NatureVolume 524 Number 7563, 6 Aug 2015
RNA degradation paths in a 12-subunit nuclear exosome complex
12亚基核外来体复合物介导的RNA降解途径
http://www.nature.com/nature/journal/v524/n7563/full/nature14865.html
真核生物的外来体是一个保守的RNA降解复合体，参与RNA的监控、更新及加工。外来体的作用机制极为巧妙，同一个分子机器能同时做到底物RNA的完全降解与精准修剪，但这一过程如何完成至今仍不清楚。此项研究解析了酵母核外来体的晶体结构，包括9亚基核心、具有3’-5’RNA酶活性的Rrp44、Rrp6、Rrp6结合伴侣Rrp47与不同RNA结合的复合体。这一12亚基复合物的晶体结构及其生化实验数据显示了单链RNA降解的两条途径。其中一条途径是直接与Rrp44或Rrp6的活性位点结合，另一条途径就是先结合上Rrp6，再经由中心通道到达远端的RNA酶Rrp44。当过于庞大的底物RNA堵住通道入口时，Rrp6与Rrp47则摆动打开。上述结果阐明了外来体是如何通过同一个分子机器既做到底物RNA的完全降解又做到精准修剪的，而这一过程的调节涉及到两种RNA酶亚基的协同摆动。
Viral-genetic tracing of the input–output organization of a central noradrenaline circuit
病毒基因追踪中枢去甲肾上腺素回路的输入-输出关联
http://www.nature.com/nature/journal/v524/n7563/full/nature14600.html
解密神经系统回路如何自发的进行输入-输出关联有助于理解大脑如何处理信息。比如，去甲肾上腺素蓝斑（locus coeruleus noradrenaline，LC-NE）神经元能接收来自脑部和脊髓中广泛区域的信号，同时也能将信号发送到这些区域、调节各种功能，包括兴奋，注意力，情绪和感觉控制。而去甲肾上腺素神经元是如何划分整个大脑投射的模式，以及不同的去甲肾上腺素神经元是否接收不同的信号等目前尚不清楚。此项研究提供了一套病毒基因工具，定量的分析神经回路中的输入-输出关联，并将这些方法应用于剖析小鼠的LC-NE回路。基于狂犬病毒的输入映像表明，LC-NE神经元能从许多过去被认定为发送轴突的区域接收收敛的突触输入信号到蓝斑，也能从新发现的突触前细胞（包括小脑的浦肯野细胞）接收信号。这种追踪输入-输出关联的方法（或TRIO方法）能根据神经元的投射和细胞类型来追踪从特异神经元传来的瞬时突触输入信号。研究人员发现，能投射不同区域输出信号的LC-NE神经元接收的输入信号大部分是相似的。此外，基于投射的病毒标记方法揭示，LC-NE神经元在一个区域投射的同时也对整个大脑都进行着投射。因此，LC-NE神经元回路能整合从大脑许多区域接收的信号并发散到这些广泛的区域，这与它调控大脑状态这一基本功能相一致。此外，实验发现特定的LC-NE神经元亚回路有一些特异的标志。这些研究输出体系映像和输入-输出关联的方法也能用于其他的神经回路和组织。更广泛的来说，此项研究中的病毒基因策略提供了一种基于细胞类型和投射模式的、靶向研究神经元的有效交叉手段。
Genetic diversity and evolutionary dynamics of Ebola virus in Sierra Leone
塞拉利昂埃博拉病毒的遗传多样性和进化动力学特性
http://www.nature.com/nature/journal/v524/n7563/full/nature14490.html
一种新型埃博拉病毒于2014年3月首次在西非被发现，已造成25000多人感染，超过10000人死亡。利用2014年3月至6月期间在几内亚及塞拉利昂采集的81份埃博拉病毒样本，研究人员初步分析了其基因组序列，结果发现此次疫情是由一个独立的传播源引起的，从其自然宿主感染跨种传播发展到持续的人与人之间感染。已有研究表明，埃博拉病毒基因组的变化可能会影响病毒的测序，也会对不同候选疗法的有效性产生影响。自2014年7月起，埃博拉疫情就呈现快速增长势头，然而我们能获取到的信息却十分有限。本文分析了2014年9月28日至11月11日从塞拉利昂5个重灾区采集到的175个埃博拉病毒基因组。结果表明其遗传多样性在2014年7月至11月间显著增加，并出现了新的谱系。据推算，此次埃博拉病毒的演化速率为每年每千个核苷酸位点1.23次突变，处于95%置信度的密度区间（每年每千个核苷酸位点1.04-1.41次突变），与以往疫情中观察到的速率相仿。埃博拉病毒遗传多样性的急剧增长，使得有必要对塞拉利昂、几内亚及利比亚的疫情进行大规模监管，以便我们更好地了解疫区病毒的进化及传播动力学特性。此外，这些数据也将有助于推进国际间抗埃博拉病毒疫苗及治疗方法的开发。
