Nature 一周论文导读 | 2018 年 9 月 27 日

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Nature 一周论文导读 | 2018 年 9 月 27 日

2018 年 10 月 7 日 科研圈

审校：小锅访冬小象咖喱书牧棒冰

制版：阿金

生物学

Biology

Structure of the membrane-assembled retromer coat determined by cryo-electron tomography

冷冻电子断层扫描确定膜组装逆转运复合体膜被结构

David. J. Owen, John A. G. Briggs, Brett M. Collins, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0526-z

图片来源：university of Cambridge

（导读阿金）逆转运复合体控制内体上选择性转运囊泡的形成，从而控制数百种跨膜蛋白的定位和稳态，并与神经退行性疾病相关。本研究使用冷冻电子断层扫描技术（Cryo-ET）和子断层平均法描述组装在膜小管上与Vps5结合的逆转运复合体Vps26–Vps29–Vps35结构，确认复合体通过引导膜表面分选连接蛋白促进膜小管形成，为了解膜被结构和组装机制提供新思路。

Abstract

mRNA circularization by METTL3–eIF3h enhances translation and promotes oncogenesis

由METTLE-elF3h催化的mRNA成环会增强翻译并促进肿瘤发生

Junho Choe, Richard I. Gregory, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0538-8

（导读阿金）mRNA的甲基腺苷修饰是影响发育等生命过程的重要调节因子，该修饰过程受METTLE催化，并与癌症相关。本研究表明METTL3可以和真核翻译起始因子3亚基h（eIF3h）发生直接相互作用，从而促进mRNA成环、促进核糖体再循环，增强多种致癌基因mRNA的翻译。该发现暗示，METTL3-eIF3h为癌症的潜在治疗靶点。

Abstract

Nuclear envelope assembly defects link mitotic errors to chromothripsis

核膜组装缺陷将有丝分裂错误与染色体碎裂联系起来

Shiwei Liu, Mijung Kwon, David Pellman, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0534-z

（导读王思菲）微核是一种癌症中常见的核畸变，微核核膜破裂会导致染色体碎裂，但微核核膜的脆弱原因仍不明。本研究发现微核的核膜组装存在缺陷。在细胞有丝分裂后期，纺锤体会阻止核孔复合物等多种“非核心”核膜蛋白的正确招募和组装。这说明有丝分裂后期的错误可以通过影响核膜组装来破坏染色体稳定性。

Abstract

Touch and tactile neuropathic pain sensitivity are set by corticospinal projections

皮质-脊髓投射设定触觉神经病理性疼痛的敏感度

Kuan Hong Wang, Clifford J. Woolf, Zhigang He, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0515-2

（导读阿金）在躯体感觉过程中，大脑皮层是否直接调控经由脊髓的触觉信号传递尚不清楚。本研究在小鼠模型中鉴定出了一条脊髓-皮层-脊髓前馈投射途径，该投射涉及体觉皮质脊髓神经元（CSNs）和皮层脊髓束（CST），可调控小鼠对轻微触碰和伤害性刺激的触觉反应。该结果为治疗神经病理性疼痛提供潜在靶点。

Abstract

Sensation, movement and learning in the absence of barrel cortex

缺乏桶状皮质情况下的感觉、运动和学习

Y. Kate Hong, Clay O. Lacefield, Chris C. Rodgers and Randy M. Bruno

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0527-y

（导读　阿金）大脑皮质在多种感受过程中的作用颇有争议。本研究在对小鼠初级躯体感觉皮质进行急性和慢性损伤处理的条件下，训练小鼠使用其面部胡须来探测物体，发现在损伤初期，小鼠的感觉和运动能力都被损伤，但随着经验积累，小鼠的运动和探测能力可以恢复。该结果表明躯体感觉皮质在探测物体等活动中可能并非必要。

Abstract

The role of miniaturization in the evolution of the mammalian jaw and middle ear

小型化在哺乳动物颌骨和中耳进化中的作用

Stephan Lautenschlager, Emily J. Rayfield, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0521-4

