Nature 一周论文导读 | 2018 年 12 月 6 日

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Nature 一周论文导读 | 2018 年 12 月 6 日

2018 年 12 月 16 日 科研圈

审校：访冬小勺棒冰小锅书牧邓卓

制版：阿金

生物学

Biology

Amphioxus functional genomics and the origins of vertebrate gene regulation

文昌鱼功能基因组学和脊椎动物基因调控的起源

Ignacio Maeso, Hector Escriva, Jose Luis Gómez-Skarmeta, Manuel Irimia, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0734-6

图片来源：Asian Scientist Magazine

(导读郑维嘉) 在本研究中，我们以地中海文昌鱼为代表，通过探索其在发育各个阶段的基因序列、DNA甲基化、染色质可达性，及蛋白修饰和转录，研究了脊索动物基因调控的进化。通过对比发现，在脊椎动物中，超过80%源于全基因组复制的旁系同源物都含有限制其祖基因表达的成分，大大增加了其进化的复杂性。这些发现有助于理解脊椎动物的进化规律。

Abstract

PtdIns4P on dispersed trans-Golgi network mediates NLRP3 inflammasome activation

分散的高尔基体反面网络上的PtdIns4P介导NLRP3炎症小体激活

Jueqi Chen and Zhijian J. Chen

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0761-3

（导读王思菲）NLRP3炎症小体的激活和人类炎症疾病相关，但不同激动剂如何活化NLRP3仍未知。本研究发现不同NLRP3激动剂导致高尔基体反面网络（TGN）的解体。分散的TGN（dTGN）利用离子键募集NLRP3，NLRP3呈点状积聚并导致衔接蛋白ASC聚合，从而激活下游信号级联放大。以上结果表明dTGN募集NLRP3使 NLRP3响应不同激动剂而发生积聚并活化。

Abstract

Type 9 secretion system structures reveal a new protein transport mechanism

牙龈卟啉单胞菌第IX型分泌系统结构揭示一种新的蛋白质转运机制

Frédéric Lauber, Justin C. Deme, Susan M. Lea and Ben C. Berks

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0693-y

(导读郑楠楠)牙龈卟啉单胞菌第IX型分泌系统（T9SS）作为革兰氏阴性菌的蛋白主要输出途径，是影响牙周病致病性的重要决定因素。本文使用冷冻电镜提供了TS99蛋白SprA是易位子的结构证据，其自身结构特异，可与TS99中的不同物质结合，通过交替进入机制控制进入侧孔以及孔的周质末端。

Abstract

The hippocampus is crucial for forming non-hippocampal long-term memory during sleep

海马对于睡眠期间形成的非海马长期记忆至关重要

Anuck Sawangjit, Jan Born, Marion Inostroza, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0716-8

（导读郑维嘉）本研究在对大鼠进行非海马依赖及海马依赖记忆编码后给予2小时睡眠或保持清醒，一周和三周后进行记忆测试，发现睡眠后大鼠短期和长期海马依赖记忆均更强，但非海马依赖记忆只在三周表现出优势。编码后使海马区失活导致该优势消失。非海马依赖记忆与编码后慢波睡眠中的纺锤波相关。该结果表明睡眠中海马体对巩固海马依赖和非海马依赖的长期记忆形成都十分重要。

Abstract

Mechanosignalling via integrins directs fate decisions of pancreatic progenitors

通过整合素进行机械信号传导指导胰腺祖细胞的命运决定

Anant Mamidi, Henrik Semb, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0762-2

（导读陈月欣）在胰腺的胚胎的发育过程中，双能胰腺祖细胞可以分化为导管和内分泌两个谱系。我们通过单细胞分析后发现，细胞外基质-整合素α5与胞内F-actin–YAP1–Notch机械信号通路共同控制着双能胰腺祖细胞的分化。这一通路的激活促进导管谱系的分化，而通路的阻断则促使双能胰腺祖细胞分化为分泌激素的胰岛细胞。

Abstract

VCAM-1+ macrophages guide the homing of HSPCs to a vascular niche

VCAM-1阳性巨噬细胞引导造血干祖细胞归巢到血管微环境

Dantong Li, Weijun Pan, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0709-7