Comprehensive genomic profiles of small cell lung cancer
小细胞肺癌的遗传原因
http://www.nature.com/nature/journal/v524/n7563/full/nature14664.html
对110个小细胞肺癌病例所做的全基因组测序，显示了几乎所有病例中肿瘤抑制因子基因TP53和RB1的一个典型的双等位基因失活现象。在TP53和RB1没有发生改变的仅有的两个样本中，“染色体碎裂”(chromothripsis)将“cyclin D1”激活，导致同样的分子效应。另外，25%的肿瘤在NOTCH家族的基因中携带能造成失活的突变，同时作者也发现，一个临床前小鼠模型中Notch信号作用的激活可以降低肿瘤数量和延长突变小鼠的生存时间。这项研究突显了作为最具致命性的人类癌症之一的这种肺癌的可能的药物作用目标。
HipBA–promoter structures reveal the basis ofheritable multidrug tolerance
多药物耐受性的结构基础
http://www.nature.com/nature/journal/v524/n7563/full/nature14662.html
多药物耐受性在细菌病原体中的传播主要是由于所谓的“persisters”的存在，它们是表型变体，处于休眠状态，因此不易受抗生素的影响，后者只对积极生长的细胞有效。Maria Schumacher等人在这项研究中发现，野生型HipA (一种丝氨酸蛋白激酶，抑制蛋白合成并促使细胞进入休眠状态)在大肠杆菌中帮助persister形成，“hipA7high-persister突变体”存在于尿道感染患者体内。作者确定了由启动子DNA和“HipA–HipB”复合物组成的“转录自抑制复合物”的结构。这些结构显示，高持久性突变通过干扰HipA–HipA相互作用、将HipA从higher-order复合物中释放出来和触发多药物耐受性来发挥功能。
Influence maximization in complex networks through optimal percolation
识别复杂网络中有影响的节点
http://www.nature.com/nature/journal/v524/n7563/full/nature14604.html
在复杂网络中，一些节点比其他节点更重要。最重要的节点是那些没有它们就会诱发网络瘫痪的节点，识别它们在很多情况下都至关重要，例如在寻找阻止一种疾病传播的最有效方法时。但这是一项艰难的任务，可用于这一目的的大部分方法基本上都是基于试错法。在这项研究中，Flaviano Morone和Hernán Makse设计了一个严格的方法来确定随机网络中最有影响的节点，办法是将这个问题映射到“最佳渗透”(optimalpercolation)上，再通过作者称之为“集体影响”(collective influence)的一个算法来解决这一优化问题。他们发现，“最佳影响节点”(optimalinfluencers)的数量比以前所认为的要小得多，低度节点(low-degreenodes)在网络中可以扮演的角色也要比以前所认为的重要得多。
Beating the Stoner criterion using molecular interfaces
铜和锰中定制的磁性
http://www.nature.com/nature/journal/v524/n7563/full/nature14621.html
这篇论文显示，如铜和锰等非磁性金属的薄膜可以通过利用发生在金属与一层分子之间的电荷转移使其在室温下具有磁性。这样一个策略潜在扩大了可被用于磁性和自旋电子器件的材料的范围。
Conversion of amides to esters by the nickel-catalysed activation of amide C–N bonds
