7月12日 Nature 杂志生物学精选

2012-07-12 10:03 · jeff

7月12日 Nature 杂志生物学精选:抑郁症的不同神经机制;临床基因组测序;对一个DNA修复反应的观测研究;鸟类颅骨的特点是怎样形成的;“嵌套性”在决定生态系统功能中并不重要;横纹肌的精确演化起源;侵略性前列腺癌中的突变;有袋动物的X-染色体失活。

抑郁症的不同神经机制

慢性应激已知会导致抑郁症状,如缺乏快感、异常饮食习惯和行为上的失望,但人们对各种不同症状中所涉及的突触适应性并不是很了解。这项用小鼠所做的研究表明,应激会通过“黑皮质素-4受体”的激发降低伏隔核(脑中与快乐和寻求奖励的行为相关的区域)中表达D1受体的神经元上的激发性突触的强度。阻断这些受体,会阻止应激对进食及与可卡因奖励反应的效应,但不会阻止对行为性失望的效应。这些结果为调控不同抑郁症状的神经回路之间是不相关的提供了证据,这表明,应当有可能研究出针对特定行为的治疗方法。[查看论文]

临床基因组测序

个性化医学领域中人们所希望看到的很多进展,都依赖于将临床准确性与将描述不同变体在某一染色体上出现的环境(基因单倍型)的能力结合在一起的低成本基因组测序技术所取得的进展。这篇文章中所介绍的方法(被称为“长片段读取技术”)与用来对长的单个DNA分子进行测序的方法相似,但却没有DNA克隆或染色体分离。本文作者通过从只含有10到20个细胞的样本生成7个准确的人基因组序列和单倍型数据,演示了这一方法的潜力。这一进展显示,应当有可能使从微生物活检和循环癌细胞所得到的个人基因组测序结果具有临床研究所要求的质量和规模。[查看论文]

对一个DNA修复反应的观测研究

化学家会喜欢去确定化学反应中真正过渡状态的结构,但在过去,过渡状态的高能及不稳定性质使得这一目标难以实现。Wei Yang及其同事利用由“DNA聚合酶η” (Pol η)催化的一个修复反应作为模型,对“急冻技术”的应用进行了延伸,利用X-射线晶体学来分析束缚的共价中间体,以此来对DNA合成进行实时和在原子分辨率上的观测研究。Pol η特别适合这一方法,因为它的反应速度慢,并且有一个比较刚性的催化中心。所观测到的反应中间体显示了几个没有预料到的瞬时状态,并且表明该反应机制中还涉及出乎意料的第三个镁离子。[查看论文]

鸟类颅骨的特点是怎样形成的?

鸟类之所以与其他动物不同,在很大程度上都与颅骨有关——鸟类的颅骨很特别,它们能够满足协调飞行和视觉与适应性超强的鸟喙所需的视觉系统和神经肌肉系统。将鸟类颅骨形态与已灭绝的兽脚类恐龙的颅骨形态所做的这一对比表明,鸟类颅骨的特点在很大程度上是通过“幼体形态形成”(幼体特征在成年个体中的保留)演化的。原始“干群鸟”有突出的眼睛、较大的脑子和较短的面部,它们与“祖龙”(兽脚类恐龙的非鸟类分支,它们包括现存的鳄鱼)的胚胎和幼体相似。[查看论文]

“嵌套性”在决定生态系统功能中并不重要

互惠性生态网络的嵌套结构(指生态学上的“专性种”与也跟更具“普性”的种发生相互作用的某一亚组的种发生相互作用的倾向)被认为能促进生物多样性。对关于“植物-传粉媒介”互惠性的59组经验性数据所做的这项研究却得出一个令人吃惊的结论:增添互惠性一般会通过破坏竞争对称性来降低生物多样性,“嵌套性”在决定生态系统功能中并不重要。在这一模型上,决定一个物种生存机会的仅仅是该物种所具有的互惠性联系的数量,而“嵌套性”仅仅是一个副作用。[查看论文]

横纹肌的精确演化起源

高等两侧对称性动物如人类和昆虫与非两侧对称性动物如水母之间在横纹肌或骨骼肌上所具有的超级结构相似性,表明这一重要的收缩细胞类型有一个共同的演化起源。然而,横纹肌的精确演化起源一直没有被证实。在这项系统发育基因组学研究中,Ulrich Technau及其同事发现,核心肌肉蛋白存在于没有真正肌肉的单细胞生物如海绵中。他们的分析支持关于横纹肌的一个收敛演化模型。在该模型中,新型蛋白在刺胞动物和两侧对称性动物的独立演化过程中被添加到古老收缩器中,导致非常相似的超级结构。[查看论文]

侵略性前列腺癌中的突变

在局限性前列腺癌的治疗方面已取得巨大进展,但这种转移性疾病及其向“去势难治性前列腺癌” (CRPC)的发展却普遍具有致命性。这项研究对132个样本进行了全外显子组测序,这些样本包括来自50位接受大量治疗的CRPC患者及11位未接受治疗的高等级局限性前列腺癌患者的肿瘤细胞和相匹配的生殖细胞。虽然整体突变率较低,但本文作者在多个染色质/组蛋白修饰基因中以及“基因编码性雄性激素受体”中发现了复发性突变。他们还在已知和新的基因及通道(包括FOXA1)中发现了一系列不同的、具有潜在推动力的突变和版本数改变。[查看论文]

有袋动物的X-染色体失活

在真兽亚纲(胎生)和后兽亚纲(有袋)动物中,XX雌性发生染色体失活,以确保它们拥有与XY雄性相同剂量的、与X-相关的基因产物。在真兽亚纲动物中,X-染色体失活由非编码RNA Xist启动,但Xist在后兽亚纲动物中没有被保留下来,所以这些动物中X-染色体失活的机制一直不清楚。在这项研究中,具有与在X-染色体失活中发挥一定作用相一致的性能的一个被称为Rsx的非编码RNA,在一种有袋动物中被发现,该动物即灰色短尾“负鼠”(Monodelphis domestica)。Rsx只在雌性中表达,是从失活的X-染色中转录并覆盖在其上的,并且与基因沉默相关。因为Rsx 和 Xist 缺乏较大的序列同系性,所以这表明X-染色体失活通道的某些方面是收敛性演化的。[查看论文]