原文发表于科学松鼠会：威廉王子大婚，cell跟风八卦

小红猪小分队 发表于 2011-04-29 14:26 

译者：闻菲

《细胞》4月15日：威廉王子大婚， 举世瞩目，科学界怎能落后？在世人被各种花花礼品迷晕了眼时， 《细胞》杂志发表了罗伯特 · 克鲁格（Robert P. Kruger）写的“Royal Wedding”一文，看看生物学家眼中，这场皇室婚礼是怎么个模样。

（文/Robert P. Kruger）2011年4月29日，英国威廉王子将与我们优雅端庄的凯特 · 米德尔顿小姐在威斯敏斯特教堂举行万众瞩目的“世纪婚礼”。大喜在即，《细胞》杂志为您呈上这一历史结合的生物学意义：是怎样的神经回路让婚姻坚如磐石，是哪些后天变化让民间女子华丽丽地转生为一国之后，最重要的，是如何在茫茫人海中寻找到与自己基因最匹配的另一半。

众里寻它千百链

十年前，威廉王子宣布进入圣安德鲁斯大学就读，该校女性申请人数瞬间上扬85%，可见威廉其时万女归心之魅力。王子大人众里寻“她”的劳苦滋味世人罕有体会，这种大海捞针的情景让人不禁想起寻找启动子的转录因子，要扫描过那么长、那么长、那么长的DNA链后，才能找到适合自己的那个，共述人生。

使用单分子成像技术（single molecule imaging）， 塔弗维齐（Tafvize）等在2011年观测到抑癌基因p53俘获靶基因的全过程。p53蛋白有两个端点与DNA链结合，分别是 1）核心DNA结合域；2）与DNA链非特异性结合的C-端。研究人员将p53这两端中任意一端切除后发现，只含C-端的p53沿着DNA链飞速滑行（速度超过完整p53），而只含核心DNA结合域的p53却一动不动。由此，研究人员们得出，p53在转录过程中采用了“两手抓、两手都硬”的方式，保“量”又保“质”：C-端负责在短时间内尽可能多的过遍所有潜在结合位点，而核心DNA结合域则担负起判断意中人是否真金不怕火炼。如果千位万点阅遍，还是没有找到合适的，p53会果断从ＤNA上脱落，“勾搭”另一条DNＡ（或者搭上原来这条DNA的其他位置）重新上路。总之，p53不是在DNA片段上搜索着，就是在DNA之间换来换去，优化“相亲方法”，寻适合对象。

Tafvizi, A., et al. (2011). Proc. Natl. Acad. Sci. USA 108, 563–568.

麻雀真能变凤凰

准王妃凯特 · 米德尔顿中产阶级的出身实乃茶余饭后助消化的上好谈资，有不少人将她嫁入皇室视为阶级矛盾融洽的象征。要真说从民女中挑选皇后，英国人可是从蜜蜂 （Apis mellifera）那儿学了这手。

蜜蜂需要新皇后时，她们就拣个幼虫狠劲儿喂“王浆”。这皇室御饮到底不凡，喝着喝着，工蜂胚子就成了一代蜂后。这一过程中分子的转变机制，揭示了饮食影响表观遗传基因的机理。

2008年，库查尔斯基（Kucharski）等采用RNA干扰技术， 去掉目的基因表达，从而发现了蜂王浆重塑遗传程序的秘密。 原来， 幼虫能否问鼎蜂后之座， 全掌握在名为Dnmt3（DNA cytosine-5-methyltransferase 3）的酶手里；只要去掉了Dnmt3，幼虫问鼎蜂后的涅槃便会开启。摆脱了Dnmt3后的幼虫，卵巢组织迅速扩增，好担负起将来生了又生再生还生生个不停的重任。

2010年，尼科（Lyko）等人分析蜂后与工蜂各自的脑组织中，甲基化胞嘧啶的分布。研究结果显示，幼虫早期形状的分化可能是甲基转移酶活性改变的结果 (Lyko et al., 2010)。

那么，到底是蜂王浆里的哪种成分在发挥作用呢？关于这点目前还没有定论。2011年，斯丰霍夫（Sphannhoff） 等初步研究发现，蜂王浆中名为10-羟基癸烯酸 (10HDA) 的脂肪酸可能是我们心目中的答案，该脂肪酸可能是组蛋白去乙酰化酶抑制剂。10HDA在蜜蜂基因组中影响组氨酸的乙酰化，导致蜂后和工蜂的天差地别。具体过程则有待进一步研究。

凯特自选为王妃那刻起，想必也生吞豪饮了不少“王浆”， 能否成功脱俗， 让我们拭目以待。

Kucharski, R., et al. (2008). Science 319, 1827–1830.

