Nature 一周论文导读 | 2017 年 11 月 16 日

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Nature 一周论文导读 | 2017 年 11 月 16 日

2017 年 11 月 26 日 科研圈 科研圈

审校紫苏咖喱大头金庄维

生物学

Biology

【封面故事】Regeneration of the entire human epidermis using transgenic stem cells

使用转基因干细胞再生人类整个表皮

Michele De Luca, Tobias Hirsch, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24487

图片来源：CMR Unimore

（导读郭怿暄）表皮溶解水疱症（JEB）是由编码基底膜组成成分 laminin-332 基因发生突变导致的致死性遗传病，该疾病严重影响生活质量并可能发生癌变。本研究对一名 7 岁 JEB 患者自体转基因角化细胞进行培养再生出了全部具有完全功能的表皮。研究还发现人类表皮是由一种数量有限、长寿的干细胞维持，该干细胞在体内外中均能产生祖细胞，补充终末分化的角化细胞。

Abstract

A single-cell survey of the small intestinal epithelium

小肠上皮细胞的单细胞测序

Moshe Biton, Ramnik J. Xavier, Aviv Regev, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24489

（导读郭怿暄）小肠上皮细胞负责吸收营养，发挥屏障功能，并对微生物的入侵进行免疫应答。本研究通过对来自小鼠小肠和类器官的 53193 个上皮细胞进行单细胞测序，发现多种全新具有激素分泌功能的内分泌细胞亚型，并且明确了在细菌和寄生虫感染时细胞的内在状态及不同细胞类型的比例。这一发现将为揭开肠道稳态以及对病原的应答方式提供巨大帮助。

Abstract

Inflammation-induced IgA⁺ cells dismantle anti-liver cancer immunity

炎症诱导的 IgA⁺细胞解除抗肝癌的免疫作用

Shabnam Shalapour, Michael Karin, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24302

（导读齐睿娟）适应性免疫在肿瘤早期发生发展的作用是有争议的。本文发现在非酒精性脂肪肝的患者和小鼠模型中，慢性炎症和纤维化伴随肝脏内表达 IgA、PD-L1 和 IL-10 的细胞的积累。干预 IgA⁺细胞生成则会减慢肝细胞癌发生并诱导由杀伤性 CD8⁺T 淋巴细胞介导的肝细胞癌的退化。这些研究结果提示由炎症介导的抑制细胞毒性 CD8⁺T 淋巴细胞活化作用是促肿瘤生长的重要机制。

Abstract

Dynamics of P-type ATPase transport revealed by single-molecule FRET

利用单分子 FRET 揭示 P 型 ATP 酶转运动力学

Poul Nissen, Scott C. Blanchard, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24296

（导读阿金）磷酸化型（P型）ATP 蛋白酶是广泛分布的阳离子转运蛋白，其转运能量由磷酸化酶中间体的动态生成而来。本研究利用单分子 FRET 技术，直接观察到了单核细胞增生李斯特菌 Ca²⁺-ATP 酶（LMCA1）在转运过程中的构象变化，鉴定出了尚无晶体结构的关键中间体，并构建出了转运过程中 LMCA1 结构变化和钙离子、ADP 释放的机制模型。

Abstract

Reductions in global biodiversity loss predicted from conservation spending

从动物保护支出预测全球生物多样性丧失趋势的定量模型

Anthony Waldron, Daniel C. Miller, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24295

图片来源： nature.com

（导读刘晓娟）为寻求用于动物保护的开支和保护效果（资金投入能在多大程度上降低生物多样性减少的速率）之间的定量关系，本研究对 1996-2008 年间 109 个国家的数据进行了定量建模。模型对生物多样性公约签约国家的精确预测可以为国家政策的制定提供帮助。

Abstract

Parallel palaeogenomic transects reveal complex genetic history of early European farmers

平行的古生态学剖面揭示早期欧洲农民的复杂遗传史

Mark Lipson, Anna Szécsényi-Nagy, David Reich, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24476

（导读何伟雄）新石器时代的欧洲人是亚美尼亚移民的后代，但他们与当地狩猎采集者之间基因融合的时空动态仍不清楚。本研究对 180 个来自新石器时代至红铜时代不同地区的古 DNA 样本进行了全基因组测序与分析，发现不同血统间的融合普遍存在，但在不同地区程度各异。本研究为揭示新石器时期欧洲人口的结构变迁历程提供了帮助。

Abstract

Locomotor speed control circuits in the caudal brainstem

下段脑干的运动速度控制回路

Silvia Arber, Paolo Capelli, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24064

（导读阿金）在大脑区域中找到确切的神经元亚群有助于了解执行高速运动的神经回路机制。本研究展示小鼠下段脑干区包含有功能异质的神经元亚群，其中位于外侧巨细胞旁核（LPGi）的谷氨酸能神经元，通过来自上游中脑运动区的信号输入正向调节运动速度。而甘氨酸能抑制神经元则诱导不同形式的行为停止。

Abstract

Ubiquitination and degradation of GBPs by a Shigella effector to suppress host defence

