2010年4月10日

國際期刊傳真--2010.4(484)

輕鬆打個結
打結,不一定要靠人的雙手才能完成,自然界中,分子也會自動打結,例如有些蛋白質的直鏈結構會自我交錯產生個結,這種蛋白質被稱為環結蛋白質(knotted protein)。然而,想以人工方式合成這種打結的結構卻很難做到。英國雪菲爾大學的Christopher Hunter等人,藉著模板和配位基之間的作用,解決了這個問題。

他們利用鋅離子作為模板,以2,2 –聯吡啶為配位基,將三個2,2 –聯吡啶以二苯甲烷連結成長鏈分子。當鋅離子與兩個配位基結合,長鏈分子就會形成一個環,接著長鏈分子的一端會穿過這個環使第三個配位基可以和鋅離子結合,之後分子的兩端會接在一起,使整體形成一個漂亮的三葉形扭結(trefoil knot)。這個實驗,讓化學家更深入探討自然界中分子的打結機制。

催化劑特效藥
大多數的有機分子是由許多的亞甲基(–CH2–)組成,透過變換這些亞甲基的位置,可以重新組合出不同功能的有機分子。生物體內有酵素作用,所以可以執行特定的化學作用改變亞甲基位置;但在人工合成方面,因為一個有機分子含有的亞甲基太多了,使得C–H鍵成為最難被人工「選擇性」轉變的鍵結之一。

美國伊利諾大學香檳分校的Mark Chen和Christina White研發出一種新的含鐵催化劑,名為Fe(S,S-PDP)1,它的作用就像天然的含鐵酵素一樣,能幫助過氧化氫將「特定」的亞甲基氧化成為帶有氧原子的官能基。而此催化劑選擇性的作用位置,可藉由分子本身的電子、空間及立體電子性質來推測。他們還利用許多的萜烯類化合物來證實其選擇性作用。這個新催化劑可促進未來新藥的研發。

聽覺停不停
大腦皮層中接受感覺(如聽覺、視覺等)刺激的神經,同樣也需要處理感覺終止時的訊息,停止聽覺作用其實跟開始作用一樣重要。過去認為,終止聽覺的刺激,靠的是神經細胞在受激發之後所產生的反饋抑制作用,但沒有直接的證據支持這個假設。聽覺系統如何調停聲音的刺激,仍是個謎。

美國奧勒岡大學的Michael Wehr與其同事,記錄實驗大鼠聽到聲音的開始與結束時的腦部活動,發現單一神經細胞不會處理相同音調的開關,即個別的神經細胞對某種聲音頻率的開始會產生反應,但是同頻率聲音的感覺結束卻要靠別的神經細胞抑止。這個研究指出,大腦是利用不同神經細胞間的連結與交互作用,調控我們的聽覺,且由不同群的神經細胞與突觸控制開關,而非之前所認為的反饋假設。

孩子般的倭黑猩猩?
在演化發展的過程中,同源相近的不同物種,難免會有行為上的差異。倭黑猩猩(bonobos)和黑猩猩(chimpanzees)同屬於黑猩猩屬,但是兩者在形態、生理、社會行為及認知上,皆有所不同。儘管這兩個物種是在80~250 萬年前才有演化上的分歧,倭黑猩猩比起黑猩猩,在社會行為和認知上的表現發展較遲。哈佛大學的Victoria Wobber團隊為了證實此一假設,分別進行個體間容忍性跟社會反應抑制的測試,來觀察不同年齡的黑猩猩和倭黑猩猩之間行為的差異。

研究結果顯示,當黑猩猩接近成年時,會變得較不願意分享食物,而倭黑猩猩則維持如同幼年時期分享的行為。另外倭黑猩猩行為發展的延遲與其顱骨形態是相關的。這表示,這些社會行為和認知的差異,主要是由於腦部發育演化改變所導致的。

病毒感染現形記
C型肝炎病毒(Hepatitis C virus, HCV)感染全球2~3%的人口, 這些潛伏在人體內的HCV 帶原,也是造成肝癌的重要原因。許多病毒學家利用肝細胞株的培養,研究HCV 感染與致病機轉。

美國洛克斐勒大學Charles Rice的實驗室利用一種會讓HCV的NS3-4A蛋白酶辨認截切的免疫因子——第一型干擾素β啟動子誘發蛋白(interferon- β promoter stimulator protein 1, IPS-1),發展出可即時觀察HCV感染情形的報導蛋白(reporter protein)。IPS-1表現在細胞質的粒線體中,一旦HCV感染細胞,NS3-4A蛋白酶會將IPS-1截切,使其脫離粒線體進入細胞核。若將IPS-1基因接上螢光基因,就可以利用螢光蛋白表現的位置,即時監控活細胞中HCV的感染情形。

又熱又乾
暖化現象是現在全球氣候變遷議題中的討論重點。丹麥與瑞士的學者們,由冰芯的研究中發現,在最近的一次冰河期,北半球的氣候經歷了數次快速又劇烈的暖化插曲,並將這個氣候變化稱之為DO 事件(Dansgaard-Oeschger events)。這些氣候變遷紀錄,有助於了解全球暖化可能造成的影響。

Asmerom等人利用美國西南方新墨西哥州中部的鐘乳石,記錄其中的氧同位素變化,來推測氣候變遷所造成的影響。鐘乳石石筍中的方解石氧同位素組成,反映在各個季節裡,從墨西哥灣或從太平洋帶來的降雨量。而這些從鐘乳石中得到的降雨紀錄,完全符合因為暖化時期極地噴射氣流以及北方間熱帶輻合帶移動所造成的DO事件,並顯示如果未來持續暖化,則已經缺水的人口密集區將更為乾旱。

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