11月1日《科学》杂志精选
时间:2017-12-07

  11月1日,“科学”杂志精选 - 新闻 - 科学网

  作为两项新研究的结果,HIV狂欢(即允许致命病毒进入免疫细胞的分子)不再是结构生物学家所要求的骑车者的名单。这个分子,HIV-1包膜(Env)三聚体,一直是争议的主题;今年年初,科学家们声称,这个短暂的结构已经被低温电子显微镜看出来了,而这个结构在很难名符其实的时候却被一些工业界人士质疑。

  现在,在两项新的研究中,科学家不仅为Env三聚体提供了更高分辨率的视觉材料,而且他们使用了两种不同的技术。科学家在破译这种分子的结构方面取得进展是至关重要的,因为它是HIV表面上唯一的抗原,所以它也是一种天然存在的抗体,也是唯一一个可能的疫苗目标。

  为了充分观察这个重要的分子,两组科学家使用低温电子显微镜和X射线晶体学来观察它。 Jean-Philippe Julien及其同事将Env三聚体与广谱中和抗体结合,然后在4.7埃处获得所得复合物的晶体。在一项使用相同三聚体分子但不同抗体的相关实验中,由Dimtry Lyumkis领导的一组科学家使用类似于今年早些时候在有争议的研究中使用的低温电子显微镜,但得到了三聚体/抗体复合物,分辨率更高。关键的是,由Lyumkis等人获得的低温电子显微镜符合Julien小组描述的晶体结构。从两个面板观察结合的复合物给出对三聚体的结构特征的重要见解。这项工作向科学家了解艾滋病入侵机制迈出了重要的一步,通过对Env三聚体结构的深入研究,也可能有助于指导基于结构的HIV疫苗的设计。

  表面修饰产生了针对儿童病毒的更好的疫苗

  根据一项新的研究,由于许多分子工程研究,许多尚未批准用于疫苗的儿童疾病中的最后一种可能在不久的将来会有疫苗。呼吸道合胞病毒或RSV可引起极度传染性肺部感染,通过学校或日间护理中心迅速传播。这是住院五岁以下儿童最常见的原因,但研究人员无法设计出有效的疫苗。在此项研究中,Jason S. McLellan及其同事在此研究的基础上,发现RSV膜中称为F蛋白的蛋白质具有融合前状态(在病毒表面上所需的状态)成为融合状态后的抗体(侵入细胞后的状态)的对象。研究人员在蛋白质结构融合之前操纵特定的位置。他们使用这种技术设计了100多个变种,然后在小鼠和恒河猴中测试了6个稳定的变体。他们免疫这些动物以查看哪种F蛋白变体产生最好的保护性反应。特别是当用融合前构建体免疫时,可以产生比用融合糖蛋白免疫时多10倍以上的抗体;现在融合糖蛋白现在是正在进行临床试验的主要RSV候选疫苗的一部分。

  土壤微生物和肥力

  过去的高草原覆盖了近10%的美国,但现代农业生产通常涉及大量的肥料,而灌溉和耕作已经使这些生态系统减少到过去的一小部分。现在,诺亚·费勒(Noah Fierer)及其同事对这个几乎灭绝的生物群落进行了遗传分析,揭示了一群几乎从中西部消失的土壤微生物,后者在那里兴旺发达。研究人员的这些发现表明,大草原土壤中微生物的高度多样性可以帮助保持这些生态系统的完整和生产力,而一种称为warti细菌门的特殊细菌门曾经占据了土壤的主导地位。

  Fierer和他的同事们建议,他们的技术也可以用来重建其他几乎灭绝的生物群落的微生物多样性,这些生物群落可以用来将一些生态系统重新整合回原来的,工业化前的恢复工作。为了得出结论,研究人员在距离一个大面积未受污染的草地上10厘米处收集土壤31年。研究人员然后将土壤遗传分析与物种分布模型结合起来,预测它们在整个美国中西部地区如何在碳水化合物代谢中发挥作用。他们说过去的草原与现代农业土壤的比较可以用来指导草原上目前发生的数百个恢复工作。

  集中蛋白质的眼睛

  由于一项新的研究,现在人们已经越来越清楚地认识到周围的世界发现移动的物体。研究哺乳动物眼睛的科学家们不太了解用于探测电机控制电路的分子线索。但他们知道称为SAC的星形胶质细胞参与了眼睛的光敏层(或视网膜) SAC通过反射光线和黑暗来检测运动。相同的SAC细胞类型如何获得这些相反的功能总是神秘的。

  Sun和他的同事开始了解更多关于眼睛神经回路如何解读光线模式以便进行运动检测的信息,重点关注一对叫做SemaA2和PlexA2的视网膜蛋白。研究人员设计了小鼠视网膜缺乏这些蛋白质中的一种或两种,并试图了解这是如何影响SAC细胞的功能的,每次SAC细胞的反应性都会发生变化,变异SAC的小鼠视网膜在反应性测试中表现不佳。 ,切断SemaA2的表达有助于产生两个截然不同的SAC细胞(光和暗),其结构和功能相反,这一发现揭示了SemaA2和PlexA2协同作用,使哺乳动物视网膜健康和功能增强。

  (本专栏文章由美国科学促进会专门提供)

  “中国科学”(2013-11-12第二版国际)