（导读阿金）造血干细胞和祖细胞（HSPCs）产生能支撑脊椎动物终生的所有血液细胞。目前尚不清楚HSPCs“归巢”的微环境结构和调节机制。本研究使用优化的活体成像和细胞标记系统，对斑马鱼的尾部造血组织的HSPCs归巢进行高分辨率分析，确认了在静脉丛内面巡逻的VCAM-1阳性巨噬细胞样生态位细胞群通过ITGA4依赖方式引导HSPCs归巢，从而提供HSPC归巢机制的新见解。

Abstract

TIC236 links the outer and inner membrane translocons of the chloroplast

TIC236连接叶绿体的外膜和内膜转运子

Yih-Lin Chen, Hsou-min Li, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0713-y

图片来源：sciencing.com

（导读阿金）多数叶绿体蛋白来自于在胞质溶液中合成高分子质量前体蛋白，后者通过TOC和TIC转运入叶绿体中，但尚不清楚其组装机制。本研究确认TIC236是一种完整的内膜蛋白，为蛋白转运入叶绿体而在膜间隙形成长久稳定的蛋白桥。演化分析结果表明TIC236只存在于植物中，在整个谱系中和TOC75共同演化。

Abstract

FBXO38 mediates PD-1 ubiquitination and regulates anti-tumour immunity of T cells

FBXO38介导PD-1泛素化并调节T细胞的抗肿瘤免疫

Xiangbo Meng, Chenqi Xu, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0756-0

（导读王思菲）PD-1及PD-L1抗体抑制剂已成为常见的抗癌药物。本研究报道PD-1降解机制及其于抗肿瘤免疫中的重要性。PD-1在T细胞中需要FBXO38（E3连接酶）介导的Lys48多泛素化后才能被蛋白酶体降解。条件性敲除T细胞内FBXO38的小鼠，肿瘤进展更快，而抗PD-1疗法能延缓其肿瘤生长。IL-2能提高FBXO38表达，从而减少T细胞的PD-1水平。以上结果表明FBXO38调控PD-1并突出阻断PD-1通路的另一方向。

Abstract

Stella safeguards the oocyte methylome by preventing de novo methylation mediated by DNMT1

Stella通过抑制DNMT1介导的从头甲基化来保护卵细胞甲基化组

Yingfeng Li, Bing Zhu, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0751-5

（导读郭怿暄）卵细胞基因组中非转录区域呈低甲基化状态，该特点如何形成及对早期胚胎发育的影响尚不清楚。本研究发现小鼠卵细胞中缺乏Stella导致DNA甲基化调节因子UHRF1在细胞核聚集，引起DNMT1错误定位，使基因组范围DNA甲基化水平升高。异常的高甲基化部分遗传自两细胞期胚胎，使合子基因组激活受损。该研究表明Stella通过抑制DNMT1和UHRF1介导的异常DNA从头甲基化保护卵细胞表观遗传组。

Abstract

CDK12 regulates DNA repair genes by suppressing intronic polyadenylation

CDK12通过抑制内含子多腺苷酸化来调节DNA修复基因

Sara J. Dubbury, Paul L. Boutz and Phillip A. Sharp

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0758-y

（导读阿金）BRCAness肿瘤起源于22种基因的功能缺失变异，除CDK12外所有基因都直接作用于同源重组（HR）修复通路。本研究在小鼠胚胎干细胞中发现CDK12全面抑制内含子多腺苷酸化。许多HR基因拥有更多的内含子多腺苷酸化位点，并对CDK12缺失尤其敏感。该结果阐明了CDK12的功能，并强调其作为化疗靶点和肿瘤生物标志物的应用潜力。

Abstract

地球科学

Geoscience

Change in future climate due to Antarctic meltwater

由南极融水导致的未来气候变化

Ben Bronselaer, Michael Winton, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0712-z

图片来源：Carbon Brief

（导读朱镓姚）据IPCC估计到2100年南极冰原融化将使海平面上升1米，但相关气候模型并未涵盖冰盖和冰架融水的影响。本研究利用CMIP5模型“GFDL ESM2M”的大型集成模拟发现，融水延缓了全球大气变暖，使南半球更干燥而北半球更湿润，同时增加了南极海冰，使南极海岸周围的次表层海洋升温，对进一步的冰层融化起正反馈的作用。

Abstract

Abiotic synthesis of amino acids in the recesses of the oceanic lithosphere

海洋岩石圈凹槽中氨基酸的非生物合成

Bénédicte Ménez, Matthieu Réfrégiers, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0684-z

