《自然》子刊精彩选读

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生物通综合：

aPKCs与PAR3，PAR6形成的复合物对于轴树突分化是一种必要元素

神经元的基本功能是接收信息、处理信息并传出信息，这种功能由其特殊结构决定：多根树突负责接收信息，单根轴突负责传出信息。神经元轴-树突极性的建立以及轴突的发育是形成神经网络的基础，对其分子机制的研究是神经科学的基本问题。

蛋白激酶C(Protein kinase C，PKC)通过影响多种蛋白质底物磷酸化，参与一系列与生命现象有关的过程，如细胞信号传递，细胞增殖与分化，基因表达，细胞形态改变，神经递质释放等。根据其结构及辅助因子的不同，通常将PKC分成3大类，即典型的PKCs(α，βⅠ，βⅡ，γ)，新PKCs(δ，ε，η，θ，μ)和非典型PKCs(ζ，λ，ι)

研究发现非典型蛋白激酶（atypical protein kinase C，aPKCs）与PAR3，PAR6形成的复合物对于轴树突分化（axon-dendrite differentiation）是一种必要元素——神经元轴树突极性分化以及轴突的发育是形成神经网络的基础，对其分子机制的研究是神经科学的基本问题，目前对于调控aPKCs与PAR3，PAR6复合物活性的上游元件却了解的非常少。

在这篇文章中，研究人员发现培养的海马神经元aPKC是被Dishevelled (Dvl)——一种Wnt下游效应因子直接调控的，Dvl可以通过结合、稳定并激活 aPKC促进轴突发育。除此之外，研究人员还发现Wnt5a——一种非经典的Wnt（noncanonical Wnt）也参予了这一过程，可以促进神经元极性建立和轴突生长，这一作用会由于Dvl的负调控或aPKC的抑制受到消弱。

这些研究结果是神经细胞极性分化与建立的机理研究的一项重要成果，有助于研究人员进一步深入分析神经元轴树突极性分化以及轴突的发育，也为神经退行性疾病等神经相关疾病的治疗提供了新线索。

p100蛋白的结晶结构新发现

来自中国科学院生物物理研究院国家生物大分子国家重点实验室（National Laboratory of Biomacromolecules），天津医科大学免疫学系，清华大学生命科学实验楼，美国乔治亚州大学，芬兰坦佩雷大学的研究人员对p100蛋白这种多功能转录共激活因子的结晶结构进行了进一步的分析，部分解释了p100在转录和剪接中的不同作用，有利于进一步了解p100蛋白的功能和作用机制。这一研究成果公布在《Nature-Structural Molecular biology》杂志上。
文章的通讯作者为生物物理研究所的刘志杰研究员，以及天津医科大学的杨洁教授，同时参予研究的还有清华大学饶子和院士，以及赵敏（Min Zhao，音译，第一作者），Neil Shaw（第一作者）。

IL-4 信号传导通道是人体免疫反应的重要通道之一，它们通过IL-4受体调控细胞周期而诱导了T细胞的增殖分化，在如过敏，哮喘，癌症等许多疾病中有极为重要的作用.。

多功能转录共激活因子p100蛋白是此通道中的一个非常重要多种功能蛋白。p100蛋白发现至今已有近十年历史，到目前为止，发现的p100蛋白涵盖的功能有：p100蛋白是EBNA2的转录调控激活因子；p100蛋白与转录因子cMyb和丝氨酸/苏氨酸激酶pim1结合并增强活性；p100蛋白与病毒mRNA合成密切相关的nsp1特异性结合；p100蛋白是RNA介导的沉默复合物(RISC)的重要亚基之一，并能够与富含U·I和I·Upair的dsRNA相互作用；p100蛋白作为共激活因子促进STAT5和STAT6介导的转录活性调控，并形成多种蛋白质复合物，包括RNApolII-p100-STAT6；p100-STAT5；STAT6-p100-RHA等。

