Nature 一周论文导读

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制版 阿金

生物学

Biology

Elpistostege and the origin of the vertebrate hand

希望螈和脊椎动物手部的起源

图片来源：scitechdaily.com

（导读 阿金）鱼类演化到四足动物是脊椎动物演化史上最重要的形态变化之一。本研究报告来自加拿大上泥盆纪的希望螈（Elpistostege watsoni）1.57米长的化石标本。高能计算断层扫描揭示其胸鳍骨架中肱骨、桡骨和尺骨、腕骨和掌骨，还发现了两根明确的指骨和三根可能的指骨。结果表明脊椎动物手部的起源最初来自希望螈目身上典型的水生胸鳍中的骨型，因此希望螈的附器进一步模糊了鱼类和陆生脊椎动物之间的界限。[相关报道：这条长有“手指”的鱼，就是我们的共同祖先？]

A mechanism of ferritin crystallization revealed by cryo-STEM tomography

低温扫描透射显微镜成像揭示铁蛋白结晶机理

（导读 陈欣桐）蛋白质非经典结晶过程的分子机理尚不清楚。本文联用低温扫描透射显微镜成像（cryo-STEM tomography）和联合迭代重建技术构建3D图像，以分子级分辨率观察铁蛋白聚集体结晶过程中的各个阶段：没有观察到经典成核步骤的典型特征；但发现一无定形聚集体内出现多个有序结构域；并提出去溶剂化是晶体持续有序生长的驱动因素，这符合广泛的蛋白质结晶机理。[论文详细信息]

Dopamine D2 receptors in discrimination learning and spine enlargement

多巴胺D2受体在辨别学习和刺突扩大中的作用

（导读 阿金）多巴胺D2受体（D2Rs）在纹状体中密集表达，与神经精神障碍症有关。本研究表明奖励调节依赖小鼠伏隔核（NAc）中多巴胺D1受体来诱导刺激泛化，而辨别学习通过多巴胺浸润改善调节过程。在NAc切片中，D2R检测到短至0.4s的多巴胺浸润以抑制表达D2R刺突投射神经元（D2-SPNs）中腺苷A2A受体（A2AR）介导的树突棘增大。数据结果表明D2Rs改善了D1Rs介导的奖励学习。[论文详细信息]

FERONIA controls pectin- and nitric oxide-mediated male–female interaction

FERONIA控制果胶和一氧化氮介导的雄-雌互作

（导读 郭怿暄）开花植物花粉管将精子送到胚珠与雌性配子体受精。本研究发现拟南芥中FERONIA对维持丝状器中去酯化的果胶至关重要。花粉管到达胚珠诱导丝状器中的一氧化氮积累，该过程依赖FERONIA并由去酯化果胶介导。一氧化氮对LURE11前体和成熟型进行亚硝化修饰，分别通过阻断其分泌及与受体的互作抑制花粉管吸引能力，避免其他花粉管接近并穿透雌性配子体，造成多精入卵。[论文详细信息]

Microbiome analyses of blood and tissues suggest cancer diagnostic approach

通过血液和组织的微生物组分析找到癌症诊断方法

（导读 阿金）癌症微生物的系统表征有助于开发非人类微生物衍生分子诊断人类主要疾病的方法。本研究对TCGA 33种癌症类型、未经治疗患者的全基因组和转录组序列中的微生物序列重新检验，发现组织和血液样本中独特的微生物特征。这些TCGA血液特征对Ia–IIc期癌症患者和缺乏任何基因组改变的癌症仍具预测性。该方法还可仅凭血浆来源无细胞核酸分辨健康、无癌个体和多种类型肿瘤患者。[相关报道：人工智能“验血”，全新角度检测癌症，可以准确区分多种癌症类型]

Feeding-dependent VIP neuron–ILC3 circuit regulates the intestinal barrier

进食依赖性VIP神经元–ILC3回路调节肠屏障

（导读 阿金）肠粘膜既是摄取食物营养和微生物代谢物的渠道，也是防止微生物入侵、缓解炎症反应的重要屏障。本研究通过小鼠模型，揭示了整合食物摄入触发的肠道神经元信号与3型固有淋巴细胞（ILC3）控制的肠道抗菌和代谢应答的机制。此外还揭示了进食和昼夜节律调节的肠道内动态神经免疫回路，调节该通路有助于增强对肠道病原体的抗性和有效治疗代谢性疾病。[论文详细信息]

