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深海夏威夷金珊瑚 Increasing subtropical North Pacific Ocean nitrogen fixation since the Little Ice Age 本期封面所示为NOAA/HURL Pisces V潜水器一次下潜过程中获得的深海夏威夷金珊瑚Kulamanamana haumeaae在其生活环境中的图像。这种珊瑚是一种非常长寿的物种，有时能活数千年。在数千年间，这些珊瑚提供一个独特的地球化学时间序列，因为它们会将下沉的浮游植物和其他微小颗粒转化成一种蛋白质性质的珊瑚骨架。北太平洋副热带环流的初级生产力在最近几十年有所提高，尽管营养供应下降了。生态系统所发生的一个朝向固氮浮游生物群落的变化曾作为一个可能的解释被提出，但造成这种变化的原因仍不清楚。Owen Sherwood及同事利用来自K. haumeaae珊瑚的氮同位素((15N)记录证明，固氮的增加在150年前左右就已经开始了，而且它可能与“小冰期”末以来北半球的气候变化有关。（doi: 10.1038/nature12784） 钙通道的超级选择性 Structural basis for Ca2+ selectivity of a voltage-gated calcium channel “电压门控的钙”(CaV)通道具有显著选择性，可帮助Ca2+从细胞外介质（在其中Na+浓度比Ca2+浓度高70倍）中输入。CaV通道是怎样解决这一基本生物物理问题的仍不清楚。这篇研究论文发表了全长度四聚体细菌NaV通道的几个X-射线晶体结构，该通道是通过突变生成的，起一个高度选择性“电压门控钙通道”的作用。这些结构显示，在小孔内有三个Ca2+结合点：两个高亲和性Ca2+结合点和一个低亲和性点——Ca2+在穿过小孔运动时占据后者。Ca2+离子在穿过该通道时保持近乎充分水合状态，这与教科书上所描述的充分脱水的金属离子结合到氨基酸侧链上或紧贴选择性过滤器内壁的骨干羰基基团上的情形是完全相反的。（doi: 10.1038/nature12775） 对青蒿素有抗药性的疟疾的一个标记 A molecular marker of artemisinin-resistantPlasmodium falciparum malaria 青蒿素抗药性在所分离出的东南亚疟疾病原体“镰刀形疟原虫”中的传播，可能会葬送为在全世界根除这种疾病所做努力。监测抗药性这一重要工作一直受阻于缺少一个分子标记。现在，Frédéric Ariey及同事识别出了“镰刀形疟原虫”青蒿素抗药性的一个主要决定因子，它也许能提供这样一个标记。他们发现，该寄生虫的PF3D7_1343700 kelch propeller domain (K-13 propeller)中发生的突变与抗药性最近的传播有关。与在2001和2012年间收集的样本所做比较显示，与抗药性的传播相一致的是，该标记的频率也增加了。除了提出一个有用的标记外，这些发现还有可能加深我们对抗药性怎样形成的认识，同时为在寻找新型抗疟疾药物中怎样绕过抗药性提供思路。（doi: 10.1038/nature12876 & doi: 10.1038/nature12845） 一个“尼安德特”女子的基因组序列 The complete genome sequence of a Neanderthal from the Altai Mountains 最近在南西伯利亚阿尔泰山脉的“丹尼索瓦洞穴”中所做的挖掘工作，产生了大量原始人类化石，它们来自人类也许已定居250,000年或更长时间的一个地点。现在，一个高质量基因组序列已从距今约50,000年的一块趾骨（一块“近节趾骨”）被确定，后者是2010年从“丹尼索瓦洞穴”的东坑道挖掘出来的。该序列属于一个“尼安德特”女子，其父母是近亲——也许是异父/异母同胞或叔父-侄女关系。这种近亲繁殖在她的近祖中也普遍存在。与其他远古和当今人类基因组所做比较，显示了发生在“尼安德特人”、血缘关系相近的“丹尼索瓦人”和早期现代人类之间的几个基因流动事件，可能还包括从一个未知的远古人群向“丹尼索瓦人”的基因流动。这一高质量“尼安德特人”基因组还可帮助明确列出在现代人类与“尼安德特人”和“丹尼索瓦人”的祖先分开之后所发生的、已固定在现代人类基因组中的基因取代。