2006年5月17日自然子刊综览

chemytwei

《自然—物理学》感觉的物质基础

   从小别针落地到炸弹的爆炸，从皮肤气味的细腻差别到浓烈香水的芬芳，环境信号变化非常大，那么人体是如何感应这种大范围变化的物质刺激呢？Osame Kinouchi和Mauro Copelli在5月出版的《自然—物理学》上对这个问题进行了解释。新研究有助于提高我们对感觉系统处理环境信号过程的认识。

   以前的研究曾令人吃惊地发现，组成感觉系统的单个细胞只能对相当小范围的刺激作出反应，那么由同样细胞组成的感觉网络系统是如何感觉大范围变化的环境信号呢？Kinouchi和同事说，答案在于由这些细胞形成的网络所出现的动力学。应用统计物理学中的网络理论，研究人员发现由“活力元素”构成的网络能极大地提高感应能力，既能感觉小小的混乱，也能觉察尚未到来的大侵入。

   精神物理学研究感觉与物质刺激间的关系，新发现为该领域奠定了一个清晰的物质基础理论。

   《自然—化学生物学》修饰二硫键

   二硫键普遍存在于蛋白质中，以前的研究认为二硫键非常稳定，很难对之进行化学修饰。但在5月出版的《自然—化学生物学》上，科学家们指出二硫键对化学修饰没有抵抗性，他们利用二硫键上硫原子的化学反应活性诱导产生了化学修饰，这种修饰有助于稳定丙肝等疾病治疗中所使用的蛋白质。

   目前，丙肝的治疗方法包括免疫系统调节器和干扰素阿尔法2。对聚氧乙烯的长链进行化学修饰有助于提高干扰素在身体内的停留时间。Sunil Shaunak和同事研制出一种新的化学修饰方法，在干扰素阿尔法2中的两个硫原子间搭一个3个碳原子桥梁。这种碳原子桥就像脚手架一样将聚氧乙烯引入。

   使用同样的方法，研究人员对免疫细胞表面的一种名为CD4的抗体蛋白质进行了标签，表明新方法具有普适性。

   《自然—神经科学》毒瘾为何会复发

   停止吸毒后毒瘾仍然容易复发，这是戒毒治疗面临的一个核心问题。毒品或与毒品有关的线索的出现均可诱发毒瘾的复发。浦慕明和同事在5月出版的《自然—神经科学》上报告说，大脑中的某种机制与戒毒期间由线索导致的毒瘾复发有关。

   以前的研究发现，大脑中一个名为腹侧被盖区的区域与毒瘾的奖赏和强化功能有关。浦慕明和同事对这一区域进行了研究，对曾每天注射可卡因的小鼠在停止注射后5到7天内进行观察，他们发现释放多巴胺的神经细胞上的神经键的敏感性增强了，因此，微小的刺激也能导致神经细胞作出反应。这种可塑性的提高需要一种名为BDNF的生长因子，以前的研究认为它与戒毒后的毒瘾的复发有关。

   毒瘾的形成和复发可能与大脑中药物线索反应功能的提高有关，浦慕明和同事新发现的机制可能与这种功能的增强有联系。

   《自然—神经科学》良好环境产生良好行为

   最近几年的研究发现，大脑的部分区域在成年期仍然会产生新的神经细胞。但到目前为止，科学家们还不清楚这些新神经细胞和其数量的增长对大脑功能会产生什么影响。研究人员在6月出版的《自然—神经科学》期刊上指出，对成年小鼠来说，神经细胞的增加和行为能力的提高没有关系。

   科学家们在实验中将小鼠分住在两处。一处是“豪华型”笼子，面积特大，有许多玩具，小鼠间的社交活动也比较多；另一处是“经济型”笼子。他们发现与居住在经济型笼子的小鼠相比居住豪华型笼子的小鼠显得更加安宁，彼此间能更好地相互学习，与此同时，这些小鼠在其大脑的海马区域产生了更多的新神经细胞。大脑的海马区对学习和记忆功能来说非常重要。

   为了研究新神经细胞与行为能力提高间的关系，在将一组成体小鼠在送入豪华型笼子前，René Hen和同事使用X射线阻断了它们海马区神经细胞的生长。6周后，与没有接受X射线照射的小鼠相比，接受X射线照射的小鼠在学习能力的提高和焦虑行为的减少方面没有不同之处。他们由此认为，海马区神经细胞的增加与行为能力的提高没有关系。

   《自然—免疫学》怎么发现感染？

   在6月出版的《自然—免疫学》上，研究人员报告了宿主细胞与细菌在感染期间复杂相互作用的新信息。三个研究小组的发现有助于我们更好地认识沙门氏菌和被感染的细胞间的相互作用。

   宿主细胞会利用特别的“感应器”来探测入侵的特别细胞，并通过引发炎症来向身体的其他部分提出警告。细菌产生一种名为鞭毛蛋白的蛋白质，它们捆扎在一起形成鞭毛，就像尾巴一样让细菌得以游动。

   Alan Aderem和Gabriel Nunez领导的研究小组发现，当沙门氏细菌感染一个宿主细胞时，宿主细胞的“感应器”会探测到细菌释放的鞭毛，从而引发炎症。在另一个参证性的实验中，Ayub Qadri实验室的研究表明，宿主细胞产生一种“哄骗”沙门氏细菌分泌鞭毛蛋白质的脂类化合物，从而让宿主的“感应器”能探测到细菌的入侵，并激发免疫反应。这些新研究提供的新细节让我们得以更好地认识细菌引发炎症和宿主细胞积极反应的过程。

   《自然—结构和分子生物学》老药又有新靶标

   肺结核是一种威胁全球健康的疾病，据估计每年有2000万人死于这种疾病。异烟肼是50多年前开始使用的一种抗结核病药，也是人类第一批用于抗结核的药物。如今，科学家鉴别出异烟肼抗击结核的一个新靶标，新发现将有助于研制抗击肺结核的新成分。新研究结果发表在5月出版的《自然—结构和分子生物学》上。

   过去的研究发现，异烟肼是通过与细菌上的一种酶来发挥作用的，这种酶与细菌的细胞壁的形成有关，因此，异烟肼与这种酶的相互作用能很快致细胞于死地。

   Blanchard和同事如今发现，异烟肼还攻击了结核病菌生存的另一个关键过程。他们发现，异烟肼在工作过程中分解出的另一成分抑制了一种名为DHFR的酶，这种酶是合成细菌核酸的重要因素。他们的研究进一步展示了DHFR在异烟肼代谢过程中发挥抑制作用的细节。

   新发现有助于解释临床中观察到的部分结核细菌出现抗药性的原因，也为基因工程设计新药提供了新的基础。