被镍催化激活的酰胺C–N键
http://www.nature.com/nature/journal/v524/n7563/full/nature14615.html
虽然酶在自然界中能够断开酰胺键，但难以利用合成化学方法选择性地断开一种酰胺的碳-氮键。在这篇论文中，作者显示，酰胺C–N键可以利用镍催化剂被激活和断开。他们采用这一方法将酰胺转化成了酯类，这是一个有挑战性的、还不是很成熟的转化反应。
Erosion of organic carbon in the Arctic as a geological carbon dioxide sink
锁定在海洋沉积物中的北极
http://www.nature.com/nature/journal/v524/n7563/full/nature14653.html
高纬度土壤和永久冻土所含的碳是大气中的两倍，并会将它存储数千年。曾有人提出，气候变暖和永久冻土融化也许会刺激这一有机碳的降解，将其释放到大气中，造成进一步的全球变暖。在这项研究中，Robert Hilton等人分析了麦肯锡河(北美最大的极地河流)中颗粒有机碳的来源、流量和命运，发现大量侵蚀土壤碳并不是以二氧化碳形式被快速释放的。相反，这种碳很多被转移到了河流中，有些最终被埋藏在了离岸的海洋沉积物中，后者是“地质二氧化碳”(geological carbon dioxide)的一个具有潜在重要性的碳汇。
Cyanate as an energy source for nitrifiers
氰酸盐——一种出人意料的能量来源
http://www.nature.com/nature/journal/v524/n7563/full/nature14856.html
硝化是全球氮循环中的一个核心过程，在工业化的农业生产中是造成肥料流失的一个重要原因。在这项研究中，Michael Wagner及同事报告说，能氧化氨的古菌Nitrosphaera gargensis可以在氰酸盐上生长，将其作为自己的惟一能量来源——它可能是惟一已知能够这么干的生物。这种古菌利用一种氰酸酶将氰酸盐转化成氨和二氧化碳。进一步的元基因组研究显示，氰酸酶在环境中普遍存在。这项工作突显了氰酸盐作为环境中还原氮的一个来源在氮循环中所具有的潜在重要性。
CDA directs metabolism of epigenetic nucleosides revealing atherapeutic window in cancer
核苷酸再生循环的特异性
http://www.nature.com/nature/journal/v524/n7563/full/nature14948.html
除了从头合成DNA核苷酸外，细胞还会利用从正在死亡的细胞再生循环得到的核苷酸。尚不清楚这一核苷酸救助途径是怎样应对5-甲基胞嘧啶的各种不同的氧化形式(如5hmdC和5fdC)的。在这项研究中，Skirmantas Kriaucionis及同事显示，这一核苷酸救助途径具有一个基质选择性，它能防止新合成的DNA被表观遗传修饰的胞嘧啶随机结合。然而，一些过度表达“胞苷脱氨酶”(CDA)的癌细胞对会导致DNA损伤和细胞死亡的5hmdC或5fdC的过度表达是敏感的。作者猜测，基于这些核苷酸变体的药物对于过度表达CDA的癌症可能具有化疗潜力。
Protein synthesis by ribosomes with tethered subunits
Ribo-T 开启了新的合成途径
http://www.nature.com/nature/journal/v524/n7563/full/nature14862.html
核糖体由两个亚单元组成，其中每个亚单元含有一个长“核糖体RNA”(rRNA)，在其上会聚集数十个蛋白。完整核糖体的重组在当一个亚单元检测到一个翻译启动信号时便会发生。随着核糖体在mRNA上转位，两个亚单元会产生棘轮运动，这种运动会穿过该复合体移动tRNA和新生成的链。这篇论文报告了具有羁留的亚单元的一个核糖体的合成，是通过生成一个杂合的rRNA实现的。新的复合体(被称为Ribo-T)能够在没有野生型核糖体的情况下在活体中支持细胞生长，并被用来建立一个完全正交的核糖体-mRNA系统。
（来自nature.com；翻译：许伟凡，王文佳；审校：李拓圯；部分译文摘自natureasia.com）