Sex-specific adipose tissue imprinting of regulatory T cells

脂肪组织的性别特异性对调节性T细胞的印迹

图片来源：pixabay

（导读 王思菲）内脏脂肪组织（VAT）对调节全身代谢至关重要。本研究发现雄性VAT富集Treg且其表型、转录景观及染色质开放性和雌性有显著差异。雄性VAT中的剧烈炎症通过CCL2-CCR2轴促进Treg的募集。雄激素调节雄性VAT中产生IL-33的基质细胞群分化和Treg的局部增殖现象。性激素通过BLIMP1依赖通路塑造VAT中Treg的转录景观以调控VAT炎症。该结果提示VAT中的Treg抑制脂肪组织炎症的性别差异依赖性激素。[相关报道：为啥男性更需要减肥？《自然》研究揭开藏在免疫细胞里的答案]

Dietary fructose feeds hepatic lipogenesis via microbiota-derived acetate

饮食摄入的果糖经微生物转化为乙酸盐以供应肝脂肪生成

（导读 王思菲）本研究通过体内同位素示踪发现去除小鼠肝脏ATP柠檬酸裂解酶（ACLY）无法抑制果糖诱导的脂肪生成。肠道菌缺失或沉默肝脏ACSS2均抑制果糖转化为肝Acetyl-CoA及脂肪酸。逐渐食用果糖促进小肠吸收，肝细胞柠檬酸盐剪切和微生物产生的乙酸盐均促进脂肪生成。但脂肪生成转录程序激活独立于Acetyl-CoA代谢。表明肝细胞果糖分解促进脂肪合成基因表达和肠道菌生成乙酸盐提供Acetyl-CoA共同调节肝脏脂肪生成。[论文详细信息]

Phase separation directs ubiquitination of gene-body nucleosomes

相分离指导位于基因体的核小体泛素化

（导读 郭怿暄）保守的酵母E3泛素连接酶Bre1及E2泛素结合酶Rad6在转录周期中对基因体的组蛋白H2B单泛素化修饰，但其机制未知。本研究发现Bre1结合支架蛋白Lge1，其内在无序区域通过多价相互作用发生相分离。产生的凝集物由Lge1核及外围Bre1催化壳构成。这一分层液体召集Rad6和核小体底物，加速H2B泛素化。组蛋白修饰酶的分层聚集物产生染色质相关的“反应室”，并沿基因体增强催化活性。[相关报道：组蛋白H2B单泛素化修饰与相分离]

HPF1 completes the PARP active site for DNA damage-induced ADP-ribosylation

HPF1结合PARTC形成导致DNA损伤诱导ADP-核糖基化的活性位点

（导读 柳寒石）抗癌药物靶标聚ADP-核糖聚合酶1（PARP1）及其同源物PARP2是人细胞中DNA损伤的早期反应剂。基因组损伤后，随后的染色质分解和修复因子的募集需要辅助因子HPF1，该因子对DNA损伤反应具有特异性。作者报告HPF1结合到PARP2催化域的共结构，进一步的生化实验表明为了响应DNA损伤和NAD +结合位点的占据，PARP蛋白内的变构网络增强了HPF1与PARP1或PARP2的相互作用，从而在诱导DNA损伤应答中提供了更高的调控水平。[论文详细信息]

Alcohol-derived DNA crosslinks are repaired by two distinct mechanisms

酒精衍生的DNA交联通过两种不同的机制修复

（导读 阿金）乙醛是一种高反应性、破坏DNA的代谢物，往往在饮酒后产生。DNA交联修复可以保护细胞免受乙醛诱导的损伤。本研究生成了乙醛诱导的DNA链间交联，在非洲爪蟾卵提取物中确定其修复机制，发现了两种复制耦合途径：FA途径和不涉及DNA切口但需要复制叉融合的途径。研究结果定义了内源性和酒精代谢物引起的DNA链间交联修复途径。[论文详细信息]

