2010年2月9日

國際期刊傳真--2010.2(482)

挖掘糖尿病基因
基因與疾病關係的探討,可利用「全基因體關聯性研究」(genome-wide association studies, GWASs)的方法,找到與疾病相關的基因體片段,然而,GWASs卻很難精確地指出是哪個基因變異引發了疾病。

英國劍橋大學的Sergey Nejentsev與其研究團隊,為了找出與第一型糖尿病(T1D)相關的基因型變異,「再定序」了10個候選基因的外顯子和剪接位置,比較480位T1D病患和480位控制組的基因序列之不同,並針對3萬多人的基因序列測試這些基因與疾病的相關性。結果發現,若帶有免疫相關基因IFIH1(interferon induced withhelicase C domain 1)的4種稀少基因型變異,便能降低得到T1D的風險。該實驗證明利用再定序的方法,可讓GWASs更精確地指出基因與疾病的關聯性。

打敗最強化學鍵
大氣中有78%為氮氣(N2),但是因為N2為非極性分子,具高游離電位和很強的N≡N鍵(225 kcal/mol),使得它很難應用在合成方面。如果可以利用N2當做原料組成N—C鍵,將有更多的方法合成胺類、藥物、農藥和電子材料。除了N2,一氧化碳(CO)也擁有很強的化學鍵結(257 kcal/mol)。

美國康乃爾大學的Knobloch等人發現了過渡金屬化合物可以在一般溫度和壓力下,促進N2六個電子的還原裂解,並幫助新的N元素化學鍵的形成。實驗結果顯示,有機金屬鉿(hafnium, Hf)化合物在加入CO的情況下會誘發N2的裂解,同時產生新的N–C鍵結和C–C鍵結,之後再加入弱酸就會釋出草酸銨(oxamide)。此實驗介紹的新方法,未來可直接利用於N2與CO來合成想要的化合物。

泰坦的地下海洋
土衛六泰坦(Titan)是太陽系中唯一具有濃厚大氣層,且組成與地球大氣很類似的衛星。隨著卡西尼號太空船在2005年釋放惠更斯號探測器(Huygens probe)登陸泰坦衛星後,逐漸揭開泰坦的神秘面紗。根據自轉速度的變化,學者懷疑泰坦的冰層下有液態海洋存在。最近法國科學家Christian Beghin 所領導的團隊進一步分析惠更斯號探測器的數據,提出了泰坦地下海洋存在的新證。

舒曼共振(Schumann resonance)是一種由閃電所引起的訊號,而泰坦衛星的偵測數據中也發現了類似訊號。有趣的是,泰坦上從未被發現過有閃電的現象,因此這樣的訊號極有可能是由於土星電磁場與泰坦大氣層,及地層下數10公里處的海洋所引起的,而這個海洋的主成分可能為氨水。

多樣性強化復原力
「多樣性」或「多元化」這樣的概念,在社會學的觀點常被認為有助於競爭力的提升。而這樣的現象在自然界真的存在嗎?荷蘭瓦罕寧恩大學的生態學家Jasper van Ruijven 與 Frank Berendse 試著研究生物多樣性(biodiversity),是否會加強生態圈對乾旱的耐受力或恢復力。

這樣的研究開始於2000年,研究人員在102個小實驗區塊種植不同種類數量的植物。而在2006年春夏之際,這個環境經歷了一次自然的乾旱。在比較過乾旱時與非乾旱時平均的生物量(biomass)並計算乾旱後的生物量產量,他們得到「耐受性」(resistance)與「復原力」(recovery)的強度。研究結果發現,物種數目增加並不會增加乾旱的耐受性,但很明顯地提高了生態圈的復原力。這樣的結論又驗證了保護生物多樣性的重要。

耐寒動物的暖暖包
許多生活在極端寒冷的生物,藉由產生抗凍物質來抑制體液中冰晶的生成或防止冰晶的擴大,以避免冰晶進入細胞內造成細胞的死亡。抗凍分子最早於南極魚類的血液中被發現,一般稱為抗凍蛋白(antifreeze proteins, AFPs)或熱滯蛋白(thermal hysteresis proteins, THPs)。

先前發現的抗凍分子都是由蛋白質所構成的,而美國聖母大學的Kent Walters 與其研究小組利用冰親和純化層析法,從能耐受-60℃低溫的阿拉斯加甲蟲(Upis ceramboides)體內分離出高活性的非蛋白類抗凍分子。這種新發現的抗凍分子被稱為「xylomannan」。不同於AFPs,xylomannanis僅含極少量的蛋白質,主要是由醣類和脂肪酸所組成,它是科學家發現第一種非蛋白質類的生物抗凍分子,這項新發現有助細胞冷凍技術的改善。

流感複製的新發現
1918年奪去全球3%人口的流感,和近日聞聲色變的H1N1都屬於A型流感。這種病毒屬於小型RNA病毒,僅作出11個蛋白,它們都必須利用人類細胞中的蛋白來協助感染與複製。因此找出幫助流感複製的人類蛋白,對於對抗病毒的藥物研發相當重要。最近美國聖地牙哥伯納母醫學研究所的Sumit K. Chanda 與Megan L. Shaw 等研究團隊以全基因體核酸干擾(genome-wideshort-interfering RNA)技術,找出幫助病毒複製的宿主蛋白。

研究結果發現有23種人類細胞蛋白,可以協助病毒感染。另外有10種人類蛋白參與病毒核酸複製的過程。而H1N1病毒也一樣需要這些人類蛋白來幫助複製。抑制這些人類蛋白的表現,可以干擾病毒的複製。這項研究對於人類發展對抗A型流感病毒的新藥提供寶貴的資訊。

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