14-10-10科学精选 HIV的包膜蛋白会改变形状 毒宿胞膜融避抗体

长江

来源：中国科学报

发布时间：2014/10/21 9:34:58

14-10月10日《科学》杂志精选

用于全地形机器人的蛇型模板问世

一项揭示蛇是如何以侧向扭行攀爬沙坡的研究——这是一个艰难之举——正帮助科学家们改进地面运行机器人的功能。它甚或能帮助科学家们建造一种滚动机器人无法做到的能在地面——如在某塌陷矿井内的山丘上——巡航的机器人。地球表面有许多不同的组成，其中包括沙地、泥土地及树皮。

然而，大多数的机器人是在实验室中设计的，它们在平坦坚硬的表面具有功能。研究在许多不同基于陆地环境中巡行的动物可教科学家们许多有关制造一种能在全地形上运行的机器人装置的知识。尤其是某些种类的蛇对研究很有帮助，因为它们用一种叫作侧向扭行（它涉及在抬升其身体某些节段的同时让其他身体节段与地面保持静态接触——这是一种将打滑最小化的策略）的特殊步态行进。人们对在坚硬表面的侧向扭行已进行过研究，但对其在松散、流动材料上的研究则少得多，因此科学家们对它是如何运作的并不完全理解。Hamidreza Marvi等人在亚特兰大动物园中对6条侧向扭行的响尾蛇在不同倾斜度的沙道上的爬行进行了监测。他们对这些蛇穿透沙子有多深、它们有多少个接触点以及这种行为在坡度增加时如何改变等进行了研究。

HIV的包膜蛋白会改变形状

一种新的成像技术揭示了HIV用来感染细胞的蛋白是如何改变形状的，这些结果可能为用药物及疫苗来攻击这种致命病毒提供新的方法。HIV包膜蛋白Env会改变其形状并采纳数种不同的构型，这是它在病毒及宿主细胞膜融合之前需要完成的步骤。通过改变其形状，它也能躲避抗体——这一现象促成了HIV的治疗困难。科学家们对导致进入宿主细胞的Env的改变形状的活性非常感兴趣。他们能够获取处于不同构象的Env的静态图像，但无法获得动态图像，而能看到后者是有帮助的。James Munro等在此用一种特别的过去还没有用于这一蛋白——单分子FRET —— 的显微镜技术对Env中的动态变化做到了可视化。他们显示，在进入宿主细胞前，该蛋白在3种不同的形状之间来回变化。研究人员专注于当两种HIV-1分离株—— 一种对抗体敏感，另一种对抗体有抵抗性——与其他分子结合时这些形状是如何改变的。这两种分离株通常占据着所谓的基态构型，但在某抗体存在时，对药物敏感的分离株会转变至某种中间或开放构型并会在该构型上停留更长时间，而该构型是该分离株与细胞融合并感染细胞所必须采纳的构型；然而，这一构型在耐抗体分离株中被遮蔽，也许这可以解释其对抗体治疗具有抵抗的能力。Munro等人希望了解广谱中和抗体（bNAbs）——它们对HIV-1分离株更为有效——是否是通过将HIV-1 Env锁定在基态而发挥作用的。在有bNAbs时，Env采纳的确实是基态形状。

孩子变少老年人变多并非世界末日

在低生育率会让政府资金吃紧并会在全世界许多发达国家中降低生活标准的警告中，Ronald Lee及其同事提出，适度低下的生育率及缓慢衰减的人口实际上可能会提高生活标准。研究人员用一种新近能够得到的数据集——被称作国家转移账户，它将调查结果、管理数据及联合国国家账户系统进行结合来估计40个不同国家中人们在不同年龄所生产及消费的商品和服务，以及在不同世代间通过家庭成员（如大学学费）或政府计划（如社会安全金）所转移的钱的数额。通过分析全世界纳税人与受益者及工人与消费者的表观关系，他们得出的结论是，低于替代率——或维持目前人口水平所必需的百分率——的生育率会给政府预算带来最大的负担，但政府能轻松地调整它们的政策来进行适应。他们说，当诸如家庭动态及教育等因素纳入考虑时，略微低于替代率的生育率将变得理想，它能改善最大数目的人的物质生活标准。研究人员承认，在他们的研究中未被纳入的如移民及不平等问题也会影响生活标准，但他们提出，政府仍然会对目前在世界各地所见的低下的生育率作出适应性改变。

形成恒星的星系成遥望过去之窗

研究人员已经确认了一个星爆星系，或是一个以格外快的速度正在大量制造恒星的星系；该星系具有许多宇宙大爆炸之后提供早期宇宙最早一点星光所需的特征。那个被称作宇宙再电离的光亮事件多年来一直令天文学家着迷，尽管他们永远无法一瞥造成该事件的远古能量，但他们现在有一个当代的有关它是如何发生的线索。Sanchayeeta Borthakur及其同事用装在哈勃望远镜上的宇宙起源光谱仪对J0921+4509光谱进行了仔细观察；J0921+4509是一个每年可产生大约50个太阳质量恒星速度的星系。他们的结果提示，该星系正在通过在包裹它的中性气体中的间隙泄漏其约21%的莱曼连续辐射或离子通量。在将他们的数据与恒星模型进行比较之后，研究人员提出，J0921+4509的巨型、高冲击力恒星形成区域已经诞生了许多年轻、巨大的恒星，而这些允许其连续体能量逃逸的间隙是由这一极端物体产生的异常强力的风所产生的。据研究人员披露，该星系看来在模拟早期宇宙的过程。

（本栏目文章由美国科学促进会独家提供）