图片来源：Everything Dinosaur Blog

（导读卓思琪）哺乳动物下颌骨演化成单一齿骨和新型颌关节前，原始下颌骨兼顾关节和中耳功能的观点仍然存疑。本研究通过数字重建、数学建模和生物化学分析，证明早期哺乳动物颌骨的小型化是颌关节转变的重要驱动力，并认为在哺乳动物演化过程中，下颌咬合力提升与关节应力减少发生在新型下颌关节出现后。

Abstract

Cryo-EM structure of the active, Gs-protein complexed, human CGRP receptor

利用冷冻电镜解析与Gs-蛋白质形成复合体的人类活化CGRP受体结构

Denise Wootten, Patrick M. Sexton, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0535-y

（导读王思菲）CGPR是一种广泛表达的神经肽段并在感觉神经传导中发挥重要作用。本研究利用Volta相位板冷冻电镜解析了与Gs蛋白形成异源三聚体的人类CGRP受体结构。发现受体活性修饰结构域位于CLR的3、4和5的跨膜结构域交界面，稳定CLR胞外loop 2结构。RAMP1为受体复合物提供稳定性，尤其是CLR胞外结构域的定位。此研究结果为G蛋白偶联受体功能控制研究提供视角。

Abstract

De novo design of a fluorescence-activating β-barrel

从头设计荧光激活的β-桶蛋白

Jiayi Dou, Anastassia A. Vorobieva, David Baker, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0509-0

（导读过泽远）由围绕轴心的β-链规则排列形成的β-桶蛋白至今仍无法通过简单参数模型设计得出。本研究通过大量破坏对称性以达到氢键的连续连接并降低骨架张力，设计出空腔形状与荧光复合物DFHBI匹配的β-桶骨干模型。该模型结构准确性高，并可在离体，大肠杆菌，酵母以及哺乳动物细胞中由DFHBI激活。这种全新的小分子结合活性设计具有极大的应用前景。

Abstract

Combination therapy with anti-HIV-1 antibodies maintains viral suppression

抗HIV-1抗体的联合治疗能持续抑制病毒

Florian Klein, Marina Caskey, Michel C. Nussenzweig, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0531-2

（导读王思菲）HIV-1感染者需终身接受抗逆转录病毒治疗。本研究对携带抗体敏感病毒的HIV-1感染者在其抗逆转录病毒治疗中断期间，在第0、3、6周分别接受30mg/kg两种广效单克隆中和抗体（3BNC117和10-1074）的联合治疗，结果显示3BNC117和10-1074组合可在无抗逆转录病毒治疗的情况下，对抗体敏感的病毒进行长期有效地抑制（中位数21周）。

Abstract

Population dynamics of normal human blood inferred from somatic mutations

从体细胞突变推断正常人血液的群体动态

Anthony R. Green, David G. Kent, Peter J. Campbell, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0497-0

（导读陈月欣）人类造血干细胞的群体大小和动态至今未直接量化。本研究对一名59岁健康男性的140个单细胞衍生的造血干细胞和祖细胞聚落以群体遗传学方法重建克隆动态，发现造血干细胞种群在幼年时稳定增长，并在青春期达到平台期；成年人的造血干细胞仍可以产生多谱系输出。分析自然突变可实现人体器官细胞克隆架构的高分辨率重建。

Abstract

生态学

Ecology

Hydraulic diversity of forests regulates ecosystem resilience during drought

森林水力多样性调控干旱期间生态系统的回复力

William R. L. Anderegg, Alexandra G. Konings, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0539-7

图片来源：Phys.org

（导读　阿金）森林植物功能多样性可能对干旱期间的陆地-大气反馈产生关键作用。本研究综合分析40个森林地点的352个位点-年份涡流测量、植物水含量遥感观测和植物功能特征数据，发现较高的水力多样性能够缓冲温带和北方森林干旱时期的生态系统通量变化。结果证明水力多样性对未来气候变化中生态系统－大气反馈发挥重要作用。

Abstract

Transience of the North American High Plains landscape and its impact on surface water

北美高原景观的短暂特征及其对地表水的影响

Sean D. Willett, Scott W. McCoy and Helen W. Beeson

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0532-1

（导读　阿金）景观保水能力影响干旱期间生态系统多样性和人类活动。本研究的模型分析表明北美高原景观目前效能低下，分化为缺乏足够河流网络的较老区域与河流网络更有效且逐步蚕食古老区域的新兴区域，量化分析展示河流网络重组造成不同侵蚀方式，残余地表排水较差，为湿地和地下水补充暂时留存水源。

