Nature 一周论文导读 | 2019 年 8 月 22 日

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Nature 一周论文导读 | 2019 年 8 月 22 日

2019 年 9 月 1 日 科研圈

审校：小象书牧小勺棒冰紫苏

制版：阿金

生物学

Biology

Genetic induction and mechanochemical propagation of a morphogenetic wave

形态发生波的遗传诱导和机械化学传播

（导读阿金）组织形态发生源自肌动蛋白收缩驱动的细胞形状协调变化。本研究报道果蝇内胚层激活Rho1和肌球蛋白II（MyoII）的两种控制模式，通过G蛋白偶联受体配体Fog的局部转录诱导Rho1-MyoII，后者激活的组织波向前传播，每一排细胞中MyoII的活化和内陷驱动细胞黏附至卵黄膜，从而揭示了内胚层的形态发生机制。[论文详细信息]

Potential roles of gut microbiome and metabolites in modulating ALS in mice

肠道微生物组和代谢物对调节小鼠肌萎缩侧索硬化的潜在作用

图片来源：https://www.translationalmicrobiome.org

（导读王思菲）本研究发现肌萎缩侧索硬化症（ALS）易感的Sod1-Tg小鼠在发病前发生肠道菌群及代谢物失调，无菌饲养及抗生素处理加剧疾病进展。Akkermansia mucinihila（AM）改善而Ruminococcus torques及Parabacteroides distasonis加剧ALS症状。AM可提高Sod1-Tg小鼠中枢神经系统中的烟酰胺水平进而改善运动神经症状，且小样本人群研究发现ALS患者的全身及脑脊液烟酰胺水平较对照组低。环境驱动的微生物-脑相互作用有可能调节ALS。[相关报道：从延长寿命到治疗不孕不育，肠道菌群啥都能掺和！]

Opposing T cell responses in experimental autoimmune encephalomyelitis

在实验性自身免疫脑脊髓炎中相反的T细胞应答

（导读郭怿暄）实验性自身免疫脑脊髓炎是多发性硬化症的模型。本研究发现诱导后血液和中枢神经系统中依次产生 CD4⁺，CD8⁺和 γδ⁺ 细胞的克隆型扩增。MOG35-55特异性 CD4⁺T细胞扩增比例最高。来源于克隆型扩增CD8⁺T细胞的主要组织相容性抗原的酵母肽段文库中的肽通过抑制MOG特异性CD4+T细胞扩增来阻滞疾病。该结果表明诱导自身反应性CD4⁺T细胞，引发调节性CD8⁺T细胞的相反动向。[论文详细信息]

Structure and mechanism of the cation–chloride cotransporter NKCC1

共转运蛋白NKCC1的结构和机制

（导读阿金）共转运蛋白CCCs介导跨膜氯、钾或者钠离子的电中性转运，在调节细胞体积、控制离子吸收和分泌等发挥关键作用。本研究解析出Na-K-Cl共转运蛋白NKCC1的冷冻电镜结构，确认了该蛋白家族的结构，解释了其在细胞溶质和跨膜结构域中精确定位进行交流的方式。该结果为了解CCCs的生理功能、阐释疾病相关突变提供了新视角。[论文详细信息]

Molecular architecture of lineage allocation and tissue organization in early mouse embryo

小鼠胚胎早期谱系分配和组织组成的分子结构

图片来源：youtube.com

（导读郭怿暄）本研究解析了原肠胚前到原肠胚末期发育中在胚层特定位置细胞群体的转录组，提供了高分辨率数字化原位基因表达谱，揭示了组织谱系的分子系谱，定义了时间和空间上多能状态的连续谱，还找到了驱动谱系特化和组织模式的分子决定因子网络。证实了Hippo-Yap通路在胚层发育中的作用，揭示了内脏内胚层对早期小鼠胚胎中内胚层的贡献。[相关报道：景乃禾/韩敬东/彭广敦等合作绘制小鼠早期胚胎发育全胚层谱系发生时空转录组图谱]