（doi: 10.1038/nature12886 & doi: 10.1038/nature12847） 信使RNA的修饰所起功能作用 N6-methyladenosine-dependent regulation of messenger RNA stability 高等真核生物的信使RNA (mRNA)被N6-甲基腺苷广泛修饰，但这种修饰的功能作用一直不清楚。现在，Chuan He及同事发现，在人类细胞中，这些被修饰的碱基是被一组名为YTHDF2的蛋白识别的，不仅是在mRNA中，而且还在各种非编码RNA中。一旦结合，这些蛋白便通过将RNA定向到细胞RNA降解点上来介导它的降解。该修饰过程以这种方式充当RNA寿命的一个调控因子。（doi: 10.1038/nature12730） 寻根最早美洲人 Upper Palaeolithic Siberian genome reveals dual ancestry of Native Americans 最早的美洲人是从哪里来的，他们是谁？在这两个问题上，对遗传和考古证据的解读都会引起争议。来自中南西伯利亚Mal’ta的一个24,000年前的人体标本的基因组草图（迄今所报告的最早的现代人类基因组序列）的发表，也许能帮助澄清问题。Eske Willerslev及同事发现，来自Mal’ta的这个人与当今的美洲土著人和最初至当今的西方欧亚人在遗传上密切相关，但与东亚人关系不大。这意味着，与西方欧亚人有关的人群过去的分布要比人们普遍认为的更偏向东北。作者估计，14%至38%的美洲土著人祖先起源于古代这一Mal’ta人群，因此他们的祖先不是东亚人、而是西方欧亚人，这也许可解释为什么最早美洲人的几个头盖骨都曾被报告说具有非东亚人特征。（doi: 10.1038/nature12736） 抗菌蛋白的作用机制 Antibacterial membrane attack by a pore-forming intestinal C-type lectin Reg 蛋白是一组C-型外源凝集素，是由与外部环境中的细菌直接接触的器官分泌的。RegIIIRR是这一蛋白家族的一员，与细菌表面糖结合，杀死其细菌目标，以针对可能会导致败血症的组织入侵提供保护。这项研究详细说明了由两个步骤组成的一个过程。在此过程中，杀菌是由人C-型外源凝集素RegIIIR完成的，后者能杀灭格兰氏阳性细菌。该外源凝集素首先与细菌肽聚糖结合，然后在膜上发生寡聚，形成一个“透化孔”；该“透化孔”在细菌膜上打出一个洞，最终通过“渗透性溶解”将细菌杀灭。（doi: 10.1038/nature12729） 大气混合作用造成气候模型的不确定性 Spread in model climate sensitivity traced to atmospheric convective mixing 这篇论文为根据气候模型预测全球变暖中所存在的长期不确定性提供了一个解释。在所预测的气候敏感度（因外部影响而造成的全球变暖程度）对于大气中CO2含量加倍的情形来说范围在1.5° C 至5° C之间。人们一直假设，云模拟所存在的不确定性是造成模型差异的根源。Steven Sherwood等人在这篇论文中分析了43个气候模型的输出，发现气候敏感度的总不确定性中约有一半可以在下对流层和中对流层之间的混合作用的不同处理方式上找到根源，而且这种情况大部分发生在热带。由于受到观测数据的局限，所以本文作者通过模型模拟显示，气候敏感度可能超过3° C，而不是当前所估计的1.5° C这个下限。这样的话，模型所预测的未来变暖会更为严重。（doi: 10.1038/nature12829 & doi: 10.1038/505034a） 太阳系外的“双星记” A featureless transmission spectrum for the Neptune-mass exoplanet GJ 436b 本期Nature上的两篇论文报告了“哈勃太空望远镜”对两个分开的、比木星小一些的太阳系外行星的观测结果。Heather Knutson等人观测到质量与海王星相似的行星GJ 436b的四次“凌日”；Laura Kreidberg等人观测到较小的“超级地球”GJ 1214b的15次“凌日”。穿过这些行星大气层的星光的透射光谱应能对它们各自大气层的性质提供一个很好指示，而对这两个行星来说从“哈勃太空望远镜”的“Wide Field Camera 3”获得的光谱都是几乎没有任何特征。