Nature 一周论文导读 | 2019 年 9 月 5 日

会员服务 ·

Nature 一周论文导读 | 2019 年 9 月 5 日

2019 年 9 月 15 日 科研圈

审校：小象书牧小勺棒冰访冬山村水郭小锅

制版：阿金

生物学

Biology

Conserved cell types with divergent features in human versus mouse cortex

保守的细胞类型在人类与小鼠皮质中具有不同的特征

图片来源：Allen Institute

（导读郭怿暄）弄清人类大脑皮质细胞结构是理解认知能力和疾病易感性的核心。本研究对人类大脑皮质颞中回进行单细胞核RNA测序分析，发现多样的兴奋性和抑制性神经元类型。在小鼠类似数据中可找到同源细胞类型，对人类该细胞类型特点进行预测。但人与鼠细胞在比例、片状分布、基因表达和形态上均存在差异。这些物种特异的特点指出了研究人类大脑的重点。[相关报道：单细胞测序揭秘人脑细胞“风味食谱”]

Mechanosensation of cyclical force by PIEZO1 is essential for innate immunity

PIEZO1对周期性力的机械感觉对固有免疫至关重要

（导读王思菲）固有免疫细胞能感知炎症反应的微环境并对生理波动应答，但机械力如何调节免疫应答仍未知。本研究发现，周期性静水压力（类似免疫细胞在肺中感受的）可机械力激活离子通道PIEZO1启始炎症反应。固有免疫细胞特异性缺失PIEZO1的小鼠在细菌感染或纤维化自身炎症的情况下肺部炎症降低。综上结果提示环境感受轴通过激活PIEZO1刺激固有免疫细胞产生炎症反应。[相关报道：机械压力可激活固有免疫反应]

Neuronal vulnerability and multilineage diversity in multiple sclerosis

多发性硬化症中的神经元脆弱性和多谱系多样性

（导读王思菲）支链氨基酸（BCAA）保健品利于能量消耗，而外周BCAA水平增加和肥胖及糖尿病有关，此悖论的机制仍未知。本研究发现寒冷使小鼠及人的棕色脂肪组织（BAT）在线粒体中分解BCAA以产热并促进全身BCAA清除。BAT特异性的BCAA代谢缺失削弱BCAA清除、BAT的氧化及产热，导致肥胖及糖耐受损。BAT通过SLC25A44介导调控BCAA清除，从而改善代谢健康。[论文详细信息]

Emergence of tissue-like mechanics from fibrous networks confined by close-packed cells

受密集堆积细胞限制的纤维网络中出现的组织力学

（导读阿金）交联半柔性聚合物网络的粘弹性主导组织力学，但软组织和半柔性聚合物凝胶的机械响应在许多方面都有差异。本研究使用多个实验系统和一个理论模型，表明非线性聚合物网络弹性和细胞包涵体对于模拟组织力学不可或缺。应变硬化聚合物网络和体积守恒的细胞相互作用，产生组织流变学。该实验发现有助于设计具有生理相关机械属性的生物材料。[论文详细信息]

Straightforward access to N-trifluoromethyl amides, carbamates, thiocarbamates and ureas

直接获取N-三氟甲基酰胺，氨基甲酸酯，硫代氨基甲酸酯和脲

（导读阿金）酰胺和相关羰基衍生物对物理和生命科学意义重大，酰胺的稳定性和构象影响肽和蛋白质结构及其生物功能。本研究报道一种可直接获取N-三氟甲基酰胺类似物和相关羰基合成物的方法，该方法依赖于操作简单的氨基甲酰氟结构单元的制备，生成相应的N–CF3酰胺、氨基甲酸酯，硫代氨基甲酸酯和脲。从而有助于合成丰富功能和立体化学特征的化合物。[论文详细信息]

Fossil insect eyes shed light on trilobite optics and the arthropod pigment screen

昆虫眼睛化石推动三叶虫视觉和节肢动物有色视野

图片来源：RENÉ LYNG SYLVESTERSEN

（导读阿金）眼睛化石有助于推断已灭绝节肢动物的视觉能力。本论文报道了5400万年前节肢动物眼睛化石的详细分子组成和显微解剖结构，包括钙化角膜和真黑色素，是第一个节肢动物中真黑色素的化石记录，并揭示了三叶虫眼睛化石模式。[相关报道：这些眼睛为何能完好地保存在化石中？]