Virtual discovery of melatonin receptor ligands to modulate circadian rhythms

用于调节昼夜节律的褪黑素受体配体的虚拟发现

（导读 郭怿暄）神经调节因子褪黑素通过两个G蛋白偶联受体MT1和MT2的作用同步昼夜节律和相关生理功能。本研究将超过1.5亿个虚拟分子与MT1晶体结构进行适配，对结构适配度及化学创新性进行优先排序。合成并测试其中38个高排名分子，发现配体效能为470nmol-6μmol。结构优化后发现两个MT1选择性反向激动剂，二者可使小鼠昼夜始终提前1.3-1.5h，该效果在去除MT1后失效，但MT2敲除不受影响。[论文详细信息]

Structural insight into arenavirus replication machinery

沙粒病毒复制机制的结构研究

（导读 陈欣桐）沙粒病毒调控转录复制的RNA依赖RNA聚合酶是抗病毒治疗的重要靶点之一。本文分别解析了拉沙病毒（Lassa mammarenavirus）和马秋波病毒（Machupo mammarenavirus）聚合酶的近原子分辨率结构：总体骨架类似流感病毒和布尼亚病毒聚合酶，但具有沙粒病毒嵌入结构域；活性区域不需要5'-病毒RNA变构激活；二聚体化可增强活性。这有助于沙粒病毒复制机制的了解及抗病毒治疗的发展。[论文详细信息]

物理学

Physics

Nagaoka ferromagnetism observed in a quantum dot plaquette

量子点二维晶格中观测到长冈铁磁性

图片来源：Sofía Navarrete and María Mondragón De la Sierra for QuTech

（导读 阿金）多体物理学中的一个重要问题就是流动磁性，其在真实系统中是否存在已经争论数十年了。本研究使用量子模拟器来证明长冈电磁性。模拟器由量子点构成的四电子位点方形电路板组成。通过用三电子加载电路板，证明了理论预测中自发性铁磁相关性的存在。该研究结果向相关电子系统的大规模量子点模拟器构建迈出了重要一步。[相关报道：一种不存在的磁体]

Nanoplasma-enabled picosecond switches for ultrafast electronics

可用于超快电子学的纳米等离子体实现的皮秒开关

（导读 阿金）超宽带信号和太赫兹波的广泛应用，引起人们对超快电子学的关注。本研究展示一种基于纳米级等离子体的新型芯片上的全电子器件，可实现在皮秒之内切换电子信号，速度超过每皮秒10伏特。而将该设备与偶极子天线集成，可发射出大功率太赫兹信号，具有600mW/THz2的功率-频率的折衷。该成果有望应用于成像、传感、通信和生物医学等领域。[论文详细信息]

Highly porous nature of a primitive asteroid revealed by thermal imaging

热成像揭示原始小行星的高度多孔性

（导读 刘奇）C型小行星是太阳系早期的遗物，但其物理性质尚未得到充分研究。本研究报告了C型小行星162173 Ryugu的热成像图像，表明Ryugu的岩石及其周围环境温度相似，热惯性~ 300 tiu，比典型碳质球粒陨石多孔，存在多孔碎片，日变化温度剖面平缓。研究认为Ryugu由母星撞击碎片形成，微孔率~30%-50%，固结程度较低，可能将弥漫毛状灰尘与致密天体联系起来。[论文详细信息]

其他

【Materials-材料】Chiral superconductivity in heavy-fermion metal UTe2

重费米子金属UTe2中的手性超导

（导读 阿金）自旋三重态超导体是带有自旋和奇偶性波函数的电子对凝聚体，而铀基重费米子体系是实现自旋三重态超导性的理想候选平台。本研究通过扫描隧道显微镜探究了最近发现的重费米子超导体UTe2，发现了近藤效应和超导性同时存在的特征。扫描隧道光谱揭示了手性能隙态。综合现有数据表明UTe2是手性三重态拓扑超导体的有力候选材料。[论文详细信息]

【Environmental Sciences-环境】A pause in Southern Hemisphere circulation trends due to the Montreal Protocol

《蒙特利尔议定书》导致南半球大气环流趋势中止

图片来源：pixabay

（导读 柳寒石）观测结果表明在近20世纪末包括中纬度急流的极移和呈正趋势的南部环形模式在内的南半球对流层环流的近地趋势强劲。本研究发现该趋势在2000年左右中止或略有逆转。使用基于模式的大气纬向风检测和归因分析，发现该改变至少部分由人类活动导致，还证明了《蒙特利尔议定书》导致的平流层臭氧恢复是主要推动力。作者预计这些趋势的暂停会对地球系统产生更广泛的影响。[论文详细信息]

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