封面故事:DNA堿基對引導結晶的思想被付諸實踐

DNA堿基對可以引導有用材料結晶的思想,對納米技術專家來說是一個很有誘惑力的思想。現在,在首次發現與納米顆粒相結合的DNA可以影響它們聚合10年之后,兩個研究小組已將這一概念付諸實踐。Park等人發現,結合到金納米顆粒上的DNA分子以及用來連接它們的DNA分子能夠被選擇用來確保這些納米顆粒自組裝進面心立方體或體心立方體晶體中。由Cole Krumbholz提供的封面圖片是后者的一個特寫畫面。Nykypanchuk等人識別出了DNA的設計要求和結晶條件,它們允許可逆地形成體心立方體晶體,其中納米顆粒僅僅占據幾個百分比的晶格體積。正如在News & Views文章中所討論的那樣,這些進展也許使得創造有序的、可調節的3D納米結構成為可能,這種結構適用于光子和磁應用、生物醫學傳感以及信息或能量存儲。
“環境性別決定假設”得到證實
在哺乳動物和鳥類中,性別是在受精時由基因型決定的。但很多爬行動物并不是在生命之初就決定了性別,而是通過與環境的相互作用(一般是在溫度方面)來決定一個個體的性別。30年前,Eric Charnov和James Bull猜測,“環境性別決定”一說如果能夠證明不同溫度體系能使每個性別產生最大生殖適應性的話,將是自然選擇所偏愛的方式。此前,這一觀點沒有得到證實,部分是由于設計一個“對比實驗”存在困難(在這樣一個實驗中,“錯誤”的性別可在一個給定的溫度下產生)。荷爾蒙處理曾被用來克服這一困難,現在Daniel Warner和Rick Shine利用一種壽命很短的澳大利亞蜥蜴證實,Charnov/Bull模型是正確的。
大型消減帶地震影響海洋板塊內應力及地震活動的實證
千島群島(因日俄之間主權之爭經常出現在新聞中的太平洋群島)附近最近發生的兩次大地震,極富戲劇性地說明了大型消減帶地震能夠影響消減的海洋板塊本身之內的應力及地震活動的過程。在2006年11月15日,一次8.3級的地震使深度較淺的板塊邊界斷裂,在這個邊界上,太平洋板塊向千島群島中央弧形結構下面下潛。在幾分鐘內,板塊內伸張型地震發生在千島海溝朝向海洋方向的外層上升區域。然后,在2007年1月13日,一次8.1級的地震使通過太平洋板塊靠上部分延伸的一個正常斷層發生斷裂,從而產生人們所記錄到的最大的淺層伸張型地震之一。
關于M2質子通道的結構研究
直到最近,由pH-門控的流感A-病毒M2還能被基于amantadine的抗病毒藥物有效地作為治療目標,但對這些藥物的抗藥性現在也廣泛出現了。現在,兩個研究小組發表了關于M2質子通道的結構研究。Jason Schnell和James Chou通過NMR光譜在與rimantadine所形成的復合物中確定了M2一個含有38個殘跡的片段的結構。Stouffer等人利用X-射線衍射在有amantadine和沒有amantadine兩種情況下確定了M2一個含有25個殘跡的片段的結構。令人吃驚的是,他們獲得的結構反映了兩個很不相同的機制,該藥物通過這兩個機制來抑制這一通道。他們所提出的機制由Christopher Miller在一篇配發的News & Views文章中進行了討論。
關于胚胎分裂轉錄控制信息的新算法
對發育生物學家來說,果蠅胚胎分裂是研究身體成形的標準模型。這是一個被研究得很透徹的體系,但仍然缺乏信息的一個領域是轉錄控制,即在精確的時間和地點建立復雜表達模式的機制。本期Nature上描述的一個新的計算框架在填補這一空白方面取得了很大進展。該算法將關鍵轉錄因子的DNA結合特性和表達水平作為輸入,并預測了任何給定的cis-調控序列在沿胚胎前—后軸上的每個空間位置都會產生的表達水平。該算法具有普遍適用性,所以也許可證明對很多其他的蛋白-DNA相互作用體系也是有用的。
AMPK在缺血狀態下保護心臟的機制
AMPK(AMP激活的蛋白激酶)是很多生物過程的一個主調控因子,是糖尿病、癌癥、動脈粥樣硬化和缺血性心臟病等多種疾病的一個潛在藥物作用目標。在缺血性心臟病中,AMPK通過促進葡萄糖吸收來保護組織不受損傷和不發生自殺性死亡。一項新的研究表明,AMPK是被炎性細胞因子MIF(巨噬細胞遷移抑制因子)激發的,后者由心臟在缺血壓力下釋放。這一結果為了解細胞壓力響應的性質提供了線索,也表明低MIF水平是冠狀動脈疾病患者的一個潛在風險標志。
簡單、純凈的化合物也能發生“準同型”相變
向一種壓電材料施加機械力能產生一個電壓;反過來,施加一個電壓也會產生一個力。物理性質的這種結合有很多應用,主要是用來產生超聲。最大的機電反應傾向于出現在高度復雜的材料中,而人們所期望得到的性能則往往會在當與一種“準同型”相變(一種通常與組成變化相聯系的突然的結構變化)相關時才會達到最大程度。Muhtar Ahart等人發現,在高壓下,一個類似的相變也能出現在一種簡單的、純凈的化合物中。該化合物是原型鐵電材料鈦酸鉛,它能產生一個比任何已知的機電反應都大的機電反應。所以,也許有可能通過化學方法根據環境壓力對這些效應進行微調,這將有可能降低高性能壓電材料的成本和增強它們的可用性。