（导读朱镓姚）虽然实验和计算已预测了氨基酸非生物形成的可能，但尚无实践证明。本研究利用多模态研究和高分辨成像技术对海底亚特兰蒂斯山的方辉橄榄岩分析，得出其中芳香氨基酸是非生物形成，可能是岩体蚀变后期在富铁皂石催化下经傅克反应形成。研究为生命起源的热泉理论提供了证据，并可能有助于揭示古生物新陈代谢和现代深海生物圈功能。

Abstract

Industrial and agricultural ammonia point sources exposed

工业和农业氨点源暴露

Martin Van Damme, Lieven Clarisse, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0747-1

（导读朱镓姚）大气氨影响着环境质量及人类健康，其中大部分是人为排放，主要来源于农业、工业等。本研究通过高分辨率大气氨图，共识别出248个点源，除1个自然点外均可与农业或工业源联系。全球大气排放研究数据库中对大部分氨点源尤其工业点源排放量存在低估，故应重新审视人为氨源排放清单，更好地对大气氨影响进行评估。

Abstract

Nonlinear rise in Greenland runoff in response to post-industrial Arctic warming

格陵兰径流的非线性增加是对后工业时期北极变暖的响应

Luke D. Trusel, Sarah B. Das, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0752-4

（导读朱镓姚）近期卫星观测表明，格陵兰岛冰盖（GrIS）表层融水对全球海平面上升的影响越来越大。但其可变性、强度和流量不确定。本研究通过对格陵兰岛中西部冰芯的地层分析证明 GrIS融化与19世纪中期工业时代的北极变暖相关，其程度最近超出了自然变化范围,持续大气变暖将导致GrIS径流及对海平面上升的影响增加。

Abstract

物理学

Physics

Transformation between meron and skyrmion topological spin textures in a chiral magnet

手性磁体中半子和斯格明子拓扑自旋纹理间的变化

X. Z. Yu, W. Koshibae, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0745-3

（导读阿金）理论猜测半子或斯格明子晶格在响应外界刺激时发生结构转变，但尚无实验证据。本研究报道手性晶格磁体Co8Zn9Mn3薄片中自旋纹理结构的实时空间观测。在室温磁场作用下螺旋态的半子和反半子晶格呈现二维方形晶格，后转变成六边形的斯格明子晶格。该结果有助于深入研究拓扑自旋纹理、晶格形式及电磁特性。

Abstract

Extreme-ultraviolet refractive optics

极紫外折射式光学系统

L. Drescher, O. Kornilov, B. Schütte, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0737-3

（导读阿金）实验环境和大型设施研发的极紫外线辐射在物质中的强吸收阻碍了折射透镜和棱镜的进一步发展。本研究让呈密度梯度的气体喷射穿越极紫外线光束剖面，展示了对极紫外线辐射的调控，所产生的气相棱镜导致光束频率依赖性偏差，可用于进一步开发适合极紫外线辐射的可变形折射透镜。

Abstract

Atomic clock performance enabling geodesy below the centimetre level

原子钟性能使大地测量不确定度降到厘米级以下

W. F. McGrew, A. D. Ludlow, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0738-2

（导读阿金）不同位置的时钟测量时间易受相对速度、加速度和重力势的影响，原子钟可以降低大地水准面的不确定度。本研究根据3个基准表征了两个镱原子光晶格钟，以钟频为单位，系统不确定度为1.4 × 10−18, 测量不稳定度为3.2 × 10−19，达到不同钟频差为10−19量级的再现性。从而将大地水准面测定的不确定度低于1厘米。

Abstract

An experiment to search for dark-matter interactions using sodium iodide detectors

使用碘化钠探测器搜索暗物质相互作用的实验

The COSINE-100 Collaboration

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0739-1

图片来源：SciTechDaily

（导读阿金）理论上存在几种新的暗物质候选粒子，有望与地球上探测器材料中的原子核相互作用，但尚无此类相互作用的明确信号。为了确定碘化钠中是否存在超出预期背景的过量事件，本研究使用碘化钠作为目标介质对DAMA进行独立测试。结果显示在实验最初的59.5天没有发现高于所预期背景的类信号事件。COSINE-100 实验会继续再收集两年数据，以求实验结果不依赖于DAMA所观测到的年度调制模型。

Abstract