Knutson等人认为，他们的数据表明，GJ 436b上要么存在一个压力为0.1–10 mbar的高云盖(cloud deck)，要么存在一个氢含量低的大气层。Kreidberg等人的结论是，他们的近红外光谱表明，GJ 1214b存在高空云，这些云掩蔽了该行星的低层。（doi: 10.1038/nature12887 & doi: 10.1038/505031a & doi: 10.1038/nature12888） 一种软骨鱼的第一个基因组序列 Elephant shark genome provides unique insights into gnathostome evolution 象鲨(Callorhinchus milii)是澳大利亚南部和新西兰温带水域的一种本地软骨鱼，生活在200米到500米深处，在春季迁移到浅水中进食。本期Nature发表了这种鱼的基因组序列。与其他脊椎动物基因组所做比较显示，它是所有已知脊椎动物（包括腔棘鱼）中演化最慢的基因组。基因组分析表明，它有一个不同寻常的适应性免疫系统，缺少CD4受体和一些相关的细胞因子，这说明软骨鱼拥有一个原始的有颌类适应性免疫系统。其基因组中也没有编码分泌的钙结合性磷蛋白的基因，这与软骨鱼没有骨头的事实是一致的。（doi: 10.1038/nature12826） HIV-1 Vif蛋白的作用机制 Structural basis for hijacking CBF-β and CUL5 E3 ligase complex by HIV-1 Vif 在“人免疫缺陷病毒-1”(HIV-1)感染期间，病毒蛋白Vif通过同时劫持“贝塔核心结合因子亚单元”(CBFβ)和E3连接酶复合物CUL5-ELOB-ELOC，来破坏抗病毒宿主因子的活性。但它是怎样做到这一点的此前却一直不清楚。现在，Zhiwei Huang及同事确定了Vif-CBFβ-CUL5-ELOB-ELOC复合物的晶体结构。他们发现，Vif模仿SOCS2的作用来与CUL5和ELOC发生相互作用。Vif蛋白是HIV-1复制绝对需要的，这使其成为抗病毒药物 研发的一个重要目标，而且本文所报告的机制细节应能帮助设计可同时以Vif和上述五聚体复合物为目标的新药。（doi: 10.1038/nature12884 & doi:10.1038/505167a） 获得微小蛋白晶体结构的一种新方法 De novo protein crystal structure determination from X-ray free-electron laser data X-射线晶体学研究人员一般会花很多时间优化结晶条件，来获得产生高质量数据集所需的大的、非常有序的晶体。最近的研究表明，来自X-射线自由电子激光器的极短的、强烈的X-射线脉冲，可被用来在晶体的辐射损伤发生之前获得关于纳米到微米大小的蛋白晶体的数据。研究人员希望，这种方法（被称为“序列飞秒晶体学”方法）将能产生不会形成宏观的、非常有序的晶体的蛋白和蛋白复合物的结构。“序列飞秒晶体学”方法的一大局限性是，在没有事先知道一种蛋白的相关已知结构的情况下，此前一直没有可能确定其结构。在这篇论文中，作者介绍了“序列飞秒晶体学”方法何以能够与X-射线自由电子激光相结合，被用来通过实验解决“相位问题”，在没有事先知道一种蛋白是什么样的情况下生成它的高分辨率结构。（doi:10.1038/nature12773） 分枝杆菌分辨不同巨噬细胞的方式 Mycobacteria manipulate macrophage recruitment through coordinated use of membrane lipids 在其最初感染点上，结核病病原体感染巨噬细胞，后者将该细菌输送到更深的组织。该细菌在这些宿主细胞内是怎样生存的却不清楚。在这项研究中，Lalita Ramakrishnan及同事发现，结核分枝杆菌及其致病性近亲海洋分枝杆菌进化出了一个避开杀菌性巨噬细胞、同时招募那些允许它们生存的巨噬细胞的策略。这种偏向性的招募是通过两个步骤完成的：第一，该细菌通过生成“分枝杆菌结核菌醇双结核蜡酸酯”脂质来掩蔽被杀菌性巨噬细胞识别出的PAMPs (pathogen-associated molecular patterns，与病原体相关的分子模式)；第二，它们产生“酚糖脂”，后者通过宿主的一个“趋化因子受体-2”介导的通道促进“宽容”的巨噬细胞的招募。