9月《自然》子刊精彩选读

9月《自然》子刊精彩选读

　　

生物通综合：

《自然—方法学》

科学家描绘细胞内信号回路图

果不仔细斟酌的话，甚至一单个受体的信号传导途径都能看起来令人恐怖，因为有着多重性的输入、输出和调节控制点。那尽管是实情，但对于这种存在于数百种不同信号途径之间的复杂关系来说，研究者有望可能从中获得什么有意义的启示呢？即使以二进制情形为例——想象一下，一行光开关控制着一系列不同的灯，其中每个开关触发器都能使得一个房间变得分外明亮或者黑暗——仅仅几十个输入信号就会导致一百多万种不同的组合。但是，实际情况很可能是更为混乱，其中来自于一个信号途径的输出将直接影响其它受体的行为。

不管混乱与否，这确实是多机构细胞信号联盟（AfCS）为何要聚集在一起来回答的问题；在《自然-细胞生物学》杂志上新近发表的一篇文章中，来自于美国德州大学西南医学中心的研究者Rama Ranganathan及其同事，他们也隶属于AfCS，介绍了这方面的试验。他们目的是在信号加工过程之间对相互作用进行特征分析，而这些加工过程由22个不同受体-配体对引发，总共有231对组合。

他们的切入点从检查每一单个配体对于264.7RAW巨嗜细胞的效果开始，对钙元素流、蛋白质磷酸化和细胞因子生产等结果进行定量分析。获得了这些单一的特征之后，他们继续分析这些成对的引发物，接着将最终获得的结果与以前预测将要在最为简单的“额外”场景中发生的结果进行对比。当获得的结果与以前的预测有显著差异时，他们认为在被刺激的各种途径中存在着一种相互作用，导致了一种更为复杂的输入-输出关系的产生。

这里获得的很多数据和以前已经获得的有关受体信号行为的结果是一致的，但是，Ranganathan及其同事也能够利用这一结果构建一些关于途径交互作用的新假说。比如说，已经观察到一致性的协同行为，它们源于和那些引发钙离子运动的配体以及引发cAMP生产的配体之间产生的协同刺激，他们因此就能够开发出一个可进行试验测试的模型来检验这一行为，因而在调控这种相互作用中可对一种关于蛋白质激酶A的潜在角色进行鉴定。

每一被研究的配体，在生产细胞因子的调节过程中都至少会和一个其它的配体发生协同性的交互作用，虽然甚至有几个配体对这些过程并没有显示出独立的效果。研究者发现，他们能够将已有的数据整理成相对较小的数据串，从中他们观察到在细胞因子生产过程中，在不同类型的配体之间发生了相似的协同行为。比如说，Toll样受体和G蛋白偶联受体之间的协同刺激，在分析六种细胞因子时，始终会导致一种特定类型的生产和抑制行为的发生，相比之下，Toll样受体的刺激行为，仅仅能导致这六种细胞因子产量的增加。

Ranganathan及其同事假定存在着一种“交互作用剂”，他们将这种命名解释为“一种信号回路”，可以将不同类型的配体-受体激活途径特定性地连接在一起，以便获得特殊的协同效应。他们建议，对这些交互作用剂进行鉴定，已经被证明对于正确理解细胞的信号过程是十分必要的。“在这些成对的组合被考虑进去的情况下，在最终调节细胞输出时，配体就开始显示出它们对外界的依赖性这一特征来，”这些研究者总结说，“确实，获得的数据表明，很多输入配体的基本活动，与其说是对细胞输出的直接控制，倒不如说是对其它信号系统的调节。”

《自然—医学》

为什么 H5N1如此致命

对越南感染上禽流感病毒H5N1的患者的一项研究揭示出一些线索，可以帮助我们理解为什么H5N1是如此致命，这项最新的研究结果发表在10月号的《自然—医学》上。

Menno de Jong和同事将一组感染上H5N1的患者与另一组感染上两种人流感病毒的患者进行对比，分析两组患者的病毒水平及其对免疫系统的影响。与感染人流感病毒的患者相比，感染H5N1的患者在咽喉部的病毒载量水平要高很多，死亡的H5N1患者体内的病毒载量水平则是最高的。在死亡的患者的血液里常常可以检测到这种病毒。Jong和同事还发现，高水平的H5N1会刺激部分炎症细胞因子的释放；炎症细胞因子的水平与病毒载量相关，死亡患者体内的炎症细胞因子水平最高。致命的H5N1感染与外周血液中淋巴细胞的丧失也有关。

Jong等认为新发现支持了这样的观点：H5N1病毒的复制水平比人流感病毒的复制水平高得多，高水平的H5N1激发了过度的炎症反应，导致肺部功能的丧失甚至死亡。他们还提出早期诊断H5N1感染的重要性，并应尽早使用抗病毒素将病毒的复制阻断在萌芽期，防止过度的炎症反应。