Natural selection on the Arabidopsis thaliana genome in present and future climates

当前和未来气候条件对拟南芥基因组的自然选择

（导读阿金）气候变化是促使种群变化适应或者灭绝的自然选择因素之一。本研究使用拟南芥的广泛基因组信息，测量降雨量对生长在西班牙和德国的517种天然拟南芥谱系适应度的影响。发现在西班牙干热地区自然选择影响尤其强烈，而野外预测表明地中海和西西伯利亚种群目前正在经历最强烈的气候驱动自然选择。结果说明气候变化使得欧洲本土拟南芥面临演化风险。[论文详细信息]

Niche stiffness underlies the ageing of central nervous system progenitor cells

微环境硬度是中枢神经系统祖细胞衰老的基础

（导读阿金）中枢神经系统中少突胶质细胞祖细胞（OPCs）功能降低导致衰老组织无法再生。本研究发现OPCs微环境硬度随着年龄增长而增加，导致衰老相关OPCs功能的丧失。使用生物和合成支架模拟年轻大脑的硬度，衰老的OPCs培养后分子和功能再次恢复，并找到机械响应离子通道PIEZO1是OPC机械信号的关键因子。该发现不仅对再生医疗发展具有重要意义，还有助于深入理解衰老过程。[相关报道：年纪大了，脑子真的会变“僵硬”]

The flight response impairs cytoprotective mechanisms by activating the insulin pathway

逃跑应答通过激活胰岛素通路损害细胞保护机制

（导读郭怿暄）动物持续激活战斗-逃跑应答可削弱其对环境挑战的抵抗能力，但分子和细胞机制不明。本研究发现反复诱导线虫的逃跑应答可激活神经元释放酪胺，进而激活胰岛素-IGF-1信号通路，从而抑制由小肠肾上腺素样受体激活而诱导的应激应答基因。长期环境应激因子可减少酪胺释放，诱导细胞保护基因表达。该发现表明神经应激激素作为神经开关调节机体应答状态。[相关报道：战斗还是逃跑？持续的急性应激反应加速衰老]

Fatty acids and cancer-amplified ZDHHC19 promote STAT3 activation through S-palmitoylation

脂肪酸和癌症扩增ZDHHC19在S-棕榈酰化过程中促进STAT3活化

（导读阿金）STAT3蛋白是调节细胞命运、炎症和免疫的关键。本研究发现STAT3的SH2结构域发生翻译后S-棕榈酰化，促进STAT3的二聚化和转录激活。在细胞因子刺激的协同作用下，脂肪酸通过增强棕榈酰化过程直接激活STAT3。同时鉴定出ZDHHC19是一种调节STAT3的棕榈酰酰基转移酶。多种癌症中发现高水平ZDHHC19，其与患者样本中高水平的核STAT3相关。该结果提供证据证明STAT3棕榈酰化失调与炎症和癌症的关联性。[相关报道：棕榈酰化修饰调控STAT3激活的在炎症反应与肿瘤发生中的重要意义]

DEAD-box ATPases are global regulators of phase-separated organelles

DEAD-box ATPase是细胞器相分离的通用调节因子

（导读郭怿暄）细胞内无膜细胞器装配和周转的调控机制尚不明确。本研究发现RNA依赖的DEAD-box ATPase（DDXs）是原核和真核细胞中含RNA细胞器相分离的调节因子。通过体外重建和体内实验，DDXs与ATP结合时促进相分离，ATP水解诱导区室周转，RNA释放。DDXs还可调控RNA在相分离细胞器中的流入和流出。该结果提示DDX调控的区室建立了生化反应中心，为多种RNA加工步骤提供空间和时间的调控。[相关报道：ATP酶活性依赖的RNA解旋酶调控相分离的发生影响RNA成熟与加工]

