5月30日Nature 杂志生物学精选

Mature HIV-1 capsid structure by cryo-electron microscopy and all-atom molecular dynamics

本期封面所示为处于病毒包膜内、具有六聚（金色）和五聚（绿色）组合单元的“人免疫缺陷病毒-1” (HIV-1)衣壳的一个原子模型。HIV-1（最主要的艾滋病病毒）含有一个包裹着病毒RNA基因组的球形衣壳。随着逆转录病毒的成熟，衣壳通过衣壳蛋白CA的自然低聚反应而形成。利用“冷电子显微镜”和“冷电子断层扫描”方法，结合“全原子、大尺度分子动态模拟”，Gongpu Zhao等人确定了HIV-1衣壳的一个完整原子结构。所获得的结构模型显示了衣壳形成、稳定性和病毒感染性所必需的元素。特别令人感兴趣的是CA蛋白羧基端部区域之间在一个新颖的“三倍界面”中的憎水相互作用，这似乎是成熟衣壳的一个独有特征，以前被认为可能是一个有吸引力的治疗目标。[链接地址]

非专门化神经元在认知中的作用

The importance of mixed selectivity in complex cognitive tasks

当一个动物执行某一认知任务时，前额皮质中的单个神经元经常会根据与该行为相关的各种方面进行适应性调整。这样所产生的组合反应经常是难以解读的。对执行一项“目标顺序记忆任务”的猴子的神经活动所做的这项研究，目的是为了确定前额皮质中的混合选择性神经元的主导地位对于所执行的功能是否至关重要。结果表明，具有混合选择性的神经元跟那些高度专注于编码与任务相关的某一方面的神经元所含信息一样多。而且，混合选择性神经元实际上在某些方面相对于专门化的神经元有相当大的计算优势。为这项工作所开发的、用于从所记录的神经活动提取丰富信息的新的计算方法，应能使对那些被广泛观察到、但很少分析过的混合选择性神经元的研究工作变得容易一些。[链接地址]

挪威云杉的基因组

The Norway spruce genome sequence and conifer genome evolution

“云杉基因组项目”联合课题组在本期Nature上发表了第一种裸子植物的基因组草稿，即一种挪威云杉(Picea abies)的基因组草稿。该基因组来自最初于1959年在瑞典中部的东Jämtland获得的一棵树，大小为20千兆碱基对，比模型植物“拟南芥”的基因组大100倍，但二者所含基因数量差不多。这个基因组之所以大，是由于可转位元素的积累。对另外五个裸子植物基因组所做的比较测序表明，可转位元素多样性也见于现存针叶树。该基因组的序列数据可以在ConGenIE网站(http://congenie.org/)上公开获取。[链接地址]

癌细胞的“内吞”营养机制

Macropinocytosis of protein is an amino acid supply route in Ras-transformed cells

这篇论文描述了向癌细胞供应养分的一个以前没有被识别出来的通道。致癌的Ras蛋白已知促进“巨胞饮”（macropinocytosis）。这是一个“内吞”过程，在其中，细胞外流体及其成分通过名为“巨胞饮小体”（macropinosome）的小泡被内化到细胞中。现在，Dafna Bar-Sagi及其同事发现，被Ras改变的细胞可利用这一过程来“吃”细胞外蛋白。被“巨胞饮”的蛋白发生降解，产生支持肿瘤生长所必需的自由氨基酸。这一发现表明，“巨胞饮”的抑制对于治疗一个亚组的癌症可能会有效。[链接地址]

一个硝酸盐/亚硝酸运输蛋白的结构

Crystal structure of a nitrate/nitrite exchanger

硝酸盐对氮代谢至关重要，但亚硝酸盐在细胞中会是有害的，因为它会被还原成对细胞有毒的一氧化氮。因此细胞亚硝酸盐会被相关通道和运输因子从细胞中迅速清除，或被吸收酶还原成铵或双氮。令人吃惊的是，我们对硝酸盐运输知之甚少，但现在，细菌硝酸盐/亚硝酸盐运输蛋白NarK在有基质和没有基质两种情况下的X-射线晶体结构已被确定。这些结构显示了一个没有“可质子化”残迹的、带正电的基质-转位通道，说明NarK起一个硝酸盐/亚硝酸盐交换器的作用，而且质子不大可能被一起运输。[链接地址]

简化有关活细胞的计算方法

Synthetic analog computation in living cells

用于合成生物学的新颖基因控制系统的设计受数字逻辑支配。这必然是一种复杂的安排。现在Timothy Lu及其同事利用在自然细胞中所发现的模拟构造单元来在对数范畴内执行算术运算。这样的模拟回路（它们可以与数字回路集成）应能使采用更少的要素来进行在生物感应中要求宽的动态范围的复杂计算成为可能。[链接地址]

早期共存的“旧世界”猴子和猿类

Palaeontological evidence for an Oligocene divergence between Old World monkeys and apes

分子证据表明，人科动物（猿和人）与猕猴科动物（“旧世界”猴子）之间在演化上的分开发生在距今2500万年和3000万年之间，但狭鼻猿（猕猴科和人科）的化石证据只追溯到大约2000万年前。Nancy Stevens及其同事发现了同时属于“旧世界”猴子和猿的动物的最早已知证据，从而在一定程度上填补了这一空白。他们所发现的化石是一种同时属于处在进化树根部的人科动物和处在进化树根部的猕猴科动物的动物，是在坦桑尼亚的东非大裂谷中的一个地层发现的，其年代被精确测定为距今2520万年前。这个年代（属于“渐新世”时期）大大延长了两个类群的动物已知曾经共存的时间范围。[链接地址]