（doi: 10.1038/nature12799） 死亡率和生殖率与衰老之间关系的多面性 Diversity of ageing across the tree of life 人们通常假设，衰老伴随着生殖率降低和死亡率增加。但正如Owen Jones等人在对各种不同动物和植物的生命史模式所做的这一涉及面非常广的调查中所发现的那样，这种假设也许是狭隘的。原来，死亡率和生殖率在短寿和长寿物种中随年龄增长都有巨大变化，并没有适合所有情形的单一模式。衰老、死亡和生殖之间的关系显然是复杂的，还需要更多的工作来获得更全面的认识。理论工作者需要建立能更充分反映衰老的多样性的模型，同时对更多样化的物种进行实验也会是有用的。（doi: 10.1038/nature12789 ） Patterning and growth control by membrane-tethered Wingless 形态发生素是发育过程中在生长和模式形成中起重要作用的分泌蛋白。形态发生素的一个关键特征是，它能通过一个扩散梯度在距原点一定距离处发挥作用。本文作者直接评估了果蝇的Wingless (wg)蛋白的扩散的功能。他们发现，那些其固有wg 基因被编码一种膜系留Wg蛋白的（该基因的）一个人工形式取代的果蝇是可以存活并具有生殖能力的。这些发现与认为Wingless起一个长距离信号作用的观点是一致的，但却对一个扩散梯度的必要作用提出了质疑。（doi: 10.1038/nature12879 & doi: 10.1038/nature12848） 发育过程中基因表达的变化 The effects of genetic variation on gene expression dynamics during development 影响基因表达水平的多态性在很多物种中已通过“表达量化性状位点” (eQTL) 分析方法被发现。这项研究（集中在一个12小时的时段中对线虫所做的研究）让我们第一次全面地看到了这些多态性在发育过程中是怎样影响基因表达的动态的。顺式和反式eQTL都能增加和降低基因表达，具体情况取决于所分析的时间点，同时反式eQTL在一个给定的发育时段还能起表达的修饰因子的作用。希望这项研究中所建立的方法可用来研究其他动态过程，如生理和疾病发展。（doi: 10.1038/nature12772） 外伤性脑损伤的治疗方法 Transcranial amelioration of inflammation and cell death after brain injury 外伤性脑损伤（经常是由交通事故造成的）是一个主要杀手和神经疾病的一个病因。这项研究描述了一个闭锁性颅骨骨折小鼠模型，其病理与人类轻度外伤性脑损伤相似。本文作者利用长期活体显微镜方法来研究从受伤开始起的损伤反应动态。他们利用该模型发现，实质细胞和脑膜细胞死亡可以通过“嘌呤能受体”对抗剂和抗氧化剂“谷胱甘肽”进行局部治疗来减少。（doi: 10.1038/nature12808） HIV-1与其制约因子SAMHD1之间的关系 Structural basis of lentiviral subversion of a cellular protein degradation pathway SAMHD1是人体细胞中产生的一种酶，起针对“人免疫缺陷病毒-1”(HIV-1)的制约因子的作用，阻断病毒对骨髓细胞和CD4+ T细胞的感染。该病毒对抗“辅助蛋白”Vpx，后者以SAMHD1为目标来使蛋白酶体降解。现在，Ian Taylor及同事提供了显示Vpx怎样将SAMHD1吸引到细胞的“泛素化”机构中去的一个结构。由Vpx与E3连接酶基质转接蛋白DCAF1 和SAMHD1一起形成的一个三元复合物的这一晶体结构显示，Vpx包裹在DCAF1周围，改变其形状，使其能够通过它的C-端点来吸收SAMHD1。（doi: 10.1038/nature12815 & doi: 10.1038/505167a） 一种能克服液流电池局限性的水溶液液流电池 A metal-free organic–inorganic aqueous flow battery 液流电池与传统电池不同之处是，液流电池的电活性成分是以液体形式存在于电池本身之外的，从而使得这种电池能存储数量任意大的能量。因此，液流电池作为调节如风电或太阳能电力等间歇性电力来源的输出的一个潜在手段是具有吸引力的。