《自然》子刊精彩选读

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生物通综合：

《自然·神经学》:你基因里的情感回忆

一项新的研究显示，你回忆起情绪事件（emotional events，如遇到爱的人或一次车祸曾带来的外伤等）的能力是由一个单独的基因中的一种常见变异所掌控的。

我们回忆起曾引起强烈感情的事件远比平凡事件更容易，这是因为它们往往在进化过程中具有优势!想起喜爱的或是危险的事件能够比回忆日常发生的一些事件更能帮助我们更好地生存下去。

瑞士苏黎世大学的神经学家Dominique de Quervain解释说，强烈的情绪事件能够触发大脑释放激素和神经递质去甲肾上腺素。这个过程能够刺激与处理情绪发硬有关的大脑杏仁核（AMYGDALA ）将记忆存储到海马体和其他大脑部位。这项研究的结果刊登在新一期的《自然·神经学》杂志上。神经生物学家早在几十年前就已经知道，杏仁核——这个位于大脑底部的杏仁状的结构，能使其它动物产生恐惧感以及学习躲避伤害性刺激带来的疼痛。

但由于某种原因，情绪事件的回忆在人与人之间存在很大的差异。因此，Quervain想知道一个叫做ADRA2B的基因中的常见突变是否与这种差异有关。ADRA2B基因编码去甲肾上腺素受体。大约30％的白人和12％的非洲人携带这种变异体。

Quervain与来自德国和乌干达的同事给两组参与试验的人展示强烈的正面的、中立的和非常负面的情绪事件的照片。然后，研究人员让他们回忆这些图片并用文字描述。

正面积极的照片包括一名老爷爷和他的孙子以及一张结婚幸福场景的照片。负面照片包括一名头部受伤的车祸受害者和污染环境的排放物图像。中性图片包括街道上的行人或正在打电话的人的照片。

接受测试的两组人中，其中一组是健康的瑞士人，另一组则是卢旺达屠杀事件的受伤幸存者——他们生活在乌干达的难民营中。

研究人员发现，在两组人中，携带ADRA2B基因变异体的人比携带该基因的其他版本的人更容易回忆起正面的和负面的图片。具有或不具有这种基因变体的人对中性图片的回忆程度相同。

但是，携带这种变异体的乌干达人明显比携带这种变异体的欧洲人更容易回想起负面的情绪事件，并且这与他们是否患有创伤后应激障碍。

研究人员总结说，这种基因变异能够增强情感记忆，并且意味着携带这种变异体的人在恐怖的事情发生时会留下更为强烈的创伤记忆。

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—化学生物学》

当碳遇到磷时

因为含有一个碳—磷键，天然除草性化合物具有特殊的生物学性质。如今，研究人员在7月在线出版的《自然—化学生物学》期刊上报告说，他们鉴别出负责创建这种天然除草性化合物的酶。

大自然的产物大都是由自然界丰富多彩的众多生物建筑块构成的，如氨基酸和功能乙酰基团。酶的活性变化会导致产物的重组，因此，活性多变的酶就创造出了结构极为多变的化合物。

William Metcalf和同事鉴别出了负责天然除草性化合物的基因团簇。科学家们早已知道酶对这些产物生成的必要性，但他们并没有完全弄明白这些产物的生物合成通道。Metcalf和同事培育出一种含有这种基因团簇的转基因大肠杆菌，然后又用化学、生物化学和遗传实验对这种细菌进行测试，以确定出每一种酶在这种生物合成通道中的作用。结果他们却改变了这种生物合成通道，并鉴别出两种新的化学中间体。

因为活性除草性化合物是一种含原型次磷酸的天然产物，所以，新研究打开了一扇认识这些有趣的酶转换的大门。

《自然—材料学》

数学方程解决经典问题

研究人员在7月在线出版的《自然—材料学》期刊上说，他们提出的一组数学方程可解决如何预测莫比乌斯带的经典问题。

1858年，德国数学家、天文学家莫比乌斯和约翰·李斯丁各自独立发现了一种神奇曲面：这种曲面只有一个表面和一个边界，它可以这样做成：取一片长方纸条，把一个短边扭转180°，然后把这边跟对边粘贴起来，就形成一条“莫比乌斯带”。

一只小虫可以爬遍整个曲面而不必跨过它的边缘，而如果用刷子油漆这个图形时，能连续不断地一次就刷遍整个曲面，而要将一个没有扭转过的带子刷遍了，就必须要把刷子挪过带子的边沿而跨到另一面。莫比乌斯带是一种拓扑学结构，由此引出一个如何预测莫比乌斯带形状的经典问题。

用新近发明的数学方法，Gert van der Heijden和Eugene Starostin发现，利用长方形的长短边比率就能计算出莫比乌斯带的基本形状。本期《自然—材料学》的一篇新闻评述文章指出，新发展的数学方法可用于解决生物模型等相关问题，或者可解释为什么电话听筒总会呈现向左或向右的螺旋。

《自然—遗传学》

胆结石的遗传风险

胆结石是工业化国家中最普遍的健康问题，它会导致器官的损害或感染，目前，世界上有10%～20%的人患此病。研究人员在7月在线出版的《自然—遗传学》上报告说，肝脏中一个胆固醇运输者的编码基因的变异会导致胆固醇的患病风险增加2倍。

科学家们早已知道，胆结石的易患性受遗传因素的影响，但鉴别这些遗传影响因子的研究进展则极为缓慢。Jochen Hampe和同事对德国两组人群进行了大范围的基因相关性研究，同时还跟踪德国和智利患此疾病的人群。他们发现，单个的基因变异能够改变肝脏的一种胆固醇运输者ABCG8序列，从而认为这种基因的变异与胆结石病有关。

胆汁是由肝脏产生的，并储存在胆囊中，当身体需要消化脂肪时，它就会从胆囊中释放出来。而当胆固醇或胆红素等胆汁成分水平升高并变成石头时，胆结石就发生了，因此，切除胆囊是目前治疗胆结石最常用的方法。新研究认为ABCG8的变异促进更多的胆固醇转化为胆汁。