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自然子刊综览
2015-06-17 | 编辑: | 【  

  《自然—化学生物学》 

  科学家找到合成鸦片类药物的一种关键酶 

  在线发表于《自然—化学生物学》上的一项研究报告了一种经过改造的酵母菌,该酵母菌能够完成鸦片类药物合成的前期步骤,利用葡萄糖生成(S)-牛心果碱。先前研究已证明,经过改造的酵母菌能够完成鸦片类药物合成的最终步骤。未来,科学家将通过改善和在这两个步骤之间建立联系的方式最终实现鸦片类药物的低成本大量生产。

  许多广泛使用的药物是从植物萃取液中分离并制造出来的,因为其结构的复杂性阻碍了高性价比的实验室合成方式。多亏了DNA测序和合成生物学技术的进步,利用改造的微生物比如酵母菌来生产这些化合物,正在成为现实。苄基异喹啉类生物碱(BIA)是植物源化学物质中的一个大家族,其成分中含有吗啡和可待因。以前科学家就算是利用微生物,也很难制造出这种物质,因为科学家没有找到制造过程前期所需的一种关键酶,这种酶能够在酵母菌体内将左旋酪氨酸转化为左旋多巴(多巴胺的一种前驱体)。

  为了解决这个难题,John Dueber等人研发出一种独特的颜色编码生物传感器,能够识别出上述关键酶,然后让它产生突变以提高其效率。他们通过基因改造酿酒酵母菌来产生这种酶,首次展现了利用酵母菌促使葡萄糖向多巴胺转化的过程。研究人员之后进一步修改酵母菌,加入其他种类的 DNA,从而让其在转化过程中发生后续反应,最终产生中间体左旋酪氨酸。现在,科学家只需要找到一种方式将生产过程的前后期联系起来。

  Pamela Peralta-Yahya在一篇评论文章中表示“由于下游(生产过程的)BIA通路酶已被证明能够在酵母菌中表达,那这项研究为实现利用葡萄糖直接生产出BIA复杂物的目的开启了一扇大门”。

  《自然—气候变化》 

  气候变化极大影响美国西部未来电力供应 

  《自然—气候变化》上的一项新研究认为,气候变化可能会很大程度上限制美国西部地区未来的电力供应。该研究认为,由于水流、气温和湿度的变化,到21世纪中叶,这一地区将有近一半(46%)的地方的夏季平均发电容量会下降3%。

  不利的气候条件比如酷热和极端干旱会影响发电。那些通过烧煤等方式发电的热电厂在气候变化的影响下最为脆弱。而目前,电力供应商在其发展规划中并未提及气候影响。

  Matthew Bartos 和Mikhail Chester在包括加州在内的14个州可能产生的三种碳排放假设情况下,评估了未来的电力可靠性,这14个州处于美国西部电力协调委员会的管辖范围。他们发现,对于那些脆弱的供电站而言,气候变化可能导致其夏季平均发电容量下降1.1%~3%,而这些供电站的发电容量占整个地区现有发电容量的46%。如果出现十年大旱的情况,发电容量下降比例甚至可以达到7.2%~8.8%。对加州和科罗拉多州河流流域来说,气候变化可能导致年均夏季发电容量下降2%~5.2%。模拟显示,电力供应商对自己的备用发电容量在十年干旱情况下能够起到的作用高估了20%~25%。

  这项研究的最终结论显示,对传统热力发电方式的过度依赖可能会对未来的发电容量产生限制作用。研究人员建议,应该通过推进环保政策、投资再生能源以及在新建设施时考虑气候因素的方式,努力建设能够“防气候”的电力网络。

  《自然—地球科学》 

  地球升温的热量大部分已转移到印度洋 

  据《自然—地球科学》在线发表的一项研究显示,在1998年开始的全球表面缓慢升温期间进入太平洋的一股额外热量目前已经转移到印度洋了。该研究解决一系列关于过去15年里太平洋的热吸收增强,但其储存的可观测热量却在减少的争论。

  全球平均表面温度自从1998年开始便趋于稳定,虽然对大气顶端的观测显示地球仍在持续升温。升温带来的热量有很大一部分被认为是已被太平洋所吸收,但是对太平洋所含热量的观测结果却是下降。

  Sang-Ki Lee等人对全球海洋—海冰模型模拟结果数据进行了分析,发现太平洋热吸收的增加被热量通过印尼群岛通道向印度洋的转移行为所抵消。印度洋所获得的热量占到全球海洋上部区域700米范围内所储存热量的70%。研究人员认为,如果这种热量转移行为持续,印度洋累积的热量会扩展至大西洋,而大西洋从20世纪中叶开始就已经大幅升温了。

  Jérme Vialard评论认为:“只有通过(持续)观测,我们才能确定过去十年储存在印度洋的热量是否会在地球表面缓慢升温期结束后对快速升温期产生作用。”

  《自然—气候变化》 

  欧洲豚草花粉浓度在未来十年呈上升趋势 

  据在线发表于《自然—气候变化》上的一项研究称,在接下来的十年里,欧洲大部分地区空气中豚草花粉的负荷量将上升,从而让过敏症的发生变得更普遍。该研究评估发现,预计增加的豚草花粉有三分之一来源于正在发生的种子传播行为,还有三分之二是由气候和土地使用变化所致。

  常见的豚草种类原产于北美,但很快便作为入侵种类传播到欧洲了。敏感群体一旦暴露在豚草种子中,便会产生过敏反应,伴随有眼睛痒、打喷嚏等症状,更有甚者,会出现呼吸困难。

  为了评估气候和土地利用变化对豚草在欧洲的传播以及导致的花粉年负荷量可能产生的影响,Lynda Hamaoui-Laguel和Robert Vautard等人采用了一种将种子传播、花粉生产和风引起的花粉传播考虑在内的模型模拟方法。计算模拟显示,到2050年,空气中豚草花粉的浓度平均将比现有浓度高4倍(根据传播速度的不同,这一数字会在2到12倍间浮动)——该结果未考虑全球变暖的增速是高还是适中的条件。花粉负荷量的实质性增加预计将发生在欧洲中北部、法国北部和英国南部——这些地区目前的花粉负荷量几乎为零,而在其他许多已有花粉传入的地区,花粉浓度也将升高。

  《自然—遗传学》 

  研究发现对疼痛感知起关键作用的基因 

  在线发表于《自然—遗传学》上的一项研究公布一个对疼痛感知能力起到重要作用的基因。由该基因产生的蛋白或许会成为开发疼痛缓解医疗新方法的一个潜在目标。

  先天性疼痛感知缺乏(CIP)是一种罕见病,患者通常无法感受生理疼痛。其致病因素有多种且各有不同,从分子水平上弄清CIP的病因变化或有助于开发慢性疼痛的治疗手段。

  C. Geoffrey Woods与Jan Senderek等人对来自11个无关联家族的CIP患者进行了检查,这些患者有一个共同点:体内的PRDM12基因都发生了突变。患有这种突变的个体从出生起就无法感受疼痛,也无法区分让人产生不适的热或冷,但他们其他方面的感知基本正常。利用正常的小鼠和人体细胞,研究人员发现,PDRM12会在疼痛受体(也被称为伤害感受器)及相关细胞中获得特定表达。研究人员将青蛙体内的PRDM12蛋白进行沉默处理,从而观察到其在感觉神经元发育中的关键作用。

 

  

  

  

  

 


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