地球科学

Geoscience

Changing climate both increases and decreases European river floods

气候变化可能既增加也减少欧洲洪水

图片来源：CEH

（导读刘奇）水文站覆盖范围和数量限制导致目前尚无法在欧洲洪水观测中确定大陆尺度气候变化信号。本研究展示了过去50年欧洲洪水流量区域性变化模式，显示西北欧因降雨量导致洪水增加，降水减少和蒸发增加导致南欧洪水减少，积雪和融雪减少致使东欧洪水减少。，洪水模式与气候变化一致，呼吁风险管理中考虑气候变化。[论文详细信息]

Frequent observations of identical onsets of large and small earthquakes

相同大小型地震事件的频繁观测

（导读阿金）大型地震可能拥有和小型地震一样的地震波和破裂过程，受此启发，本研究表明该相似性是日本东北-北海道俯冲带地震的共同特征，通过对比了15年内近10万场地震事件的高灵敏度地震记录，发现了相距百米内80场极相似和390场非常相似的大小型地震对暗示沿板块界面分层结构中的重复破裂过程，而地震级别有一定可预测性。[论文详细信息]

其他

【Environmental Science-环境科学】Magnitude of urban heat islands largely explained by climate and population

城市热岛规模由气候和人口主导

（导读刘奇）尚无对城市热岛(UHIs)强度与人口规模和年平均降水量关系的统一解释。本研究分析了全球城市和农村地表温度(ΔTs)的夏季差异，发现ΔTs随降水量增加并与城市规模有关。人口、背景气候和UHI强度的粗粒度模型表明城乡蒸散量和对流效率差异是主要决定因素。结果表明旨在增加绿化和反照率的缓解策略在干旱地区更有效，城市热岛降温需要创新解决方案。[相关报道：合理种植植物给城市降温]

【Astronomy-天文】Fast inflows as the adjacent fuel of supermassive black hole accretion disks in quasars

供给类星体超大质量黑洞吸积盘燃料的核区快速内流

（导读刘奇）类星体中央实际到达吸积盘的内流尚未明确观测到。本研究报告了类星体样本中检测到的氢和氦原子红移的宽吸收线，并显示出宽范围多普勒速度，从零到红移连续延伸，速度高达约5000km/s。该现象是由于气体向内运动的速度与接近黑洞的自由落体速度相当，将最快下落气体限制在黑洞的10000引力半径内。光致电离模型得到~1000个引力半径的内流特征径向距离。[论文详细信息]

【Planetary Science-行星科学】Absence of a thick atmosphere on the terrestrial exoplanet LHS 3844b

类地系外行星LHS 3844b无浓密大气层

（导读刘奇）大多数已知类地行星围绕半径比太阳小60%左右的恒星公转。本研究报告了1.3倍于地球半径的系外行星LHS 3844b的相位曲线测量。LHS 3844b绕矮星公转的周期为11个小时。观测相位变化对称，大振幅，白天温度1040±40 Kelvin，夜间温度与0 Kelvin一致。低反照率裸岩模型可较好地拟合数据。研究结果支持围绕小恒星运行的热类地行星可能不会保留大量大气的理论预测。[论文详细信息]

【Materials Science-材料】Charge order and broken rotational symmetry in magic-angle twisted bilayer graphene

魔角扭曲双层石墨烯中的电荷有序和旋转对称破缺

（导读薛炜楠）双层石墨烯可通过层间扭转来改性，近期在魔角双层石墨烯中发现的类莫特绝缘体和超导体电子态相与高温超导体性质相似，推动了对其中物理机理的深入研究。本研究通过扫描隧道显微镜和光谱学研究魔角双层石墨烯的局部态密度和电荷分布。与在高温超导体中类似的观测结果为这类系统的深层联系提供了新的证据。[论文详细信息]

【Social Science-社会科学】Information gerrymandering and undemocratic decisions

信息混乱和不民主的决定

图片来源：nature.com

（导读刘奇）信息流动可受社交网络限制。本研究通过选举游戏模型研究集体决策的信息流，揭示所谓“信息操控选区”（Information gerrymandering）现象：影响力网络的结构可影响投票结果，少数狂热分子即可导致选股结果出现偏差，该现象得到实验证实并广泛存在。结果强调该现象可使一方左右有利于自己的决策，多方参与时群体则会失去共识而陷于僵局。[论文详细信息]