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[自然要览] （选自英国Nature杂志，2008年8月21日出版） 封面故事：脂肪与肌肉之间的联系 PRDM16 controls a brown fat/skeletal muscle switch 人体中有两种类型的脂肪组织：一种是棕色脂肪，主要功能是燃烧卡路里，产生身体所 需热量；另一种是白色脂肪，用来储存能量。现在，研究人员获得一个令人吃惊的发 现：棕色脂肪是骨骼肌的一种衍生物。这一发现也许会促使我们去重新思考我们关于这 两种组织之间关系的观点。以前，关于脂肪发育的大多数模型都认为，棕色和白色脂肪 细胞来自同一种成脂肪前体细胞，但体内细胞系跟踪研究表明，棕色脂肪细胞起源于表 达Myf5基因（迄今只在肌肉细胞中发现的一种标记）的成骨细胞。PRDM16（一种锌指蛋 白，已知能够刺激棕色脂肪选择性基因表达）可强有力地调控肌肉与棕色脂肪之间的双 向细胞命运转换。作为棕色脂肪细胞命运的一种支配性调控因子，PRDM16在治疗肥胖症 上可能有潜在用途，能够诱导PRDM16在白色脂肪或肌肉前体中表达的化合物也可能有这 种作用。本期封面所示为棕色脂肪，在其中，PRDM16的表达被shRNA抑制，肌肉细胞标 记为红色，脂肪细胞和其他细胞类型标记为蓝色核。封面美术：Eric Smith。 （Article p. 961; News & Views） 丝盘虫基因组完成测序（Genes for the simple life） The Trichoplax genome and the nature of placozoans 丝盘虫（Trichoplax）经常是被认为是现存“最简单”的自由生活的动物，在关于早期 动物起源的争论中处在中心位置。它是一种盘状的“扁盘动物”，直径约1毫米，首次 是在一个水族馆的墙壁上被发现的。现在，丝盘虫的基因组已经完成测序和分析。这种 动物保留了与刺胞动物和两侧对称动物最后共同祖先的很多特征，它们存在于距今超过 6亿年前。但丝盘虫也还有决定发育模式和细胞类型的基因，这些细胞类型从未在该动 物身上看到过，说明在其生命周期中也许还有尚未被发现的阶段。（Article p. 955; Author page） 哈勃图片解决“英仙座”谜团（Galactic filaments） Magnetic support of the optical emission line filaments in NGC 1275 来自“哈勃太空望远镜”的图片，显示了在从位于英仙座星团中心的巨大椭圆形星系 NGC 1275流出的离子化气体的亮丝中的精细度非常高的细节内容。这些细丝为什么一直 保持稳定（它们被认为存在至少108年了），尽管存在潮汐剪切力的破坏效应，而且周 围还有温度极高（4×107 K）的气体？这个问题一直不清楚。现在，“哈勃”的这些图 片弄清了这些细丝内的线状结构。这些结构表明，细丝中可能存在与周围气体形成压力 平衡的磁场，能够使细丝保持稳定，并允许大量冷气体聚集，后者有可能延迟了恒星的 形成。（Letter p. 968; Author page） 火星云层上的化学反应（Ozone chemistry on Mars） Heterogeneous chemistry in the atmosphere of Mars 冰云和颗粒表面的化学反应，被认为与地球平流层中所观察到的极地臭氧层损失有关， 并且还可能扰动大气层下层中的化学组成。冰云在火星的大气层中普遍存在，新的卫星 观测结果及模型模拟结果显示，据信与在地球卷云颗粒表面上所发生的反应类似的反应 也发生在火星的云上，在那里，它们所起的作用可能是，决定火星大气的组成及当前的 稳定性。（Letter p. 971） 黄金作为催化剂对颗粒尺寸的要求（Catalysis: oxidation strikes gold） Selective oxidation with dioxygen by gold nanoparticle catalysts derived from 55-atom clusters 体状黄金相当惰性。因此，一般来说，它作为化学反应的一种催化剂效果是非常差的。 但如果将尺寸大小减小到几个纳米，黄金纳米颗粒便成为极为有效的氧化反应催化剂。 这种行为的起源尚未被完全弄清。为了研究颗粒大小在催化活性中所起作用，Turner等 人合成了直径大小从约为1.5纳米到超过30纳米的黄金纳米颗粒，并且发现了一个非常 清楚的尺寸临界值：在大约2纳米以上，这些颗粒作为分子氧使苯乙烯发生环氧化反应 的催化剂完全没有活性。这一反应不需要启动剂，支持媒介也是惰性的，所以这个效应 似乎涉及黄金电子性质所发生的取决于尺寸的变化。活泼的颗粒来自特别稳定的由55个 金原子组成的黄金团块，这种团块也许能够为适合实际应用的黄金催化剂的合成提供一 个有用的起点。（Letter p. 981; News & Views） 自我毁灭性合作或“合作性自杀”（Suicide is painless (Doebeli CL)） Self-destructive cooperation mediated by phenotypic noise 个体生物之间的合作，会是一个令人迷惑不解的现象，尤其是当合作中的主要成员不能 存活时。这方面的例子包括一些微生物，它们会产生一些毒素或毒性因子，不产生这些 物质的其他微生物可以利用这些物质，在这种情况下它们就会死亡。显然，对这种自我 毁灭性合作或“合作性自杀”负责的基因，只有当其在它们载体的很小一部分上表达时 才能长久存在。