但是大部分这种电池的一个重要局限性是电活性材料的丰度和成本。为了克服这一局限性，Brian Huskinson及同事研发出一种基于廉价的、非金属的商用化学品的水溶液液流电池，其优势是能通过化学设计来调节电池的关键特性。（doi: 10.1038/nature12909 & doi: 10.1038/505163a） 鸟儿为什么以V-字队形飞行？ Upwash exploitation and downwash avoidance by flap phasing in ibis formation flight 本期封面所示为在一次由人类引导的迁徙飞行过程中呈V-字队形飞行的欧洲秃鹃。一些鸟类已将自己的飞行技能优化到了能够让它们以近乎完美的V-字队形飞行的程度，但关于它们为什么采用这种方式却一直只有猜测。一种观点是，通过以V-字队形飞行，鸟儿能够最大限度降低能量消耗。而现在，对从自由飞行的候鸟“秃鹃”获得的数据所做分析表明，这种方式从能量角度讲是有好处的。这些数据还显示了鸟儿在飞行中施加控制的一个复杂的、动态的过程。以V-字队形飞行的鸟儿使其翅膀拍打(wing-beat)与路径匹配(path-match)同步，让后面的鸟儿能够利用前面的鸟儿所产生的空气动力“上洗流”(upwash)。然而，紧跟在后面飞行的鸟儿则会以相反相位拍打翅膀，以便尽量减小领头鸟的翅膀所产生的有害“下洗流”(downwash)。所有这一切都要求鸟儿必须具有一系列定相策略(phasing strategy)，来应对拍打的翅膀所产生的动态尾流。封面图片：Markus Unsöld。（doi:10.1038/nature12939 & doi: 10.1038/505295a） 自闭症和精神分裂症中的基因变异 CNVs conferring risk of autism or schizophrenia affect cognition in controls 某些罕见的“版本数变异体”(CNVs)(在其中基因组的一些部分是重复的)以前被与精神分裂症和自闭症联系起来，但它们的携带者并不总会患病或有明显智残。Kari Stefansson及同事对来自冰岛的一组这些变异体携带者进行了研究，发现虽然这些人没有病，但他们的脑子与没有携带这些突变的对照组的脑子有微妙差别。并非所有的CNVs都影响相同的认知区域，但其中的一个，即15q11.2(BP1-BP2)删除，影响脑结构的模式与在精神分裂症第一次发病过程中所观察到的模式和诵读困难症的结构关联性模式都是一致的。通过进一步研究这些携带者，也许有可能更精准地确定哪些异常使得携带者有患精神分裂症的风险。（doi: 10.1038/nature12818） |
Muc5b糖蛋白怎样保护呼吸道 Muc5b is required for airway defence 肺粘膜表面是防御由空气传播的病原体的第一道防线，但粘液过度生成本身也能造成呼吸病。这项研究发现，被称为Muc5b的呼吸道粘液的一个特定糖蛋白成分是小鼠的粘液纤毛清除所必需的。令人吃惊的是，对有过敏性哮喘的小鼠和人类来说，Muc5b还通过对巨噬细胞功能的调控贡献于针对细菌感染的先天性防御。Muc5b的缺失造成物质在呼吸道中积累，最终导致由多种细菌引起的慢性感染。这项研究对于呼吸道疾病的治疗可能会有意义。（doi: 10.1038/nature12807） 无尾噬菌体输送DNA的方式 Icosahedral bacteriophage ΦX174 forms a tail for DNA transport during infection 这篇论文提供了通过病毒编码的、横跨细胞壁的一个DNA转位通道的第一个原子结构。很多噬菌体利用一个尾巴来穿过细菌细胞壁运输它们的DNA，而细丝状的、没有尾巴的噬菌体则依靠宿主编码的通道。噬菌体ΦX174是一种很小的、没有尾巴的微型病毒，它利用一个引导蛋白H来在穿透过程中引导自己的DNA穿过细胞壁。现在，Michael Rossmann及同事发现，这种蛋白形成一个插进内外细胞膜内的、横跨周质空间的管子，而这一现象所起作用的最大可能是将DNA基因组输送到细胞质内。从有尾噬菌体获得的DNA转位结构也具有相似特性，说明DNA输送在不同病毒类型之间具有在演化过程中保留下来的共同特征。