然而到目前为止还没有有关p100的全面的结构和功能研究的报道，生物物理研究所生物大分子国家重点实验室人源多功能转录共激活因子p100结构与功能研究（刘志杰组）的研究人员表达和纯化了人源p100蛋白Tudor结构域，并获得了晶体，解析了其精细三维结构，为进一步研究p100和蛋白质复合物的结构和功能提供了有利证据。

在这篇文章中，重点实验室的研究人员与天津医科大学杨洁研究小组的成员合作进一步对p100蛋白的结构和功能分析进行分析——杨洁研究小组主要从事转录激活因子-人类p100蛋白参与pre-mRNA剪接加工分子机制方面的研究，他们发现人类p100蛋白是一个关键的转录调控子，能通过在启动子特异性激活因子和基本转录机器之间形成连接从而促进基因转录。

文章新发现：

证明p100蛋白的tudor和SN（TSN）位点能于U核内小核糖核蛋白/核小核糖核蛋白（ small nuclear ribonucleoprotein，snRNP ）复合物——由小分子核内RNA和蛋白构成的复合体，前体mRNA在上面进行加工，相互作用，这说明p100在前体mRNA加工工程中的作用。
确定了p100 TSN位点的结晶结构，描绘了p100可能具有功能的分子基础。
这种结构类似于hook，钩状，一条铰链状结构控制着hook的移动和方向。
这些发现告诉我们一种保守的芳香族cage钩住了snRNPs的甲基化基团，将p100锚定在剪接体（spliceosome）上，这种结构部分解释了p100在转录和剪接中的不同作用。

 

《自然—医学》

压力导致的肥胖

与控制食欲的神经系统相关的一种荷尔蒙可能与压力所导致的肥胖症有关，这是研究人员在7月出版的《自然—医学》期刊上报告的。

大脑中神经肽的作用是刺激食欲。Zofia Zukowska和同事发现，来自外围神经的神经肽也能直接作用于脂肪组织，导致小鼠在物理和情感的压力下发生肥胖症。这种效用似乎取决于另一种压力荷尔蒙考的索的释放。

重要的是，阻断脂肪细胞上的神经肽受体能防止体重的增加，从而指出了一种抑止压力的负面效应的一种可能靶标。

《自然—神经科学》

生长因子与可卡因上瘾

次脑皮层中的伏隔核是大脑中负责奖赏调控的区域。研究人员在8月号的报告说，伏隔核中所释放的一种生长因子是可卡因上瘾的形成和复发所必需的。

药物上瘾被认为是大脑中一种“劫机型”奖赏体制，能导致神经细胞持久稳定地对与药物相关的线索和紧张性刺激产生更多的反应。在对小鼠实施可卡因限量自控给药4个小时后，David Self和同事发现小鼠伏隔核区域中的脑源性神经营养因子(BDNF)的水平升高了。阻止BDNF的升高可降低可卡因限量自控给药的量和复发倾向，然而，在可卡因限量自控给药后，每天给小鼠注射BDNF则会增加小鼠寻找可卡因的行为和复发倾向。

而且，通过转基因工程去除对成年小鼠伏隔核中的BDNF，研究人员发现伏隔核区域中释放的BDNF不再影响最初的可卡因奖赏效应，但能显著地改变药瘾的发展。如果人类存在类似的药瘾调控机制，那么新结果有可能成为药瘾治疗的一种潜在方法。

《自然—免疫学》

引人注目的自体免疫性

在7月在线出版的《自然—免疫学》期刊上，一篇论文揭示了T淋巴细胞如何生存下来并导致数种自体免疫性疾病，如多发性硬化症等。

通过对多发性硬化症模式小鼠的研究，Gang Pei和同事研究了一种名为beta-arrestin1的蛋白质，这种蛋白质是所有细胞中的基因表达调控因子。Pei的研究小组报告说，beta-arrestin1帮助促进了T淋巴细胞的生存，而T淋巴细胞能增加炎症的持续时间。缺失beta-arrestin1，T淋巴细胞存活所必要的一种关键因子就不能产出。同样地，缺少beta-arrestin1的T淋巴细胞不会活得很好，而且多发性硬化症模式小鼠大脑中的炎症减少了。