Insights into ubiquitin chain architecture using Ub-clipping

使用Ub剪切观察泛素链结构

（导读阿金）蛋白质泛素化是一种多功能的翻译后修饰，影响所有的细胞过程。本研究引入Ub-剪切作为了解多聚泛素信号和结构的方法，Ub-剪切利用编辑过的病毒蛋白酶Lbpro*从底物中不完全去除泛素，将标记的C末端GlyGly二肽与修饰的残基连接，简化了对底物和多聚泛蛋白内蛋白泛素化的直接评估，并且还能评估共存的泛素修饰。该方法有助于深入理解泛素组合复杂性和体系结构。[论文详细信息]

Loss of p53 triggers WNT-dependent systemic inflammation to drive breast cancer metastasis

p53的缺失引发WNT依赖的系统性炎症继而驱动乳腺癌转移

（导读郭怿暄）癌症相关系统性炎症与患者不良预后相关。本研究利用16种不同的基因工程乳腺癌小鼠模型，发现癌细胞失去p53诱导WNT配体分泌，刺激肿瘤相关巨噬细胞产生IL-1β，继而驱动系统性炎症。在p53缺失的癌细胞中使用药物或基因工程阻断WNT分泌可抑制IL-1β的产生及中性粒细胞炎症，并减少肿瘤转移发生。这一结果为癌症患者进行个性化免疫干预策略奠定基础。[论文详细信息]

Pol II phosphorylation regulates a switch between transcriptional and splicing condensates

Pol II磷酸化调节转录和剪接凝集物之间的转Pol II磷酸化调节转录和剪接凝集物之间的转换

（导读郭怿暄）pre-mRNA合成中RNA聚合酶II（Pol II）需在转录起始复合物和延长复合物之间转换。本研究发现Pol II的低磷酸化C末端结构域可进入中介子凝集物中，细胞周期蛋白依赖激酶介导的磷酸化可减少它的进入。高磷酸化的C末端结构域倾向进入由剪切因子形成的凝集物。该结构表明Pol II C末端结构域磷酸化驱动了其在转录起始凝集物和RNA加工凝集物之间的转化。[相关报道：相分离调控转录起始至转录延伸的转换过程]

生态学

Ecology

Global spatial risk assessment of sharks under the footprint of fisheries

渔业足迹影响下对鲨鱼的全球空间风险评估

图片来源：nature.com

（导读阿金）有效的海洋管理和高度迁徙性物种保护要求解决动物迁移和分布与捕鱼活动之间的重叠部分，但目前缺乏全球范围内的信息。本研究结合深海鲨鱼的卫星跟踪大数据和全球捕鱼船队运行轨迹，发现鲨鱼每月经过的24%的平均空间与深海长线捕鱼范围重叠，其中具商业价值的鲨鱼和国际保护物种与长线捕鱼活动空间高度重合。该结果表明人们迫切需要在鲨鱼经常活动的海域采取保护和管理措施。[论文详细信息]

Increasing wildfires threaten historic carbon sink of boreal forest soils

野火频发威胁北方森林土壤的历史碳汇

（导读刘奇）在森林火灾中燃烧层下面的部分土壤可以逃脱燃烧，导致多次火灾后森林中碳的净积累。严重和频繁的森林火灾有可能将北方生态系统的碳平衡从净积累转变为净损失。本研究使用土壤放射性碳测年来定量评估2014年加拿大西北地区野火中遗留碳损失，发现那些位于干旱地区的幼林（<60年）可能经历了碳燃烧，估计34万公顷幼林成为了碳源。北方野火规模、频率和强度增加可能改变北部森林的碳平衡。[论文详细信息]

物理学

Physics

Electron pairing in the pseudogap state revealed by shot noise in copper oxide junctions

氧化铜结中的散粒噪声揭示赝能隙中的电子对

（导读阿金）赝能隙是了解铜氧化物的高温超导性的重点。本研究使用不同掺杂水平的原子逐层分子束外延技术，制造出高质量的La2−xSrxCuO4 / La2CuO4 / La2−xSrxCuO4（LSCO/LCO/LSCO）异质结构，测量其中隧穿电流的散粒噪声。测量数据描绘了偏压-温度空间中的三个不同区域中散粒噪声与载流子对之间的关系。测量结果表明电荷载流子对的存在限制了赝能隙和对称性破缺态的电流模型，而相位涨落限制了超导范围。[论文详细信息]