（doi: 10.1038/nature12816） RNA聚合酶通过反向运动帮助进行DNA修复 UvrD facilitates DNA repair by pulling RNA polymerase backwards 因暴露于紫外线而受损的碱基干扰转录，造成RNA聚合酶停滞。UvrD（核苷酸切除修复所需的一种DNA螺旋酶）能清除这种病灶，但其精确作用过去并不清楚。现在，Evgeny Nudler及同事发现，UvrD是一个转录伸长因子，结合RNA聚合酶，并当后者在一个病灶处停滞下来时促进其向后运动。NusA （另一个伸长因子）辅助促进原路返回运动，帮助UvrD将其他核苷酸切除修复因子定向到所暴露的病灶。（doi: 10.1038/nature12928 & doi: 10.1038/nature12850） “Cohesin”加载方式的重现 Biochemical reconstitution of topological DNA binding by the cohesin ring 很多细胞DNA过程都要求染色体被一个名叫 “cohesin”的环形蛋白聚在一起。尽管它很重要，但这一反应以前并没有在体外被完全重现。现在，Yasuto Murayama和Frank Uhlmann用纯化的裂殖酵母蛋白成功重现了“cohesin”加载。他们的数据让我们看到了“加载体复合物”是怎样介导“cohesin”在DNA上的拓扑结合的，同时也为对姐妹染色单体的凝聚是怎样形成的做进一步的机制性研究打下了基础。（doi: 10.1038/nature12867） 决定植物茎组织形式的第二种激素 Cytokinin signalling inhibitory fields provide robustness to phyllotaxis 器官在植物茎周围的规则排列被称为“叶序”(phyllotaxis)。植物激素“茁长素”的积累触发器官开始形成，而器官周围“茁长素”耗尽会产生“抑制场”，后者被认为足以维持这些模式。在这项研究中，Teva Vernoux及同事发现，该过程还可能涉及第二种基于激素的“场”。他们发现，“苗端”内细胞分裂素抑制因子AHP6在细胞间的运动会在“茁长素”的下游产生一些“场”，这些“场”会在分裂组织中产生细胞分裂素信号作用活动的空间模式，从而使得“叶序”具有稳定性。（doi: 10.1038/nature12791） 从简单烯烃合成手性产品 Asymmetric synthesis from terminal alkenes by cascades of diboration and cross-coupling 这篇论文介绍了一个多用途的催化反应，它为在医用化学和生物学中有用的复杂产品提供了一条快速合成路径，起始物为简单的、容易获取的烯烃。James Morken及同事开发出一种将单取代的末端烯烃通过“一锅化”对映选择性催化反应转化成若干手性产品的方法。这种“串联双硼化/交叉偶联反应”适用于一系列不同基质，只需要少量市售催化剂，并且能以高收率和高选择性提供产品。（doi: 10.1038/nature12781） 河流下切——事实与迷信 A signature of transience in bedrock river incision rates over timescales of 104–107 years 河流下切速率是景观中与气候相关的侵蚀变化程度的重要指标，而且所测出的河床下切速率也被认为会约束活跃构造过程。然而，所有这一切都假设河流下切速率能记录关于外部作用力因素的有意义的信息。这项研究分析了来自世界范围内14个地点的155个河流下切测量结果，发现下切速率对测量间隔的依赖性使得人们难以从河流下切速率随时间的变化来推断气候作用力或构造作用力。在为本文配发的一篇News & Views文章中，Roman DiBiase结合从净侵蚀性景观来推断景观演变速度的变化方面的工作讨论了这项研究的实际意义。（doi:10.1038/nature12913 & doi: 10.1038/505294a） ‘Be’ 星的黑洞伴星 A Be-type star with a black-hole companion 双星演化模型预测，从快速旋转的‘B-发射’ 或称 ‘Be’ 星（年轻的、蓝色的不规则变星，它们具有氢的特征光谱发射线）的赤道包络的吸积会形成黑洞。然而迄今为止，在Be X-射线双星中发现的紧凑伴星大多数都被认为是中子星。少数含有“亚矮星”，但此前没有一个被发现包含黑洞。