抗癌药基克利可能导致心脏疾病 

基克利（Gleevec）又名Imatinib mesylate，是一种治疗慢性骨髓白血病的口服抗癌药物。研究人员在8月出版的《自然－医学》上报告说，这种药物会杀死心脏细胞，导致心脏疾病。
基克利的主要成份是瑞士诺华制药公司研制的一种蛋白质－酥氨酸激酶抑制剂Imatinib mesylate。 蛋白质Bcr-Abl是导致慢性骨髓白血病的主要因子，Imatinib mesylate能抑制 Bcr-Abl的活性。Thomas Force 和同事报告说，有10人在服用基克利时出现了严重的充血性心力衰竭，对小鼠的实验表明，接受这种药物治疗的小鼠也出现了心脏炎症。对接受基克利治疗的人和小鼠的心脏的显微和生物化学分析表明，这种药物对心脏细胞有毒。他们推测这可能是Imatinib mesylate过度作用于Bcr-Abl，而不是其它目标。
imatinib的这种对心脏出现的有毒反应是以前不曾想到的副作用。作者建议服用基克利的患者应密切关注心脏机能的不良症状。 

《自然—生物技术》

生产更好的生物塑胶

聚羟基脂肪酸酯类(Polyhydroxyalkanoates, PHAs)是一种类似塑料的分子，它能储藏能量，这也是动物积存能量的方式。有许多细菌会像PHAs一样能储存能量，富养罗尔斯通氏菌(Ralstonia eutropha H16)是众多制造可生物降解塑料的细菌分子中的一员，但与同类分子不同的是，这种分子只需要氢和二氧化碳就能生存。研究人员在10月号的《自然—生物技术》期刊上报告说，他们测出了R. eutropha H16的基因组序列。

每年从化石燃料中制取的塑料高达3500亿磅，主要是从石油中制取。相对于从石油制取的塑料来说，以可再生能源为原料制取的PHAs对环境更加友好，而且可以对它们进行改良以满足多方面的应用，比如从制模所需要的强塑料到树脂涂层。

R. eutropha H16的基因组序列揭示出50多个可能与细菌的生物塑胶制造机制有关的新基因，增加了我们对堆积在细菌中的PHA的认识。到目前为止，可以通过改变细菌的饲料来改良生物塑胶的基本性质。这些新基因提供了一种可能性，即可以通过基因改造工程对细菌甚至植物进行改良，拓展我们每天生活所使用的生物塑料的多样性。

《自然—神经科学》

过分专注损害视觉感知力

我们通常认为更好认识某种客体的方法之一是专注于它，但是在10月号的《自然—神经科学》上，一项研究认为持续专注实际会损害部分视觉的感知力。

明暗对比度大的区域对更容易造成视觉刺激。以前的研究认为，注意力会让视觉刺激更容易看见对比度正在提高的对象。然而，实验结果与之相反，长时间地观察高对比度的刺激物会降低人的感知力。Ling和Carrasco向受试对象展示了黑白相间的条纹，并让他们报告这些条纹是向左还是向右倾斜；当条纹的黑白对比度低时，受试者更难完成这一任务。研究人员发现，当受试者专心致志地关注于特定的一套条纹时，即使条纹的对比度低他们也能完成任务。然而，在过长时间地关注后，受试者需要更高对比度的条纹才能完成这一任务。

这些结果表明，实际上，过长时间关注于特定的刺激物可能是损害而不是提高了感知力。

《自然—免疫学》战胜细菌的毒性

    鼠疫杆菌（yersinia pestis）属于耶尔森氏菌属(yersina)，是引起烈性传染病鼠疫(plague)的病原菌，它是几百年来人类灾祸的一个来源。人体对鼠疫杆菌无天然免疫力，容易感染，但患过鼠疫的病愈者可获得持久性免疫力，很少再次感染。

    研究人员在10月号的《自然—免疫学》报告说，一种有效的免疫方法能够让小鼠抵御鼠疫杆菌的感染。

    Egil Lien和同事发现，像鼠疫杆菌这样的细菌穿着一层由蛋白质和脂肪糖构成的“外衣”。某些细菌的“外衣”会刺激哺乳动物的免疫细胞，但部分细菌如像鼠疫杆菌的“外衣”就不会产生这样的刺激，从而让它们得以入侵或抑制宿主的天然免疫反应。Lien和同事对一种鼠疫杆菌的菌珠实施了基因工程改造，让它的“外衣”能刺激小鼠的免疫细胞，结果，这种经过基因工程改造的小鼠在感染后仍然能存活。而且，这种活下来的小鼠还能继续保护自己不受致命的鼠疫杆菌的感染。研究结果显示，“免疫秘密行动”可能是正常鼠疫杆菌导致严重感染的关键所在。

    Lien和同事的工作表明，对天生免疫系统进行足够的刺激反应能控制高致病性细菌的感染，他们认为新工作拓展了对鼠疫杆菌毒性的认识，有希望用于疫苗的研发。