Abstract

物理学

Physics

Self-powered ultra-flexible electronics via nano-grating-patterned organic photovoltaics

利用有纳米光栅图案的有机光伏器件制造自供电超柔韧电子传感器

Kenjiro Fukuda, Keisuke Tajima,Takao Someya, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0536-x

（导读　阿金）能够直接贴在皮肤或组织上的自供电设备具有很大的医疗应用潜力。本研究将自供电传感器与有机光伏电源整合到1微米厚的超柔韧基底上。在电荷输送层上形成的纳米光栅形貌，帮助实现较高的光转换效率（１０．５％）和每克重量功率值（11.46瓦）。该研究为下一代自供电设备提供广阔平台。

Abstract

Extremely efficient terahertz high-harmonic generation in graphene by hot Dirac fermions

通过热狄拉克费米子在石墨烯中产生极高效的太赫兹高次谐波

Michael Gensch, Dmitry Turchinovich, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0508-1

（导读　阿金）理论预测石墨烯可产生太赫兹高次谐波，但未有实验验证。本研究报道在室温环境条件下能将单层石墨烯中的太赫兹谐波最高调制到第7级。其成功的关键是背景狄拉克电子对驱动太赫兹场的集体热响应。该结果为利用目前的石墨烯电子技术，实现合成高效的太赫兹频率提供直接途径。

Abstract

A topological source of quantum light

拓扑量子光源

Sunil Mittal, Elizabeth A. Goldschmidt and Mohammad Hafezi

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0478-3

（导读　阿金）量子光的特征在于量子化光子的独特统计分布，具有实现高保真信息传输的巨大潜力。本研究在二维环形谐振腔阵列中实现拓扑边界态，通过自发四波混频产生关联光子对，其光谱鲁棒性优于拓扑平凡的一维光子对。该结果为研发稳健的量子光学器件铺平道路。

Abstract

其他

【Chemistry-化学】Multicomponent synthesis of tertiary alkylamines by photocatalytic olefin-hydroaminoalkylation

通过光催化烯烃 - 氢氨基烷基化实现多组分合成叔烷基胺

Aaron Trowbridge, Dominik Reich and Matthew J. Gaunt

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0537-9

（导读卓思琪）本文报道了多组分、还原光催化合成烷基胺的技术，它结合二烷基胺、羰基、烯烃，一步构建结构复杂、功能多样的三烷基胺。该反应中可见光介导的还原反应原位生成亚胺离子，选择性地提供之前难以获取的烷基取代的α-氨基自由基，在与烯烃反应后生成 C(sp³)–C(sp³)键。该反应有助于药物和农业等进一步化学研究。

Abstract

【Materials-材料】Multi-step self-guided pathways for shape-changing metamaterials

用于形变超材料的多步自导路径

Corentin Coulais, Alberico Sabbadini, Fré Vink and Martin van Hecke

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0541-0

图片来源：nature.com

（导读卓思琪）多步路径是各种自然和人工系统功能的核心。本文展示了形变宏观力学超材料，经过自导、多步重构以响应整体均匀压力。发现自接触抑制了路径中的误差；创建了分层体系结构，来扩展重构步骤的数量。该研究确立了设计力学路径的一般原则，为弹性电子学和软机器人等领域的自折叠介质多能材料和柔韧装置开辟了新的途径。

Abstract

【Astronomy-天文】Outbursts of luminous blue variable stars from variations in the helium opacity

由氦不透明度变化引起的高光度蓝变星的爆发

Yan-Fei Jiang, Matteo Cantiello, Lars Bildsten, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0525-0

（导读雷鸣）高光度蓝变星是一种庞大的恒星，其光度和大小随时间变化，并伴随相应的质量损失，传统一维球对称模型不能解释其背后的物理机制。本研究开发一种三维模型来描述蓝变星的物理过程，发现氦不透明度是引起蓝变星爆发的重要因素，并使爆发过程中有效温度保持在9000K左右，同时也可能触发每年10^-7- 10^-5太阳质量的质量损失。本模型预测蓝变星会在数天内发生10-30%的光变。