这种情况随着在‘Be’ 星 MWC 656的伴星周围的一个吸积盘的光谱中一条前所未有的He II 4,686 Å光谱发射线的发现而被改变。这条线结合其他信息表明，存在一个质量为3.8到6.9个太阳质量的黑洞。（doi: 10.1038/nature12916 & doi: 10.1038/505296a） 线粒体核糖体的结构 Architecture of the large subunit of the mammalian mitochondrial ribosome 通过有氧呼吸驱动真核细胞的线粒体源自原核生物，所含基因组要小得多，其基因组编码若干RNA分子和非常有限的一小类线粒体蛋白。哺乳动物细胞的线粒体核糖体的功能非常专一，是用于呼吸链的膜蛋白翻译的。Nenad Ban及同事通过低温电子显微镜以4.9 Å的分辨率获得了较大的39S线粒体核糖体亚单元的三维结构。他们的图像提供了关于这一核糖体内发生的相当大变化的详细信息，这些变化可能是为了帮助由线粒体基因组编码的非常憎水的蛋白的翻译的。封面图片：Basil Greber。（doi: 10.1038/nature12890） 艾滋病治疗的一个另类方法 Cell death by pyroptosis drives CD4 T-cell depletion in HIV-1 infection CD4 T细胞（携带能够识别被病毒感染的细胞表面上的CD4抗原的受体的辅助T细胞）的丧失是艾滋病发病的根源。在这项研究中，Warner Greene等人识别出静止的淋巴CD4 T细胞在HIV感染过程中被耗尽的机制。利用保持了天然淋巴环境的人淋巴组织的体外培养，本文作者发现，失败的病毒复制触发由“半胱天冬酶-1”介导的细胞焦亡，后者造成细胞死亡。“半胱天冬酶-1”抑制药物（它们在临床试验中已被发现是安全的）在体外能挽救细胞死亡，这说明可能存在新的一类以主体、而不是以病毒为作用目标的抗艾滋病治疗药物。（doi:10.1038/nature12940 & doi: 10.1038/505492a） 甜菜的参照基因组序列 The genome of the recently domesticated crop plant sugar beet (Beta vulgaris) 用甜菜(Beta vulgaris)制糖的工业化生产是19世纪早期在欧洲开始的，在此后的200年间常用栽培品种的糖含量从8%增加到了18%。本期Nature发表了甜菜的一个高质量参考基因组序列，同时还发表了与其相关的菠菜(Spinacia oleracea)的基因组序列以及另外四种甜菜繁殖系的综合基因组。这些基因组序列中所含信息对于在糖生成中所涉及基因的定性、对于育种工作目标的确定、以及对于它作为一种可持续性能源作物的应用都将会是有用的。（doi: 10.1038/nature12817） 阿尔茨海默氏症的新遗传风险变异体 Rare coding variants in the phospholipase D3 gene confer risk for Alzheimer’s disease RR淀粉质前体蛋白、presenilin 1和 presenilin 2中引起阿尔茨海默氏症的突变的识别，使我们对这种疾病的病理生物学有了更好的认识。预计还会发现进一步的突变，但识别这种变异体一直具有挑战性。本文作者采用外显子组测序方法来识别对晚发病的阿尔茨海默氏症有很大影响的低频率编码变异体。他们报告了PLD3基因中的几个编码变异体（编码磷脂酶D3），这些变异体至少将患病风险增加两倍。PLD3也许在也也淀粉质的处理中起一定作用，并且还具有作为一个新的治疗目标的潜力。（doi:10.1038/nature12825） 造血干细胞的雌雄差别 Oestrogen increases haematopoietic stem-cell self-renewal in females and during pregnancy 干细胞被长距离信号相对于被组织内的局部信号调控的程度是干细胞生物学中一个基本问题。很多研究工作都集中在干细胞龛是怎样对组织内的局部信号做出反应的。但在饥饿或怀孕等条件下，系统信号可能将调制多种组织中的干细胞功能，而这项研究显示了雌激素对怀孕小鼠的造血干细胞的一个长距离影响。作者利用一种遗传方法发现，造血干细胞刺激（这会有助于母亲去满足增加的造血需求）取决于雌激素受体(ER()的表达。