2月5日《自然》杂志精选

封面故事: 奔驰概念车

　　本期封面图片为上个月在底特律举行的“北美国际车展”上展出的奔驰F 015概念车。汽车行业和硅谷IT公司目前似乎方向一致，都是以实现自主驾驶或无人驾驶的汽车为目标。

　　上新世—更新世的气候敏感性

　　气候敏感性（全球平均气温因“辐射强迫”一定程度的变化而发生的变化）是我们对过去和未来气候变化的认识中的主要不确定性之一。例如，一些研究表明，气候敏感性可能会因平均气候状态本身的不同而不同。但迄今为止，由于缺乏地球被“更新世”冰芯覆盖时期之前的大气CO2情况的高分辨率记录，研究人员无法对“上新世”这样的温暖时期的气候敏感性作出评估。Miguel Martinez-Boti 等人发表了从深海沉积物硼同位素数据得到的一个关于“上新世”CO2变化的新记录，并且发现，当将“更新世”时期大冰层的存在考虑进去，气候敏感性并没有变化，说明当前的估计值对于未来气候的预测来说是合适的。

　　谷氨酸转运蛋白的机制

　　在这篇论文中，作者采用单分子荧光共振能量转移成像、X射线晶体学和分子动态模拟方法来研究GltPh（来自古菌Pyrococcus horikoshii的一个天冬氨酸转运蛋白）和这种酶的一个双突变体形式（它对基质亲和力较低、但对基质转运速度较大）的动态。GltPh是谷氨酸转运蛋白的一个同源物，这些蛋白通过在大脑突触内维持低浓度的神经传输物而在神经传输中扮演一个重要角色，而两个突变使得这种酶的作用更接近人类相应的酶。这些结构显示，GltPh的截然不同的转运和支架域之间界面的开启（与朝外和朝内两个状态之间的转变有关）与基质转运速度直接相关联。

　　实现更安全转基因生物的两条途径

　　本期Nature上发表的两篇论文描述了生成一种依赖于非天然氨基酸的生物的独立方法，这一成果在生物封存（biocontainment）和探索以前未曾尝试过的健身方法方面可能会找到应用。George Church 及同事通过一个被改变的基因代码对一种生物（大肠杆菌）的必要酶进行了重新设计，以使其在代谢上依赖于非标准氨基酸来存活。这样得到的转基因生物在代谢上无法绕开它们的生物封存机制，并且对演化逃避（evolutionary escape）也表现出前所未有的抵抗力。少数逃避者（escapees）很快被未转基因的生物超过。采用“多重自动化基因组工程”方法，Farren Issacs及同事设计了一系列转基因生物，其生长受到依赖于外源供应的合成氨基酸的必要基因之表达的限制。他们还设计了在所设计的生物与环境之间具有先进“正交屏障”（orthogonal barrier）的合成“营养缺陷体”（auxotroph），从而能够生成更安全的转基因生物。

　　SNARE蛋白的循环机制

　　在包括神经传输物释放、荷尔蒙释放和囊泡转运在内的各种细胞过程中，演化上保守的SNARE蛋白形成一个复合物，驱动两个细胞腔的膜之间的融合。融合一旦发生，这些复合物就会被ATP酶NSF和SNAP衔接蛋白拆解，为下一轮的膜融合来循环各个SNARE蛋白。这项研究采用单粒子低温电子显微镜来确定NSF和20S复合物从亚纳米到接近原子分辨率的结构。这篇论文报告了全长度NSF在与ATP和ADP结合状态的结构以及大约660千道尔顿、涉及两个不同SNARE复合物的NSF/SNAP/SNARE（20S） 超级复合物的结构。作者的数据为这些重要分子机器的内部工作方式提供了前所未有的详细信息。

　　来自一个构造板块下面的图像

　　Tim Stern及本文共同作者利用爆炸产生的地震波来形成正在向新西兰北岛底下潜没的一个海洋板块底部的高分辨率图像。他们在100公里深度处发现厚度不到一公里、倾角为15°的一个地震波速度突变带。一个平行的、深度比前者要大10公里的反射事件的存在表明，压缩波速度的降低被限于这个板块底部的一个通道，作者将该通道理解为由阻塞的部分熔融物或挥发物构成的一个剪切区域。他们得出结论认为，这是证明在岩石圈—软流圈边界处存在一个将板块与下面的地幔流脱离、使板块构造得以发生的低粘度通道的独立证据。