Ackermann等人提出一个关于自我毁灭性合作的演化的模型，该模型表 明，这种稳定性的秘密在于合作性基因的表达性载体与非表达性载体之间的分配：非表 达性载体必须能够优先享受由表达性载体所产生的“公共利益”。这个体系涉及毒性因 子在病原体细菌鼠伤寒沙门氏菌的克隆细胞之间的可变表达。表型噪音导致毒性因子分 化成两个亚组，它们彼此进行合作，来造成一次感染。（Letter p. 987） 海底沉积物生物圈中古细菌占支配地位（Archaea rule the waves） Significant contribution of Archaea to extant biomass in marine subsurface sediments 近年来对来自海床下面深层的沉积物样品所做的研究工作，显示了一个以前隐藏的、巨 大的深层微生物细胞生物圈。钻探考察的结果表明，这种生态系统包含一个相当多样化 的细菌（Bacteria）和古细菌（Archaea）种群，但这两组微生物中哪一组居支配地位 却一直是一个非常有争议的话题。根据对脂质（它们能够反映在来自大范围亚表层环境 的亚表层沉积物中存在活细胞）所做研究进行的一项新的分析表明，在这个生态系统中 居支配地位的是古细菌，而不是细菌。根据这项工作，研究人员还对该生物圈的大小做 出了估计：其大小约为900亿吨。这个估计值与根据其他数据所做估计是一致的，基本 上相当于全球植物生物质总量的1/5。（Letter p. 991; News & Views） BMP-7与肥胖症的关系（BMP-7 and obesity） New role of bone morphogenetic protein 7 in brown adipogenesis and energy expenditure BMP-7最初是作为一种骨诱导剂（bone inducer）被发现的，但它还有很强的肾再生和 神经再生效应。现在，研究人员报告它能通过促进棕色（而不是白色）脂肪细胞的分化 来调控体内能量平衡。BMP-7能够打开棕色脂肪的调控因子，包括PRDM16（见封面故 事）和成脂肪转录因子，并且刺激线粒体的生物生成。BMP-7在小鼠体内的异位表达能 增加棕色（而不是白色）脂肪质，导致能量消耗增多和体重增加减慢。这些结果对于肥 胖症的治疗显然有参考价值。（Letter p. 1000; News & Views） EspFu激发宿主肌动蛋白机器的机制（E. coli O157:H7 pathogenicity） The pathogen protein EspFU hijacks actin polymerization using mimicry and multivalency / Structural mechanism of WASP activation by the enterohaemorrhagic E. coli effector EspFU 大肠杆菌菌型O157:H7是大肠杆菌的一种肠出血性菌种，能通过感染小肠上皮层引起严 重的胃肠疾病。细菌效应子蛋白EspFu能诱导肌动蛋白基座的形成，后者是细菌粘附所 需要的。本期Nature上两篇相关的论文阐述了EspFu激发宿主肌动蛋白机器的机制。 Sallee等人所做的一项生化分析表明，EspFu能激发宿主的WASP (Wiscott–Aldrich syndrome protein)肌动蛋白成核因子家族，这些成核因子正常情况下是由GTP酶Cdc42 激发的。Hui-Chun Chen等人从结构角度进行了研究，提供了关于EspFu 和 N-WASP之间 的结合互动及其激发的详细信息。EspFu模仿N-WASP内的一个自抑制元素来诱导其激 发，导致肌动蛋白的组装。这个机制可以确保EspFu专门激发WASP，而不是全部Cdc42目 标。（Letters pp. 1005, 1009） Cryptochrome能够探测磁场（Making sense of magnetism） Cryptochrome mediates light-dependent magnetosensitivity in Drosophila Cryptochrome是一种蓝光/紫外光受体，与果蝇生物钟的控制有关。现在，研究人员发 现了Cryptochrome的第二个不相关的作用：用作磁场的一种传感器。受训将磁场与食物 联系起来的果蝇，在暴露于可见和紫外光时能对磁场做出反应，但当Cryptochrome激发 波长被阻断、或当Cryptochrome光受体因突变而不存在时，它们不能做出这种反应。 （Letter p. 1014; News & Views） 与线虫交媾塞有关的一个基因（The C. elegans copulatory plug） Molecular basis of the copulatory plug polymorphism in Caenorhabditis elegans 线虫（Caenorhabditis elegans）多年来一直是一个遗传模型体系，但这篇论文是第一 篇识别出这些生物一个经典多态性背后的一个基因的论文。一些种类的雄性在交配后能 在雌性体内留下一个粘性塞子，而其他种类的雄性却不能。Palopoli等人发现，这是由 于为一种像粘蛋白一样的蛋白编码的一个基因所发生的变化，这个变化能够在全世界的 线虫种群中传播开来。（Letter p. 1019） |
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