT,一个成熟细胞的核被转移到一个未受精的、不成熟的卵细胞中)来从人类胚胎和新生儿成纤维细胞(皮肤细胞)获得。现在,Dieter?Egli及同事报告了胚胎干细胞系以SCNT方式从成年体细胞(包括一个1-型糖尿病供者的皮肤细胞)的成功获得。他们的研究还系统性地考察了在其获取干细胞系的过程中影响效率和发育潜力的参数,这些参数对于潜在治疗应用的程序改进也许有重要意义。(doi:?10.1038/nature13287)

由BRCA1控制的停滞的复制叉
BRCA1?controls?homologous?recombination?at?Tus/Ter-stalled?mammalian?replication?forks
一个复制叉的停滞能启动导致癌症的病理性事件。虽然已有人提出肿瘤抑制因子BRCA1和BRCA2也许会在停滞的复制叉上调控同源重组(HR),但此前却一直没有可能在哺乳动物细胞中获得关于这一点的直接证据,原因是没有一个能够在其中验证这一点的实验系统。Ralph?Scully及同事现在建立了一个系统,它允许对哺乳动物细胞中某一特定的停滞复制叉进行调控。细菌Tus/Ter复合物能够造成一个复制叉的双向停滞,这需要由BRCA1/BRCA2介导的HR才能使其恢复。然而,异常的长段HR被发现在没有BRCA蛋白时会出现在停滞的复制叉上,这为这些细胞易于发生癌变提供了一个基础。(doi:?10.1038/nature13295)

测量牛顿引力常数G的一个新方法
Precision?measurement?of?the?Newtonian?gravitational?constant?using?cold?atoms
牛顿引力常数G?(亦称为万有引力常数或“big?G”)是一个基本物理常数,用在两个物体之间的引力计算中。有几种方法能够以高精度测量G,但这些测量结果不一致,这可能是由于不同实验中未知误差的介入。为了识别并最终消除产生这些偏差的系统性误差,Gabriele?Rosi及同事利用通过激光冷却的原子实施的量子干涉法(这是与以前的测量方法根本不同的一种实验方法)完成了对G的高精度测量。他们以~0.015%的精度获得了一个G值,接近传统测量方法的精度,并且还有进一步做相当大改进的可能性。虽然这个结果尚未解决测量结果不一致的问题,但这样一个根本不同的方法的使用却有望找到困扰了以前测量工作的系统性误差。(doi:?10.1038/nature13433?&?doi:?10.1038/nature13507)

生成单壁碳纳米管的一条新途径
Chirality-specific?growth?of?single-walled?carbon?nanotubes?on?solid?alloy?catalysts
单壁碳纳米管(SWNTs)有很多出色的材料性质,这些性质敏感地取决于它们的精确结构。这种“结构-功能”关系只有当能获得从结构上来说的纯SWNTs时才能被完全利用,但要生成只有一个“管型”的SWNTs仍是一个相当大的挑战。在这篇论文中,Feng?Yang等人描述了以固体钨-钴合金纳米颗粒为催化剂来实现单一SWNT类型的手性特异性生长的一个方法。催化剂中的钨成分可以保证催化剂结构的高温稳定性,而钴则是一种有效的催化剂。对该方法进行优化,应能进一步提高选择性,来生成纯结构SWNT样品,它们也许能让我们针对实际应用来更广泛地使用和开发这些独特的材料。(doi:?10.1038/nature13434)

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