11月1日《科學》雜志精選

　　對HIV掮客的仔細觀察

　　由于兩項新的研究，HIV的掮客(即讓該致命病毒進入免疫細胞內的分子)不再列于結構生物學家的通緝要犯名單之上。這一分子——即HIV-1包膜(Env)三聚體—— 一直是頗具爭議的對象;在今年初，科學家們聲稱已經用低溫電子顯微鏡看見了其稍縱即逝的結構——它一直以難以被定性而出名，但是一些業界人士對該結果提出了質疑。

　　如今，在兩項新的研究中，科學家們不僅提供了Env三聚體的更高分辨率的視覺材料，而且他們是用兩種不同的技術做到的。科學家們能在解密該分子的結構上取得進展是至關重要的，因為它是HIV表面的唯一抗原，因此它也是自然發生的抗體——及對可能的疫苗來說——的唯一標靶。

　　為了全面地觀看這一重要的分子，來自兩個小組的科學家用低溫電子顯微鏡及用X射線晶體學研究對其進行了觀察。Jean-Philippe Julien及其同事讓該Env三聚體與一種廣譜中和抗體結合并接著在4.7埃得到了所產生的復合物的晶體。在一個用相同的三聚體分子但抗體不同的相關試驗中，由Dimtry Lyumkis領導的一組科學家使用了低溫電子顯微術——它與今年初所作的一項有爭議的研究中所用的方法類似，但卻得到了一個有著更高分辨率的三聚體/抗體復合物。至關重要的是，由Lyumkis等人所獲得的低溫電子顯微鏡結構與Julien小組所介紹的晶體學結構相符。對來自兩個小組的結合的復合物進行觀察可獲得對該三聚體結構特征的重要了解。這項工作代表了科學家們朝著對HIV的侵入機制的理解所邁出的重大一步。通過提供對Env三聚體結構的一個更仔細的觀察，它可能也會幫助指導基于結構的HIV疫苗的設計。

　　表面調整可創制一種針對兒童時期病毒的更好疫苗

　　據一項新的研究報告，多虧了一些分子工程的研究，在最后一批還沒有獲得經批準可使用的疫苗的兒童疾病之中，有一種疾病可能在不久之后就會有疫苗了。呼吸道合胞病毒或RSV可通過學校或日托中心而引起傳播速度很快的傳染性極強的肺部感染。它是5歲以下兒童住院的最常見的原因，但是研究人員卻一直無法設計一種針對它的有效疫苗。在這項研究中，Jason S. McLellan及其同事基于先前的研究顯示，一種在RSV膜中的叫作F蛋白的蛋白質會在其融合前狀態(當其位于病毒表面時所采取的狀態)但卻不會在其融合后狀態(在侵入細胞后所采取的狀態)成為抗體的標靶。研究人員對該蛋白融合前結構上的某一特別位置進行了操控——他們用這一技術設計了100多個變異株 ——并接著在小鼠及恒河猴中對6種穩定的變異株進行了測試。他們將這些動物進行免疫以觀察哪些F蛋白變異株會產生最佳的保護性反應。特別當用某一融合前結構進行免疫時能促成比用融合后糖蛋白進行免疫時要多出高達10倍的抗體;融合后糖蛋白目前是主要的現在正在進行臨床試驗的RSV候選疫苗的一部分。

　　土壤的微生物與肥力

　　高草草原曾經覆蓋了近10%的美國，但現代農業操作——它一般涉及大量的化肥、灌溉和翻耕——已經將這些生態系統縮減為其昔日輝煌的一小部分。現在，Noah Fierer及其同事對這一近乎滅絕的生物群落進行了一項遺傳分析，從而揭示了一組差不多已經從美國中西部消失的土壤微生物，后者曾經在那里繁盛地生長。研究人員的這些發現提示，在大草原土壤中的微生物的高度多元可幫助使這樣的生態系統保持完整且富有生產力——而一種叫作疣微菌門的特別的細菌門曾經在這樣的土壤中占有優勢地位。

　　Fierer及他的同事提出，他們的技術也可被用來重建其他近乎滅絕的生物群落的微生物多元性，而這一資訊可對旨在將某些生態系統重新返回其原先的、工業前功能的恢復性努力有幫助。為了得出其結論，研究人員從31個多年來大體上仍然未經耕種的高草平原位置收集了其最上部10厘米的土壤。研究人員接著將土壤的遺傳學分析與物種分布模型相結合以預測疣微菌門物種——它們在碳水化合物代謝中起著某種作用——是如何分布在美國中西部各處的。他們說，這一將從前的草原土壤與現代農業土壤所作的比較可被用來指導目前正在進行的草原的數百種恢復工作。

　　聚焦眼中的蛋白

　　因為一項新的研究，現在人們對眼睛是如何解讀周圍的世界以發現正在移動的物體的已變得更清楚一點了。研究哺乳動物眼睛的科學家對有關用于探查運動的控制神經回路的分子線索知道的并不太多。但他們知道被稱作SAC的星形細胞——它們位于眼睛的感光層(或視網膜)內——是與此有關的;SAC會通過對光的亮與暗做出反應而能探測到運動。相同的SAC細胞類型是如何獲得這些對立功能的一直是一個謎。

　　Lu O. Sun及其同事著手于更多地理解眼睛中的神經回路是如何解讀光模式以準許對運動的檢測，他們聚焦于一對被稱作SemaA2和PlexA2的視網膜蛋白。研究人員設計了小鼠的視網膜使其缺乏一或兩種這樣的蛋白并尋求觀察這會如何影響SAC細胞的功能。每一次，SAC細胞的反應性都會改變。含有變異SAC的小鼠視網膜在反應性測試中的表現不佳。至關重要的是，切斷SemaA2表達可幫助創建兩個不同的具有相反結構與功能的SAC細胞組(亮與暗)。這一發現揭示，SemaA2和PlexA2會協作而使哺乳動物的視網膜能夠健康成長并發揮功能。