8月Science杂志最受关注的文章（生物类）

　　美国的《Science》杂志是国际上著名的自然科学综合类学术期刊，在世界学术界享有盛誉，被引文量的影响因子始终高居《SCI》收录的5700种科学期刊的前十位。《Science》杂志发表的论文涉及所有科学学科，特别是物理学、生命科学、化学、材料科学和医学中最重要的、最激动人心的研究进展。据统计，发表的论文中60%有关生命科学，40%是属于物理科学领域。8月《Science》杂志生命科学领域下载最高的部分论文如下：

　　

生物通报道  美国的《Science》杂志是国际上著名的自然科学综合类学术期刊，在世界学术界享有盛誉，被引文量的影响因子始终高居《SCI》收录的5700种科学期刊的前十位。《Science》杂志发表的论文涉及所有科学学科，特别是物理学、生命科学、化学、材料科学和医学中最重要的、最激动人心的研究进展。据统计，发表的论文中60%有关生命科学，40%是属于物理科学领域。8月《Science》杂志生命科学领域下载最高的部分论文如下：

RNA Mimics of Green Fluorescent Protein

来自美国威尔康乃尔医学院（Weill Cornell Medical College ）的研究人员称他们开发了一种可以跟GFP蛋白媲美的新型荧光工具，这种被命名为“Spinach”的RNA-荧光基团复合物可用于追踪细胞内各种RNA的功能动态。这一新技术将帮助推动科学家们揭开与人类生命活动及疾病相关的RNA的神秘面纱。

在过去的几年里，RNA分类研究不断取得突破性进展，在揭开编码蛋白质的信使RNA(mRNA)之后，研究人员又发现了多种影响翻译及基因表达的“非编码”RNAs，并证实某些情况下这些RNAs可直接与蛋白质结合对其功能进行调控。然而一直以来科学家们对于这些RNAs的作用机制却知之甚少。

鉴于GFP蛋白在细胞内蛋白质功能研究中的广泛应用，Jaffrey研究小组提出了一个奇妙的设想：能否开发出一种具有GFP相似功能的荧光RNA复合物，用于细胞内RNAs动态研究。

在新研究中，Jaffrey研究小组的科研人员利用RNA能够折叠形成复杂三维形状的特性，构建了两个新实体（entities，生物通译）：一段显示特异形状的合成RNA序列，以及一个与RNA结合后发射荧光的小分子。“在这一研究中，我们面临着两个巨大的挑战，”Jaffrey博士说：“第一是要获得能够激活小分子的RNA序列，第二则是要找到能够进行时间控制且对细胞无毒性作用的荧光小分子。

Jaffrey等对多种分子进行了尝试性实验，其中大部分由于会与细胞膜上的油脂结合发射荧光或本身具有细胞毒性而无法将其用于构建理想的荧光分子。最终，研究人员发现GFP蛋白中就包含了他们一直想寻找的分子——一种荧光基团。于是研究人员根据这一荧光基团的形状合成了一些化学分子，并在随后构建了一条能够衔接这些化学分子的人工RNA序列。研究人员将他们第一个成功构建的“RNA-荧光基团”复合物命名为“Spinach”。在进一步的实验中，研究人员再度成功构建出与Spinach发射不同荧光波长的多个“RNA-荧光基团”复合物。

目前威尔康乃尔医学院的研究人员已开始利用Spinach追踪细胞中的非编码RNAs。“我们实验室长期以来致力于解析RNA运输及移位缺陷与儿童发育性疾病之间的关系，通过Spinach，我们观察到在细胞压力应激反应中一种非编码RNA发生了快速的积聚。”Jaffrey博士说：“我们希望通过Spinach能够更深入地了解细胞中的RNA运输机制，以及它们在疾病中的受累情况。”

Precise Manipulation of Chromosomes in Vivo Enables Genome-Wide Codon Replacement

哈佛医学院著名遗传学家George Church领导的研究小组在基因组编辑上获得重大突破，他们能够从根本上改造基因组，从几个核苷酸到几Mb。

基因组的自由编辑一直是生物学家的梦想，然而，大部分DNA编辑工具都很慢、昂贵且难用。为了解决这个问题，哈佛医学院等机构开发出快速且简单的基因组规模编辑工具，能够利用“查找和替换”改写活细胞的基因组。