志贺氏杆菌效应器对 GBPs 的泛素化降解抑制宿主防御

邵峰（北京生命科学研究所）等

https://www.nature.com/articles/nature24467

图片来源：nature.com

（导读卓思琪）干扰素诱导的鸟苷酸连接蛋白（GBPs）调节细胞自主抗菌。本研究发现志贺氏杆菌感染后诱导的人类 GBP1 的快速蛋白酶体降解。研究通过转座子筛选发现志贺氏杆菌基因 ipaH9.8 通过泛素化靶向结合 GBP 促进其降解，从而促进细菌复制导致小鼠死亡。该功能模型强调了 GBPs 在抗菌方面的重要性，而 IpaH9.8 和志贺氏杆菌为解析 GBP 调节的免疫的机制提供了独一无二的系统。

Abstract

BCAT1 restricts αKG levels in AML stem cells leading to IDH^mut-like DNA hypermethylation

AML 干细胞中 BCAT1 限制 αKG 水平导致了 IDH^mut 样 DNA 超甲基化

Bernhard Radlwimmer, Andreas Trumpp, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24294

（导读卓思琪）支链氨基酸转氨酶1（BCAT1）和实体癌的侵袭有关，但相关机制仍不清楚。本研究发现 BCAT1 蛋白在急性髓性白血病（AML）干细胞中过表达，BCAT1 可将 α-酮戊二酸（αKG）氨基化，αKG 水平降低提高 HIF1α 蛋白稳定性并导致 DNA 超甲基化，综合效果与异柠檬酸脱氢酶突变（IDH^mut）的细胞类似。该结果表明 BCAA-BCAT1-αKG 途径可以作为 IDH^WTTET2^WT型 AML 患者的治疗靶标。

Abstract

A ubiquitin-dependent signalling axis specific for ALKBH-mediated DNA dealkylation repair

ALKBH 介导 DNA 脱烷基化修复过程中特有的泛素依赖性信号轴

Cynthia Wolberger, Nima Mosammaparast, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24484

（导读阿金）人类细胞能够自发修复烷基化 DNA 损伤,但其上游的损伤识别和修复启动机制仍不清楚。本研究发现，烷基化修复复合物 ASCC 可识别 K63 多聚泛素化位点，从而正确定位于烷基化损伤位点，并确认 RNF113A 为 K63 泛素化所需的 E3 连接酶。鉴于烷基化化疗药物在癌症治疗中的广泛应用，该研究可为研发靶向抗癌药物提供新思路。

Abstract

Structure and assembly of the Ebola virus nucleocapsid

埃博拉病毒核衣壳的结构和组装

Stephan Becker, John A. G. Briggs, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24490

（导读严冰）埃博拉病毒基因组是不分段的单股负链 RNA，其核衣壳对病毒组装、基因组转录和复制有重要意义。本文应用冷冻电子断层成像（Cryo-ET）和断层叠加技术，解析出埃博拉病毒核衣壳分别在（i）完整病毒颗粒中和（ii）重组的类核衣壳装配中的结构，揭示了核衣壳的各个成分和它们的组装方式。

Abstract

其他

【Astronomy-天文】Haze heats Pluto’s atmosphere yet explains its cold temperature

雾霾导致冥王星低温

Xi Zhang, Darrell F. Strobel and Hiroshi Imanaka

https://www.nature.com/articles/nature24465

图片来源： NASA/JHUAPL/SwRI

（导读雷鸣）近期观测表明，冥王大气温度远低于预测数值。本研究发现，冥王星大气中的雾霾颗粒比气体分子（特别是水蒸气）更能合理解释上述落差。雾霾颗粒的太阳能升温速率及热冷却速率都明显高于气体分子，主导从地面到海拨 700 千米的大气辐射平衡。据此推断，冥王星在中红外波段应该比之前设想的明亮得多。

Abstract

【Geoscience-地球科学】Tidal tomography constrains Earth’s deep-mantle buoyancy

地球固体潮断层摄影成像约束地球深层地幔的浮力

Harriet C. P. Lau, Jerry X. Mitrovica, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24452

（导读阿金）地球固体潮对非洲和太平洋的两个大型大型低剪切速度带（LLSVPs）的密度非常敏感，但是对于它们的浮力仍有争议。本研究使用固体潮断层成像，测得 LLSVPs 的密度要比同等深度地幔的平均密度高 0.5%，推测这种高密度化学物质的富集与俯冲的海洋板块或形成地球的原始物质相关。本文对地球系统的长期演化给出动力学新解释。

Abstract

【Physics-物理】Collective emission of matter-wave jets from driven Bose–Einstein condensates

驱动玻色 - 爱因斯坦凝聚态中物质波喷流的集体喷射

Cheng Chin, Logan W. Clark, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24272

（导读阿金）超冷原子气体可用于研究大量碰撞事例由于复杂相互作用导致的集体行为。本研究发现驱动玻色-爱因斯坦凝聚态的碰撞导致烟花一般的物质波集体喷射现象。研究结果揭示了该现象发生所需的条件，以及物质波喷射的量子本质。

Abstract

【Materials-材料】Granular materials flow like complex fluids

颗粒材料流变行为类同于复杂流体

王宇杰（上海交通大学）, Walter Kob, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24062

（导读阿金）生活中常见的颗粒材料可形成稳定的三维颗粒系统结构，其动力学属性缺乏实验手段证明。本研究利用 X 射线断层摄影成像技术，第一次得到了长达三个时间尺度的微观动力学过程。分析发现颗粒体系都遵从一种新的普适的微观动力学，导致一般意义上认为的颗粒固体，其实是一种处在液固边界的临界相，在外部微扰下就会流化，更类似于复杂流体。

Abstract