Lyko, F., et al. (2010). PLoS Biology 8, e1000506.

Spannhoff, A., et al. (2011). EMBO Reports 12, 238-243.

情之所钟，加压素之作用

据估计，这场盛大的仪式届时将把20亿观众活生生地黏在电视机前。但抛开这些恨不得把屏幕都戳穿的炽热视线，这场婚礼说白了也就关乎两件事：一、告诉别人莫打你主意了； 二、告诉对方你一辈子跟定了。

人类为啥非一夫一妻不可，这种行为的生物学原理在科学家也云里雾里。不过，有关草原田鼠（橙腹田鼠）的研究告诉我们，加压素在美满婚姻中扮演了关键角色。

田鼠夫妻一旦交配，至死不渝（这一点非常值得我们钦佩和学习）。但生物学家把雄性田鼠大脑海马区的加压素（vasopressin）受体阻断后（生物学家，你为神马要这样做！？），雄性田鼠就耐不住寂寞了(Winslow et al., 1993)。

2009年，戈布洛格（Gobrogge）等人发现，加压素还能让雄性田鼠变成“模范丈夫”。实验中，雄鼠海马区前叶受到刺激，分泌出更多加压素以后，雄鼠就会排斥其它雌鼠；更有甚者，此法还能让“处男”田鼠摆出“已婚”姿态，视陌生雌鼠为怪物。

加压素也能在威廉和凯特的人类婚姻中起作用吗？人类遗传学研究的证据提示：有可能。2008年，沃努姆（Walum）等人研究发现， 人类加压素受体AVPR1A基因编码区上游，有一小段重复序列多态性，该多态性与夫妻关系有密切联系。例如，拥有RS3 334等位基因的男性，非常难以守诺， 不易维持长期稳定的关系，他们更喜欢未婚同居，而不是结婚“在一起”。这一发现表明，人类维持一夫一妻制的深层生化机制可能与美洲田鼠类似。有关RS3 334等位基因对AVPR1A的影响仍在研究中。

Gobrogge, K.L., et al. (2009). PNAS 106, 19144–19149.

Walum, H. et al. (2008). PNAS 105, 14153–14156.

Winslow, J.T., et al. (1993). Nature 365, 545–548.

高贵的头颅

加入王室大家庭，凯特就成了凯瑟琳六世。这名字叫起来响亮，只可惜以前嫁入王室里的几位凯瑟琳都没什么好下场——最有名的就是亨利八世的第五任妻子凯瑟琳 ? 霍华德，这位王妃与臣子搞外遇，结果被丈夫砍了头。

砍头是不好， 但在淡水水螅（freshwater polyp Hydra）， 掉脑袋只是日常生活中的小小插曲， 过几天再长出个新的便是。凭借非同寻常的再生能力，淡水水螅被砍掉脑袋后，能从伤口上长出一个新脑袋。2009年，切拉（Chera）等人研究发现，水螅伤口部位分泌的成形素Wnt3是其强大再生修复能力的原因。有意思的是，Wnt3是正在凋亡的细胞所分泌的，而只有伤口一侧，也就是头侧的细胞会发生凋亡；另一侧——足侧则不发生细胞凋亡，也没有Wnt3分泌。种种观察结果表明，细胞凋亡是水螅头的再生信号。为了验证这一假设，研究者让水螅在长脚的一侧分泌Wnt3。其结果是，水螅在该长脚的地方长出了头（T_T）。至于为什么细胞凋亡只在伤口靠头部一侧发生，仍是一个未解的谜。

Chera, S., et al. (2009). Dev. Cell 17, 279–289

原文请看这里

图片来源: Cell Volume 145, Issue 2

原文发表于果壳网 环球科技观光团主题站 细胞：威廉王子大婚，顶级科学期刊Cell插足