5月5日《自然》杂志内容精选

5月5日《自然》杂志内容精选

封面故事：翅膀的是与非

什么时候翅膀不是翅膀？当翅膀是“头盔”时。昆虫翅膀在大小和形状上都相差巨大，但它们有一个共同点——它们都是从三个胸节中的第二个和第三个长出来的。是这样的吗？Prud’homme及其同事一直在研究“角蝉”，它们是蝉的近亲，有一个被称为“头盔”的奇特的、各不相同的结构，是从没有翅膀的第一个胸节长出来的。仔细研究发现，从进化上来说，它相应于第三对翅膀。身体结构的一个鲜明特征是，它们在长期进化过程中保持相对稳定。昆虫身体结构的这种人们以前不知道的变化形式的发现说明了一个问题：一个失去其当初作用的结构何以能够*进化出新的功能和形态。本期封面所示为“角蝉”。

PSII的高分辨率X射线结构

能进行光合作用的植物、藻类和蓝藻中的光合体系-II（PSII），是一种有多个亚单元的大型酶，能利用光能来驱动一系列电子转移反应，将水分解，生成分子氧。PSII的几个中等分辨率的结构已经有人报告了，但由一个Mn₄CaO₅分子团 组成的催化中心却被证明很顽固，原因是在数据收集过程中X射线造成了结构失真。现在，这个障碍已被克服。Umena等人以1.9?魡的分辨率提供了PSII的X射线结构，这个分辨率足以能确定蛋白亚单元的分配以及Mn₄CaO₅分子团的几何排列。

利用染色质特征解读基因组

大规模染色质分析可被用来区分功能性基因组元素。这篇论文提供了多种人类细胞类型中各种不同组蛋白标记的染色质图一览。利用所获得的这些数据，有可能来识别不同染色质状态，它们相应于不同调控元素，如被抑制的和活跃的启动子、增强子和绝缘子。几种与疾病相关的单核苷酸多态性被发现与调控元素重叠。这项工作对于了解人类疾病，尤其对于解读“全基因组关联研究”的结果有意义。

关于语言结构发展变化的第三种理论

关于语言发展变化的两个主要理论认为，某些语法结构应当具有普遍性，因为它们反映了大脑的工作方式（Chomsky），或是因为它们在逻辑上与其他的语法结构是相关的（Greenberg）。由于没有关于语言之间是怎样关联的可靠信息，所以对这些理论进行结论性的验证一直有困难。Dunn等人，将系统发生方法应用于世界上7000种现存语言当中三分之一以上的语言，并且以单词的顺序为关注焦点，发现大多数看似普遍性的结构仅在同一语系内的不同语言之间共享。这表明，能够解释绝大部分语言结构的是文化的发展变化，而不是前面两种理论当中的任何一个。

大脑中神经元之间的连接逻辑

在感觉皮层中，神经元是密集互联的，但在功能上相似和不相似的神经元连接在一起的逻辑是什么却是一个没有解决的问题。这项在技术上难度非常大的研究工作，将体内双光子钙成像方法和多细胞同时全细胞记录方法结合起来发现，具有相似刺激偏好的神经元比那些具有不同偏好的神经元能以更高速度连接。这表明，存在专门处理相关感觉信息的精细的子网络。这种新方法的更广泛的应用，应能揭示关于支持不同感觉或运动功能的神经回路在大脑中是怎样构建的更多信息。

与p53相关的细胞衰老的控制

信使RNA的3’端被一段“非模板”的腺嘌呤（即polyA尾端）所覆盖，其作用是增强它们的翻译。polyA聚合酶Gld2被序列特异性CPEB蛋白引导到3’端未翻译的区域。现在，Richter及其同事发现，p53 肿瘤抑制因子不只是简单地被Gld2多聚腺苷酰化。实际情况是，Gld2可以将一个A添加到miR-122微RNA上，从而使其稳定。这种腺苷酰化的miR-122/RISC复合物然后通过在其3’端未翻译区域结合目标点来抑制CPEB的表达。如果CPEB不被miR-122抑制，那么CPEB将与p53的3’端未翻译区域结合，并结合一种不同的polyA聚合酶，即Gld4。这些数据反映了p53 mRNA的翻译控制的一个以前人们不知道的层级关系，该层级关系导致细胞衰老。

一种“Diels Alder酶”被发现

天然化合物spinosyn A是几种环保型商用杀虫剂的一个成分。它的四环系统是怎样生物合成的一直是一个存在很多猜测的问题。一个可能的机制是，“Diels Alder反应”（一种[4+2]环加成反应，在该反应中，在一个共轭二烯和一个缺少电子的烯烃之间通过一个周环过渡态形成一个环己烯环）。这一反应在自然界很少见，但是现在，对来自土壤细菌“刺糖多孢菌”的名为SpnF的酶所作的一项结构及动力研究发现，它也许是应被称为“Diels Alder酶”的第一个独立的酶，其使命完全是为了催化[4+2]环加成反应，估计能使反应速度加快500倍。