11月29日《自然》杂志精选

封面故事：
 
核孔复合物的结构

核孔复合物在细胞中起关键作用，它是细胞质与细胞核内物质输送活动的看护者。它是一种大型超级分子复合物，由多个版本的大约30种不同蛋白组成——总共至少有450个蛋白分子。细胞生物学家非常想知道这些分子中的每一个是怎样放置到各自的位置而构成核孔的，但迄今为止，传统的结构研究却未能弄清这一点。不过现在，一种复杂的、基于蛋白组学的新方法为酵母核孔复合物的结构提供了一个详细的视图。该复合物的一半是由一个核心脚手架组成的，它形成一个覆盖在核包裹膜表面上的网络，该复合物就潜入在这层膜之内。这一具有选择性的输送障碍机构由大量贴在该脚手架内面的蛋白组成。尽管这种复合物很大，但其中却只有少数几个结构模块。这种结构上的简单性为了解其演化起源提供了可能的线索：它可能起源于一种“原始的”核孔复合物。
 
中孔材料中分子扩散运动的观测
 
具有中等孔（即直径在几百纳米的孔）的材料有很多潜在应用，包括存储、分离和催化转换等，其中大多数应用都依赖于外来分子通过这些孔所进行的扩散。然而，尚没有方法将外来分子的运动与材料的结构关联起来。随着一种将电子显微镜与光学单分子跟踪结合起来在一种中孔材料中对分子扩散进行观测的方法的开发成功，这种情况将会改变。研究人员首次能够“看到”外来分子（在本研究中进行了染色）响应于主体的结构特征而在纳米尺度上改变运动速度或方向。这一结果为更深地了解中孔固体的性质创造了条件。
 
细菌毒素进入细胞内过程的成像研究
 
对细菌毒素吸收进细胞中的一个早期阶段（膜内折的形成）所进行的一项成像研究，显示了一个由货物诱导的机制，该机制也许还适用于其他病原体，如病毒等，并且更普遍地适用于其他细胞内吞事件。研究人员观测到，志贺氏毒素（由疾志贺氏菌产生）的B-亚单元通过狭窄的管状膜内折进入细胞。该毒素在管状内折形成之前诱导膜重组。在细胞上，内折独立于被认为与膜变形能力有关的蛋白复合物（如clathrin和caveolin）而形成，并且还是在细胞能量耗尽时形成的。所以，膜内折依赖于物理原理，能够自然地出现，而不需要复杂的细胞机器，但随后的分离需要细胞因素的参与。
 
用STEM/EELS方法对原子进行二维观测
 
微结构定性对于复合物材料的研究很重要。例如，半导体装置由纳米尺度的部件组成，它们的性能表现取决于原子尺度的微结构。虽然电子显微镜能够分辨单个原子，但它不能区分它们的化学类型。将扫描透射电子显微镜（STEM）与电子能量损失光谱（EELS）结合起来，应能分析各列原子的化学组成，但实际存在的困难意味着完全的二维分析一直不可能进行。现在，这些问题中的其中一些已经被克服，STEM/EELS成像已被用来对层状水锰矿中的镧、锰和氧以二维图像方式进行观测。
 
地核—地幔之间物质混合的机制
 
曾经有人提出，地球的地核外层材料在地核形成之后回到地幔中去的过程，可能要对上层地幔岩石中所观测到的元素比例负责，但这种情况发生的可能机制仍不清楚。Leslie Hayden和Bruce Watson报告了对喜铁元素通过多晶MgO在颗粒边界层的扩散所进行的一项研究工作的实验结果。喜铁元素在地核中极为丰富，因而是地核对地幔中这些元素所作贡献的很好的指示器。他们发现，这些元素的扩散率非常高，按照地球的年龄来说，在具有地质意义的距离之上（如几十公里），这种扩散率高到足以说明颗粒边界层扩散是喜铁元素沿地核—地幔边界输送中的一个潜在的重要机制。
 
p53的正常功能
 
转录因子p53作为一种肿瘤抑制因子已经受到广泛研究，但人们对其正常生理作用却知之甚少。现在，用小鼠所作的一项研究将p53的正常功能与繁殖和生育联系了起来。p53缺乏导致雌性小鼠胚胎着床较差、受孕率较低和后代身材较小。p53是通过调控LIF来发挥这一功能的。LIF是一种细胞因子，参与囊胚的着床。这项工作让我们看到这样一个可能性：p53的正常功能对于着床的成功很重要，尤其是对经历体外授精或胚胎转移的妇女来说；同时这一结果也让我们看到了提高习惯性着床失败妇女的着床效率的一个潜在策略。
 
运动蛋白kinesin与微管的结合状态
 
研究人员对普遍存在的运动蛋白kinesin已经进行了广泛研究，但一个基本的机制问题仍然没有得到回答：当kinesin在每8纳米的步长之间等待时它是两头都与微管结合在一起的还是只有一头与微管结合？现在，Mori等人研制出单分子荧光共振能量转移传感器（smFRET），用来在该运动蛋白沿微管运动时对其进行跟踪。他们发现，在生理浓度的ATP中，kinesin是以一种双头结合状态在两个步长之间等待的，而在低浓度的ATP中，它主要以单头结合状态出现。
 
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