新研究揭示了beta-arrestin1在延长与自体免疫疾病相关的进攻性T淋巴细胞的生存机会中的作用，从而提供了一种减少这类疾病的潜在靶标。然而，阻断beta-arrestin1的功能是否有助于多发性硬化症患者呢？这还需要进一步的研究。

　

《自然—医学》

ω—3多不饱和脂肪酸有益眼睛

研究人员在7月出版的《自然—医学》期刊上报告说，在饮食中增添ω—3多不饱和脂肪酸也许有助于眼睛疾病的防治。

从早产儿视网膜病变到糖尿病视网膜病变，许多视力受到威胁的眼疾特征是眼睛中的血管不正常生长。 Lois Smith和同事研究了ω—3多不饱和脂肪酸在眼睛受伤的小鼠眼睛血管中丢失和重新生长的过程。他们发现，通过饮食添加或转基因技术来增加这种酸的含量，就会减少眼睛中炎症介质的产量，从而限制血管的病态生长。

西方饮食通常缺少足够的ω—3多不饱和脂肪酸，对胎儿来说，这种酸是在最后3个孕期由母亲传输给胎儿，因此，早产儿缺乏这种酸。Smith等认为，在饮食中补充ω—3多不饱和脂肪酸也许有助于预防视网膜病的发生。

《自然—结构和分子生物学》

癌细胞如何保护其端粒

研究人员在6月在线出版的《自然—结构和分子生物学》上报告说，他们研究了癌细胞阻止其染色体末端变得更短的机制。

染色体末端也被称为端粒，端粒变短意味着老化过程的进行。为了保护适当的体形，所有的细胞都需要阻止自身端粒因每次分化而变得更短。癌细胞的分化频率高于一般细胞，因此，对癌细胞而言，如何保持端粒的长度则更为关键。部分癌细胞通过生产更多的端粒酶来保护端粒，其他的癌细胞则采用了一种名为替换途径(ALT)的方法，即端粒被聚集到细胞核中一个名为前髓细胞白血病小体( PML)的特别区域。

Hongtao Yu和Patrick Ryan Potts发现，当覆盖端粒的蛋白质被一个名为SUMO的小蛋白质连接上时，端粒就会进入 PML特区。他们还鉴别出覆盖端粒的蛋白质，当这种蛋白质缺失时，在ALT癌细胞系中的端粒就会变短，实际上，这种细胞已经丧失了生长能力。

新工作所揭示的机制也是其他几种癌细胞繁殖的机制，这种机制与细胞的正常生理学也有关系。然而，因为覆盖端粒酶的蛋白质在正常细胞的功能中也发挥着重要作用，因此，以这种蛋白质为靶标进行癌症治疗也许并不可行。


《自然—纳米技术》

视觉的台前幕后

通过观察被陷入碳纳米管中的单个分子的运动，就可以直接观察到视觉形成的过程，这是研究人员在7月在线出版的《自然—纳米技术》期刊上报告的。

眼睛中视网膜分子形状的变化会刺激负责视觉的生物化学通道，从而导致视觉的形成。通过将单个视网膜分子锚定在足球状的C60富勒烯分子中，Kazu Suenaga和同事就能够将它们捕获在单壁的碳纳米管中，并用高分辨率的透射电子显微镜为其成像。用碳纳米管做样品支架可以确保单个分子之间有很好的隔离，并能保护它们在观察时免遭电子束的损伤。

连续的透射电子显微镜图像展现了视网膜分子在碳纳米管中的移动和形状改变过程。尽管这种图像展现的是视网膜分子在人工环境中的运动，与正常的生物学环境有差异，但眼睛在观察外界时会发生非常类似的过程，从而揭示出当我们看见某种东西时，眼睛内部究竟发生了什么事。

本期的一篇新闻评述文章写道：“这项工作首次观察到了共轭碳链的动力学行为，提供了一种在原子水平清晰度下研究视紫质中视网膜分子作用的可能性。”