6月《Nature reviews》微生物研究亮点

英国著名杂志《自然》（Nature）是世界上最早的国际性科技期刊，也是世界上最权威的科学杂志之一。《自然微生物学综述》（Nature  reviews  microbiology）作为《Nature》旗下介绍微生物研究最新进展的权威期刊，是目前世界公认的微生物研究领域最顶尖的综述杂志，其影响因子达到17.644。以下为最新一期的《自然微生物综述》推荐的近期最受关注的部分微生物研究论文：



Luo,  M.  et  al.  The  phosphorylation  state  of  an  Aurora-like  kinase  marks  the  length  of  growing  flagella  in  Chlamydomonas.  Curr.  Biol.  21,  586–591  (2011)



纤毛或真核细胞的鞭毛是细胞表面的一种突起结构，主要由细胞微管组成。除参与细胞的运动外，纤毛可以接受及传导外界的信号从而调控动物的生理及动物的发育与生殖。纤毛在组装上的缺陷可导致多种疾病，如肾囊肿，内脏转位，不育，失明，精神迟滞、肥胖乃至癌症。研究纤毛长度的调控可以更加深刻的认识纤毛组装的分子机理。目前关于纤毛长度的模型有“平衡点模型”，该模型认为细胞不存在一种“感知系统”感知纤毛的长度。还有一种模型认为细胞内可能存在一种感知纤毛长度的系统而参与纤毛长度的调控，但是，一直缺乏强有力的实验证据支持。



在这篇文章中，来自清华大学生命科学学院、吉林大学以及美国德克萨斯大学达拉斯西南医学中心的研究人员发现一种蛋白质的激酶CALK的磷酸化状态和纤毛的长度相关。CALK在鞭毛组装的初期呈现磷酸化状态，发现鞭毛长度达到一半时发生去磷酸化。这些实验证据表明，细胞可能确实存在一种纤毛长度的感知系统。新的研究成果使人们对纤毛长度的调控具有一个全新的认识。



Pertel,  T.  et  al.  TRIM5  is  an  innate  immune  sensor  for  the  retrovirus  capsid  lattice.  Nature  472,  361–365  (2011)



某些猴子对艾滋病病毒（HIV）具有了抵抗力，这将归功于一种称为TRIM5的蛋白质。该蛋白质可以阻止进入细胞内病毒的繁殖。目前，来自日内瓦和苏黎世大学的研究人员已经发现了这种蛋白质的作用机制，该项研究发表在《Nature》上。这也为人类抗击HIV开辟了新前景。



不同于人类，某些猿类种属，如恒河猴或夜猴能够利用细胞蛋白质TRIM5抵抗HIV：在HIV感染的情况下，病毒一进入细胞，这种蛋白质就可阻断该病毒并预防其繁殖。尽管科学家们对TRIM5的了解已经超过六年。然而对于TRIM5预防HIV繁殖的机制仍然知之甚少。



瑞士日内瓦大学Jeremy  Luban教授、苏黎世大学Markus  Grütter教授各自的研究小组与来自美国和法国的团队合作，研究发现了TRIM5对抗HIV防御机制的大部分关键环节。他们证明，一旦感染HIV，TRIM5立即触发免疫反应。因此，TRIM5是先天免疫系统中的HIV传感器。与获得性免疫系统不同的是，获得性免疫系统只在面临感染过的病原体时才开始准备消除病原体，而先天免疫系统一接触病原体就能够将其消除。



HIV病毒外壳由排列齐整的晶格所构成，类似于足球图案。在感染过程中，HIV病毒进入细胞。TRIM5能够识别此晶格结构并特定结合于其上。这可以刺激该蛋白质在细胞中产生称为聚泛素链的信号分子。这些链随即就可以触发抗病毒反应。然后，这些“警觉”细胞就可以通过释放信使物质（细胞因子）来消除感染HIV的细胞。



Wu,  C.-H.,  Lee,  S.-C.  &  Wang,  C.-W.  Viral  protein  targeting  to  the  cortical  endoplasmic  reticulum  is  required  for  cell–cell  spreading  in  plants.  J.  Cell  Biol.



TGB这类移动蛋白在Potexvirus病毒感染过程中扮演重要角色，它的缺失会导致病毒无法经由胞间连丝被送至邻近细胞。其中TGBp3是一个膜蛋白，它参与将TGBp2带至邻近胞间连丝的区域，并且在细胞周边形成特殊的点状结构。但是植物病毒学家长久以来都不清楚这个结构的特性，以及它的形成对病毒感染的重要性。



来自台湾中研院植微所的王昭雯助研究员领导的研究小组试图用细胞学的角度切入病毒学的研究，首先利用酵母菌构建出了一个在细胞周边能够形成TGBp3点状构造的系统，这个系统帮助解释了TGBp3如何将TGBp2带至细胞周边的点状结构。研究团队发现TGBp3暴露在细胞质的序列中带有一个特别的信号，这个信号利用它引发聚合的特性，形成点状构造，并能准确将膜蛋白带至内质网上扭曲的管状区域。研究团队进一步证实病毒是否能够成功感染与这个信号息息相关，因为在这个信号上进行单点突变就足以严重影响病毒的移动，使其无法对植物造成感染。这个发现除了提供进一步研究植物病毒移动的机制，更证实真核生物细胞中内质网在其结构上形成不同区域的特性，对于蛋白质的功能具有非常重要的影响。



Gómez,  P.  &  Buckling,  A.  Bacteria-phage  antagonistic  coevolution  in  soil.  Science  332,  106–109  (2011)



在过去的研究中，科学家们在实验室培养条件下证实细菌和噬菌体在可营养丰富的培养基中协同进化，随着时间的迁移细菌的耐受力和噬菌体的感染力逐渐增强。然而直到现在研究者们对于自然环境下细菌与噬菌体的协同进化机制却并不是很了解。



在这篇文章中，研究人员Gómez  和  Buckling  在土壤中培养了一种荧光假单胞菌（Pseudomonas  fluorescens）及噬菌体SBW25φ2。对培养的细菌克隆及噬菌体混悬液分析结果表明，不同于培养基培养条件下，自然条件下土壤中细菌的耐受力和噬菌体的感染力呈现波浪状动态变化（fluctuating  selection  dynamics）。研究结果表明细菌与噬菌体的快速协同进化有可能在自然界微生物群的构建中发挥了重要的作用。



Seo,  J.-Y.,  Yaneva,  R.,  Hinson,  E.  R.  &  Cresswell,  P.  Human  cytomegalovirus  directly  induces  the  antiviral  protein  viperin  to  enhance  infectivity.  Science  28  Apr  2011  (doi:  10.1126/science.1202007)



来自耶鲁大学医学院的Seo等在这篇发表在Science杂志上的文章中解析了人巨细胞病毒（HCMV）侵染宿主细胞的相关机制。



过去的研究证实HCMV在感染宿主细胞过程中可刺激细胞表达一种抗病毒蛋白质viperin。然而一直以来科学家们对于HCMV诱导生成具有抗病毒活性的viperin蛋白质的机制却并不清楚。在这篇文章中研究人员证实HCMV诱导的viperin可导致细胞代谢紊乱从而促进HCMV感染过程。Viperin与病毒蛋白vMIA相互作用促使viperin从内质网重新定位到线粒体。进而viperin与参与调控脂肪酸的β-氧化促使生成ATP的线粒体的多官能团蛋白发生相互作用，从而导致细胞ATP生成受到抑制，进而使得细胞肌动蛋白骨架受到破坏，促进HCMV感染。研究结果表明HCMV是通过viperin促进了其对细胞的感染过程。