荷尔蒙水平在雄性和雌性中是不同的，但造血干细胞也是这样：响应于雌激素，雌性小鼠干细胞的分裂频率要显著高于雄性小鼠的干细胞。（doi: 10.1038/nature12932 & doi: 10.1038/505488a） HIV/AIDS疫苗存在的问题 Immunological and virological mechanisms of vaccine-mediated protection against SIV and HIV “人免疫缺陷病毒-1”(HIV-1)疫苗的临床试验迄今为止是令人失望的，不是疗效低就是没疗效（零保护）。在这篇论文中，Mario Roederer等人分析了多疫苗方案在“猴免疫缺陷病毒”(SIV)的恒河猴模型中的效果，发现了一个关键的“二氨基酸”特征，它使病毒对中和抗体产生抵抗力。免疫逃避的一个类似机制被发现在HIV中也起作用，说明这种类型的由疫苗引发的抗体反应也许可解释为什么在HIV疫苗试验中疗效有限。（doi: 10.1038/nature12893） 新的癌症基因被发现 Discovery and saturation analysis of cancer genes across 21 tumour types 大多数癌症基因都是以中等频率发生突变的，在某一具体肿瘤类型的五个样本中发生突变的不到一个，所以对癌症基因的准确识别需要基于大规模取样，以便将突变率的这种异质性考虑进去。这项研究对来自超过4700个“肿瘤-正常对”的21个肿瘤类型进行了统计分析。作者识别出33个以前不知道的基因，它们与增殖、凋亡、基因组不稳定、染色质调控、免疫逃避、RNA处理和蛋白动态平衡有关。进一步的分析表明，对某一给定的肿瘤类型，600到5000个样本也许能达到近乎饱和的程度，具体情况取决于背景突变速度。（doi: 10.1038/nature12912） 菌根真菌是土壤碳存储的关键 Mycorrhiza-mediated competition between plants and decomposers drives soil carbon storage 不同生态系统在居主导地位的、与植物相关的菌根真菌（与几乎所有陆地植物相关的根共生体）的类型上有所不同。“外生菌根和杜鹃花类菌根”(EEM)真菌产生降解氮的酶，而“丛枝菌根”则不，于是便有了这样的预测：EEM生态系统中的植物将会与分解者竞争土壤氮，因此增加土壤碳存储。本文作者通过综合一个全球数据集发现，的确是这样的：EEM生态系统中碳存储量要比由“丛枝菌根”主导的生态系统中多70%，而且菌根类型要比土壤碳存储水平的其他决定因素更为重要。（doi: 10.1038/nature12901 & doi: 10.1038/nature12849） 大西洋对南极洲气候的影响 Impacts of the north and tropical Atlantic Ocean on the Antarctic Peninsula and sea ice 南极洲的气候已知受到远方、尤其是太平洋中气候状况的影响。然而迄今为止，南极半岛加速变暖及南极海冰重新分布的原因仍不清楚。现在，Xichen Li及同事发现，“阿蒙森海”中海平面压力的变化（这种变化影响该半岛的气温和海冰分布）可以被追溯到由“大西洋多年代振荡”（热带和北大西洋中气候变化的一个持久驱动力）引起的海洋表面温度变化。（doi: 10.1038/nature12945 & doi: 10.1038/505491a） 小行星Ceres上的水蒸气 Localized sources of water vapour on the dwarf planet (1) Ceres Ceres（太阳系主小行星带中的最大天体）表面上水合矿物的存在表明，那里也可能有水。现在，由欧洲航天局的Herschel Space Observatory获得的红外光谱提供的明确证据证明，在Ceres的表面上或其表面附近存在水冰。水蒸气以至少每秒1026个分子的速度从Ceres上局限于中纬度地区的水源排放出。水的蒸发可能是由于类似彗星的升华作用或冷火山作用（在其中火山喷发的是水等挥发物而不是熔岩）。这一发现支持提出以下观点的模型：彗星等冰质体可能是从我们想象中的将早期太阳系分成“干”的内层区域和“冰质”外层区域的“雪线”之外迁移到小行星带内的。（doi:10.1038/nature12918 & doi: 10.1038/505487a） |