Giant nonreciprocal second-harmonic generation from antiferromagnetic bilayer CrI3

反铁磁双层CrI3产生巨大的非互易二次谐波

（导读阿金）本研究报道了双层范德华磁体三碘化铬Crl3中出现的非互易二次非线性光学效应，比已知磁化诱导的二次谐波生成（SHG）高出几个数量级，与目前所研究的最佳二维非线性光学材料的SHG相当。观测到的巨大非互易SHG只源于层状反铁磁序。该结果表明SHG为在非线性和非光学器件中的二维磁体中使用提供可能性。[论文详细信息]

材料科学

Materials Science

High performance from extraordinarily thick organic light-emitting diodes

高性能的极厚有机发光二极管

图片来源：https://www.kyushu-u.ac.jp

（导读阿金）有机发光二极管（OLED）在下一代显示器和照明应用中极具潜力。本研究使用有机-无机钙钛矿甲胺铅氯碘盐MAPbCl3代替有机物作为传输层，制备出极厚的OLED，得益于该薄膜较高的载体机动性以及对可见光的透明度，研究人员将总厚度增加到2000纳米，且不需要高电压、减少内部电致光量子效率或操作持久性。该发现有助于提高OLED产量并应用于其它有机设备的潜力。[论文详细信息]

Quantifying inactive lithium in lithium metal batteries

量化锂金属电池中的非活性锂

（导读阿金）锂金属阳极拥有极高的理论容量，但非活性锂的形成导致容量损失及安全隐患。本研究建立一种滴定气相色谱分析法来量化未反应金属锂对非活性锂总量的贡献，发现未反应的金属性的Li0，而不是固态电解质中间相中的化学形成锂离子，是非活性锂和容量损失的主要来源。同时还建立了不同类型电解质中非活性锂的形成机制，从而有助于提出更高效的策略用于下一代高能电池。[论文详细信息]

Stretchable pumps for soft machines

用于软机械的可拉伸泵

（导读阿金）先进的软材料可用于制作类似人类皮肤的传感器和类似肌肉的执行器，用于软机器人和可穿戴设备。本研究描述了一种基于电荷注入电液动力学的软物质双向伸缩泵，其性质柔软、可拉伸、可变形、可扩展、安静且快速。使用该材料在实验室制成可穿戴的活性热能管理手套和独立的流体“肌肉”。该材料有进一步应用的潜力。[论文详细信息]

其他

【Chemistry-化学】Ionic-surfactant-mediated electro-dewetting for digital microfluidics

离子表面活性剂诱导的数字微流体电去湿

（导读刘奇）数字微流体操作时，因衬底有介电层和疏水性外涂层，会增加驱动电压，损失稳定性。本研究用电信号诱导液滴去湿亲水导电衬底，液滴-衬底相互作用由电场诱导的离子表面活性剂与底物的吸附和脱附驱动。结果表明该机制适用于空气条件下所有的数字微流体基本操作，~±2.5 V的驱动电压和0.015倍的离子表面活性剂临界胶束浓度，拓宽了微流体平台应用。[论文详细信息]

【Social Science-社会科学】Social dilemmas among unequals

不平等的社交困境

图片来源：pixabay

（导读王思菲）大多数互惠模型假设个体足够平等。本研究提供研究不平等个体间直接互惠的通用框架，受试者在资源禀赋、生产力及从公共产品的获益均不同。极端不平等妨碍合作，但如果个体的生产力不同，一定的资源的不平等为合作占据主导所必须。将个体生产力及禀赋作为变量的行为实验支持了模型预测。生产力较高个体获得较多资源可使总福利最大化，而生产力和资源的不对等则使合作快速瓦解。[相关报道：适度财富不平等或能促进群体内合作]