TAG终止密码子是大肠杆菌基因组中最稀有的，只有314个，这也让它成为替换的首要目标。研究人员利用多重自动基因组改造（multiplex automated genome engineering，简称MAGE）这种方法，用同义的TAA密码子来位点特异性地替换32种大肠杆菌菌株中的TAG终止密码子。研究小组2009年曾在《Nature》杂志上介绍过这种方法（Nature 460，894-898）。这种方法让他们能够测定单个的重组频率，证实每次修饰的可行性，并鉴定出相关的表型。

MAGE这种小规模的改造方法替换了部分但不是全部的TAG密码子。之后，利用细菌天然的接合能力，研究人员诱导细胞以更大规模转移包含TAA密码子的基因。这种新方法称为接合组装基因组改造（conjugative assembly genome engineering，简称CAGE）。整个过程有点类似NBA的季后赛，从16对到8对，再到4对、2对和1对，每一轮的获胜者拥有更多的TAA密码子和更少的TAG。

因急于分享他们的技术，研究小组在CAGE到达“半决赛”时就发表了他们的结果。结果显示最终的4个菌株很健康。研究人员确信他们能够创建出一个TAG密码子被全部去除的菌株。

这项成果也可谓是合成生物学上的一大进步。

Isolation of Single Human Hematopoietic Stem Cells Capable of Long-Term Multilineage Engraftment

来自加拿大多伦多大学，Campbell家族癌症研究所（Campbell Family Institute for Cancer Research）等处的研究人员成功分离出了具有自我复制能力的造血干细胞，这些细胞可在人的一生中不断地补给成熟的血细胞。这将有助于了解这些干细胞的生物机理，以及在临床应用上的前景。

这项研究由多伦多大学的John E. Dick教授领导完成，Dick教授是癌症干细胞的发现者，他在白血病干细胞研究领域被称为真正的开路先锋，他早在上个世纪90年代就发现AML起始细胞，表型特征为CD34+CD38-，而CD34+CD38+和CD34-中没有。可以说是自Dick教授开始，白血病干细胞的概念才逐渐被接受，并将这一概念扩大到实体瘤，象乳腺癌、胶质瘤等。除此之外，Dick教授在其它干细胞研究领域也有许多重要的成果。

造血干细胞（Hematopoietic Stem Cells）是指具有自我更新能力并能分化为各种血细胞前体细胞，最终生成各种血细胞成分，包括红细胞、白细胞和血小板。这种多能干细胞是存在于造血组织中的一群原始造血细胞，也可以说它是一切血细胞（其中大多数是免疫细胞）的原始细胞。由造血干细胞定向分化、增殖为不同的血细胞系，并进一步生成血细胞。

科学家们一直都希望能分离有自我复制能力的造血干细胞，但是这比较困难，因为它们很难与那些仅能在短期内复制血细胞的其它细胞区分开来。在最新的这篇文章中，研究人员没有采用目前常用的，基于Thy1 (CD90)表达的纯化方法，而是通过分析造血干细胞富集亚群中几个附着分子，发现了一个新分子标记：CD49f，研究人员认为这一标记是能够长期补充血细胞的干细胞所特有的，他们能够将这些细胞成功地移植到小鼠体内。

这对于了解这些干细胞的生物机理，以及调控这些细胞，用于临床应用具有重要的意义。

Electrical Spiking in Escherichia coli Probed with a Fluorescent Voltage-Indicating Protein

研究人员说，大肠杆菌的个体细胞会产生类似神经元放电那样的尖峰电脉冲。 与所有的活体生物一样，大肠杆菌应用电压来传达资讯。 但是，在此之前，测量某个细菌细胞膜的电压是不可能的。

Joel Kralj及其同事制造了一种荧光蛋白的鸡尾酒，它可像生物探针那样对个体大肠杆菌活细胞进行电生理测量。 研究人员称这种新的光学传感器为PROPS；令人惊讶的是，他们发现，许多细菌细胞会有电光闪烁，有些细胞缓慢地闪烁，有些则快速地闪烁，频率在一赫兹左右。 他们说，在闪烁的大肠杆菌细胞中的这种尖峰样电活动持续的时间在1至40秒间不等，而且还对一系列的物理和化学干扰敏感。

Kralj及其同事进行了一系列的试验并发现，这种电尖峰信号可能与这些细菌细胞中的离子通道的开放有关。 将来，他们的PROPS探针应该对确定在医学、环境和工业中具有重要意义的多种细菌的膜电位或电压的角色有用。

（生物通：何嫱）