March 31, 2005
参考NATURE CHINA 如有出入，以英文原文为准。

封面故事：DNA与酶之间的相互作用

在复制和转录过程中发生的各种变化导致DNA分子中扭曲张力的积累，而这种张力的释放要靠“拓朴异构酶”来完成。IB-型“拓朴异构酶”（TopIB）先是将一个DNA链切开，然后再重新连接起来，并将正、负“超螺旋”都去除掉。现在，对单独一个TopIB所做的直接监测表明，与其他“拓朴异构酶”不同的是，它并不去除固定数量的“超螺旋”，被去除的“超螺旋”的数量取决于DNA中储存的扭矩，它们是通过一个旋转机制被去除的，该机制涉及旋转的DNA和酶空腔之间的摩擦力。将摩擦力作为一个因素引入DNA与“拓朴异构酶”之间的相互作用中，对于研究DNA与酶之间相互作用的普遍规律具有重要意义。封面图片所示为正在发挥作用的TopIB。

千年生态系统评估

“千年生态系统评估”是一个为期四年的雄心勃勃的研究项目，旨在评估地球的人类支持系统的状态，本期Nature报告了该项目的结果。资助该项目的有“世界银行”、联合国和很多大学等，它们希望该项目对决策者们能够有所帮助，因为该项目将生物多样性等生态数据放进了生态系统变化过去是怎样影响人类生存条件的、以及生态系统变化今后将怎样影响人类生存条件等背景中。虽然现在没有重复进行这种研究的计划，但在本期Nature的Commentary栏目中，三位参加该项目研究的科学家提出，这样的评估工作应当是一个持续的过程。

“后生遗传”与生殖健康

生殖细胞的生产是一个独特的过程，涉及将基因组大小减小一半的细胞分裂。然而，所产生的DNA中的遗传密码并不是对精子和卵子成熟过程的唯一影响，还涉及一系列可遗传的“后生遗传”修正，它们通过染色质和组蛋白所发生的变化及DNA甲基化来控制基因表达，但却使DNA密码保持原样。生殖细胞的“后生遗传”是本期Nature上Review Article所讨论的主题。了解其中所涉及的酶和信号分子，可能会有助于新的生殖技术的开发和防止遗传疾病的发生。

与乳腺癌有关的分子开关

有BRCA2突变者易患乳腺癌，后者被认为是由于DNA双链断裂在修复中产生缺陷引起的。研究人员知道，BRCA2蛋白与重组蛋白RAD51发生相互作用，调节这一相互作用的一个关键步骤现在已被识别出来。Cdk1改变BRCA2中一个丝氨酸的磷酸化状态，而这种作用就像一个分子开关一样，控制BRCA2的C-端点与RAD51之间的相互作用。BRCA2的C-端点发生突变或被删除者会因不能促进有效的DNA修复而患乳腺癌。

酶在DNA修复过程中的作用

氧化性DNA损伤被认为参与了肿瘤发生过程，具体来讲，能识别8-oxoguanine（与正常“鸟嘌呤”只有两个原子不同）的酶“hOGG1”已被与肺癌、还可能有肾癌联系了起来。在一项结构研究中，“hOGG1”（全名为8-oxoguanine DNA glycosylase 1）被束缚在测试正常DNA、看是否存在缺陷的操作过程中。该研究结果显示了这种酶是如何扮演其重要的“守门员”角色的。奇怪的是，“鸟嘌呤”残体没有被插入病灶识别槽中，而是位于另一个在DNA螺旋外的点上。该结果有助于解释DNA修复蛋白为什么能找出嵌入在大量过剩的正常DNA中的病灶，为什么能从DNA螺旋上去除核苷而不破坏正常的碱基。

原始太阳系的气体组成

在原始陨石中氧同位素含量存在很大变化的发现呈现给我们这样一个难解之谜：要么太阳系的来源物质在同位素组成上不是均匀的，要么构成陨石和行星的含氧构造单元是通过尚未被识别出来的反应通道产生的。为了弄清到底是哪种情况，我们需要知道原始太阳系的气体的组成，这种气体可能保存在太阳外层中。“创世纪”探测器在美国犹他州沙漠坠毁时所损坏的样品收集装置也许能提供太阳材料，但现在关于这个问题的一种间接方法也产生了结果。月球暴露于太阳风已有很多世纪了，对束缚在由“阿波罗”登月行动带回的来自月球的颗粒材料外壳中的太阳材料所做的分析表明，太阳富含氧-16，其含量比地球和大块陨石中多1/3。这意味着原始太阳系的气体也有类似的组成，太阳系的大多数固体经历了使它们当中氧-17和氧化-18浓度增大的反应。

基于钚的超导体PuCoGa5

自从基于钚的超导体PuCoGa5几年前被发现以来，便存在这么一个热门问题：它是一种非常普通的BCS超导体，还是一种由磁波动调节的非传统的超导体？这个问题的答案是，它有一个奇异的机制，超导体分子中钚部分的“f”电子提供超导性，而不是由“CoGa5”提供超导性，否则它就更可能遵从人们熟悉的Bardeen-Copper-Schrieffer机制。这一发现将会引发的一个问题是，人们对其他也可能具有这种新型超导性的材料的性质会有更多猜测。

AMO消失了会怎样？

“全球海洋翻腾环流”的大西洋部分（即“大西洋经向翻腾”，英文简称为AMO）曾被与上个冰期气候突变联系起来。曾有人提出，全球变暖可能会增强淡水向北大西洋中的排放，终止AMO，从而导致明显变冷。人们对这些可能的气候效应给予很多关注，但却几乎没有想过如果AMO减弱或消失时海洋生态系统会发生什么。Andreas Schmittner进行了一次详细的模拟，发现AMO消失会使全球生产力降低约20%。这一模拟结果与可从过去获得的生产力记录是一致的。与那么大规模的气候变化相伴随的浮游生物存量的大幅度减少，可能会对受害区域的渔业生产产生影响。

性的成因

性的演化长期以来使生物学家感到困惑。它似乎是浪费时间和精力，还会打破有利的基因组成。那么为什么还要有性的演化呢？关于这个问题有大量理论解释，但分辨这些理论所需的数据却很缺乏，因为难以设计能将不想要的变量排除在外的实验。现在，利用一种用基因工程方法获得的、只包括性繁殖基本内容的无性酵母菌种，可将外来因素排除掉。很多现代理论都是以性能够增加遗传变异、从而能使自然选择更为有效的思想为基础的，研究发现，处在严酷环境中的具有最低组成的酵母体系属于这种情况。但在很少有或没有选择的良好环境中，性没有生存优势。