Nature 一周论文导读 | 2018 年 8 月 23 日

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Nature 一周论文导读 | 2018 年 8 月 23 日

2018 年 9 月 2 日 科研圈

审校棒冰小勺咖喱小象访冬

制版：阿金

生物学

Biology

Autism-like phenotype and risk gene mRNA deadenylation by CPEB4 mis-splicing

CPEB4的错误剪切导致自闭症样表型和风险基因mRNA的脱腺苷酸化

Raúl Méndez, José J. Lucas, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0423-5

（导读阿金）自闭症谱系障碍（ASD）与神经发育过程中的风险基因调控异常相关，细胞质聚腺苷酸化元素结合蛋白1-4（CPEB1–4）调节特异性mRNAs的翻译。本研究发现CPEB4会结合大部分高置信ASD风险基因的转录产物，特发性ASD患者大脑中CPEB4转录物亚型失衡，并且诱导ASD样神经解剖学、电生理学和行为学表型。

Abstract

Cryo-EM structure of the insect olfactory receptor Orco

昆虫嗅觉受体Orco的冷冻电镜结构

Joel A. Butterwick, Vanessa Ruta, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0420-8

（导读阿金）昆虫演化出一套由高度保守的共受体（Orco）和不同气味受体（OR）组成的门控离子通道。本研究展示分辨率为3.5埃的寄生型榕小蜂Apocrypta bakeri的Orco同聚体单颗粒冷冻电镜结构，揭示一个全新通道结构：四个亚基对称地围绕中心核孔排列，通过小细胞质锚定结构域结合。该结构有助于了解受体家族促进气味调节演化的方式。

Abstract

A Triassic stem turtle with an edentulous beak

拥有无齿喙的三叠纪原始龟类

李淳, 吴肖春（中科院古脊椎所）等

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0419-1

图片来源：phys.org

（导读阿金）龟类的早期演化是脊椎动物古生物学界的争议问题。本研究报道在中国发现的一种三叠纪龟类化石，拥有龟类的衍生特征和祖征，具有无齿喙和坚硬的耻骨骨板，该发现揭示了龟类复杂的早期演化历史。

Abstract

Restoration of vision after de novo genesis of rod photoreceptors in mammalian retinas

哺乳动物视网膜中杆状光感受器从头发生后恢复视力

Kai Yao, Bo Chen, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0425-3

（导读陈月欣）斑马鱼视力受损后，视网膜神经元细胞可通过干细胞再生并恢复视力，穆勒胶质细胞（MG）便是此种干细胞的来源。然而这一机制在哺乳动物内是否存在还存在争议。本研究发现，β-catenin水平转移后的MG可重新激活细胞周期，并在诱导下定向分化成视杆细胞，使先天性失明小鼠恢复视觉反应。

Abstract

Neonatal selection by Toll-like receptor 5 influences long-term gut microbiota composition

新生儿Toll样受体5影响长期肠道菌群组成

Marcus Fulde, Mathias W. Hornef, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0395-5

（导读王思菲）本研究报道宿主介导的细菌定殖调控通路，仅发生于新生儿早期但却影响肠道微生物群的终生组成。新生小鼠肠上皮细胞中Toll样受体5（TLR5）介导的REG3γ产生对鞭毛细菌定殖的反向选择至关重要。对比新生小鼠、成年野生型和Tlr5缺陷的无菌小鼠，揭示TLR5在新生小鼠中的表达可强烈影响其终生微生物群的组成。研究结果可解释为什么在生命初期扰乱微生物群建立的环境因素会影响成年期的免疫稳态和健康。

Abstract

RNA velocity of single cells

单细胞的RNA速度

Gioele La Manno, Sten Linnarsson, Peter V. Kharchenko, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0414-6

（导读郭怿暄）RNA数量是细胞状态的强力指标，现有单细胞RNA测序只能捕捉到细胞某一时间点的静态快照，对研究时间相关动态变化提出挑战。本研究通过直接测定细胞中未剪切和已剪切mRNA来定义RNA速度，这一高维矢量可预测细胞的未来状态。该方法已成功应用于神经嵴细胞和多个已发表数据和技术平台，表明其在发育和细胞动态研究中巨大的应用前景。

Abstract

Suppression of insulin feedback enhances the efficacy of PI3K inhibitors

抑制胰岛素反馈可增强PI3K抑制剂的功效

Benjamin D. Hopkins, Siddhartha Mukherjee, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0343-4

（导读郭怿暄）人类肿瘤中与PI3K相关的PI3KCA和PTEN突变最为常见，但临床PI3K抑制剂的治疗效果具有很大变异性。本研究发现多个小鼠肿瘤模型中，由靶向PI3K抑制剂引起的系统性葡萄糖-胰岛素反馈可再次激活PI3K-mTOR信号通路，影响

PI3K抑制剂的疗效。这一胰岛素反馈可通过饮食和药物办法调整，从而显著增强PI3K抑制剂的有效性。

Abstract

Automethylation-induced conformational switch in Clr4 (Suv39h) maintains epigenetic stability

自发甲基化诱导的Clr4（Suv39h）构象改变维持表观遗传稳定性

Nahid Iglesias, Danesh Moazed, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0398-2

（导读郭怿暄）组蛋白3赖氨酸9甲基化（H3K9me）介导基因沉默，对基因组稳定性和基因表达调节至关重要。但如何防止H3K9甲基转移酶对基因组的随机修饰尚不清楚。本研究结合生物化学和X射线晶体学技术，发现了裂殖酵母中Clr4（Suv39h）酶的自我抑制途径：其结构中的一个环状结构可阻挡底物结合口袋以抑制其催化活性，而环内特定赖氨酸的自发甲基化可促进结构转变并恢复其活性。此种自我抑制和自发激活模式可能适用于更多H3K9甲基转移酶。

Abstract

Inositol phosphates are assembly co-factors for HIV-1

肌醇磷酸盐是HIV-1的组装辅因子

Robert A. Dick, Owen Pornillos, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0396-4

（导读王思菲）在HIV-1病毒颗粒装配过程中，六螺旋束结构的形成是关键限速步骤：它可支撑Gag六聚体的形成，而Gag六聚体水解后，成熟的锥形衣壳蛋白才会形成。本研究使用结构和功能分析显示肌醇六磷酸酯（IP6）可促进六螺旋束的形成和Gag晶格的组装，它通过与Gag六聚体的离子相互作用，来辅助其水解和构象改变，是HIV-1组装与成熟过程的天然辅因子。

Abstract

地球科学

Geoscience

Estimating global agricultural effects of geoengineering using volcanic eruptions

利用火山爆发估算气候工程对全球农业的影响

Jonathan Proctor, Solomon Hsiang, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0417-3

图片来源：Carbon Brief

（导读阿金）太阳辐射管理能够通过减少高温胁迫增加农作物产量，但尚无法估计光照改变的影响。本研究分析埃尔奇琼火山和皮纳图博火山爆发产生的硫酸盐气溶胶改变全球日照数量和质量的数据，发现太阳光引起的气溶胶对C3和C4作物产量均有负面影响，由此造成的损失基本上抵消了降温带来的有益影响。该方法还可扩展用于研究其他全球系统。

Abstract

Reverse weathering as a long-term stabilizer of marine pH and planetary climate

反风化作用长期稳定海洋pH值和地球气候

Terry T. Isson and Noah J. Planavsky

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0408-4

（导读阿金）地球的最初40亿年中气候稳定且温暖，维持大气二氧化碳分压（pCO2）的假设机制以地壳耐候性的降低为主，但其有效性尚有争议。本研究使用全球碳循环模型探索海洋pH值的演化过程，发现海洋反风化作用加强，增强了海洋-大气系统中的碳储，导致pCO2基线的升高，加之海洋PH和自生黏土之间形成强烈负反馈，共同增强气候稳定性。

Abstract

物理

Physics

Observation of topological phenomena in a programmable lattice of 1,800 qubits

在 1800 量子比特的可编程晶格中对量子拓扑现象的观察

Andrew D. King, Juan Carrasquilla, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0410-x

（导读胡琦琳）本研究利用1800个可编程的超导铌通量量子比特，在量子系统中模拟出二维材料的拓扑相变。研究人员利用基于退火的量子处理器在反向量子退火协议链中执行蒙特卡罗采样所得到的结果与经典模拟结果一致。研究中使用的量子处理器作为可编程磁格的方法有望在模拟和发展奇异材料方面得到广泛的应用。

Abstract

Photonic topological Anderson insulators

光子拓扑安德森绝缘体

Simon Stützer, Alexander Szameit, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0418-2

（导读书牧）二维拓扑绝缘体中量子输运与晶格无序相互抑制，然而最近理论预测在拓扑平凡绝缘体中加入足够的无序性可诱导出保护边缘态和量子输运。本研究通过实验证明，光子拓扑Anderson绝缘体能以波导折射率随机变化的形式增加无序性，使系统从平凡相变成拓扑相。该现象从实验上表明，无序能增强输运而不是抑制它。

Abstract

其他

【Astronomy-天文】Atomic iron and titanium in the atmosphere of the exoplanet KELT-9b

系外行星KELT-9b大气中的原子铁和钛

Kevin Heng, H. Jens Hoeijmakers, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0401-y

（导读雷鸣）系外行星KELT-9b是一种典型的超热木星，其平衡温度高达4050K。在这样的高温下，铁及其它过渡金属元素仅以原子态存在。因此科学家预测，KELT-9b大气可见光波长范围内能够探测到铁元素谱线。本研究运用互相关分析手段分析KELT-9b凌越主星时获得的高清光谱，在其大气中探测到中性铁原子和单电离铁，以及单电离钛。

Abstract

【Materials-材料科学】Magnetoelectric inversion of domain patterns

畴图案的磁电反演

N. Leo, V. Carolus, M. Fiebig, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0432-4

（导读书牧）非均匀物理状态的反演具有重要的技术意义，但材料中铁磁或铁电畴分布的反演极其困难。本研究利用磁场分别实现了磁电Co3TeO6和多铁Mn2GeO4材料的全部铁磁畴和铁电畴反演，并使其畴图案保持不变。多铁等系统中的多个序参量能进行组合，畴图案反演只是其中之前未被注意的效应之一，探索这些效应可以对多铁材料的功能性获得新的认知。