Nature 一周论文导读 | 2019 年 5 月 23 日

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Nature 一周论文导读 | 2019 年 5 月 23 日

2019 年 6 月 2 日 科研圈

审校：棒冰小勺小象紫苏山村水郭

制版：阿金

生物学

Biology

Distinct modes of cell competition shape mammalian tissue morphogenesis

不同的细胞竞争模式塑造了哺乳动物组织形态发生

图片来源：The Rockefeller Center

（导读郭怿暄）细胞竞争是组织和器官发育的一种优化选择机制。本研究利用活细胞成像，谱系追踪，单细胞测序及遗传学，发现小鼠皮早期胚胎表皮的单层上皮中，胜利者祖细胞杀死失败者细胞随后吞噬清理它们。组织分层后，基底层依细胞分化子代向上游驱逐失败者细胞。细胞竞争切换失败干扰屏障形成。该结果揭示组织利用细胞竞争策略保持健康并提高组织复杂性。[相关报道：细胞世界弱肉强食法则再添新例]

Next-generation characterization of the Cancer Cell Line Encyclopedia

癌细胞系百科全书的新一代表征

（导读郭怿暄）现有癌细胞系百科全书（CCLE）为研究肿瘤遗传变异、候选靶点、小分子和生物疗法建立了基础。本研究扩充了来自不同种系及种族背景的1072株癌细胞系的分子特征，包含遗传，RNA剪切，DNA甲基化，组蛋白H3修饰，microRNA表达以及反向蛋白芯片数据。通过与功能特征进行整合揭示了肿瘤药物的潜在靶点和相关生物标志物。这一数据库将加速基于肿瘤细胞系模型的癌症研究。[论文详细信息]

Time-resolved protein activation by proximal decaging in living systems

具有时间分辨率的活体蛋白质激活技术

（导读MQ）文报告了计算辅助和遗传编码的“邻近脱笼”（CAGE-prox）策略的开发，该策略能够实现活细胞和小鼠中一系列不同种类蛋白质的高时间分辨的原位激活。利用CAGE-prox技术，本文建立了“激酶正交激活和信号转导调控”、“时间分辨的蛋白质组学分析”，“基于毒素蛋白的抗肿瘤蛋白前药”等一系列应用，表明该技术在开展蛋白质动态功能研究与调控中具有良好前景。[相关报道：突破！北大陈鹏/王初合开发作活体内蛋白质瞬时原位激活新技术]

Total synthesis of Escherichia coli with a recoded genome

具有重新编码基因组的大肠杆菌的全合成

（导读MQ）本文证明通过在基因组范围内用定义的同义密码子替换目标密码子，可以减少用于编码经典氨基酸的密码子数量。通过高保真人工合成技术，研究团队创建了具有4Mb合成基因组的大肠杆菌变体，通过合成基因组构建了一种可定义的重编码和重构方案，该方案只需在7个位置上简单矫正，就可替换基因组中已知的两个同义密码子和一个终止密码子。 [相关报道：生命密码新字典！大肠杆菌基因组就这样被改写了]

Genomic characterization of metastatic breast cancers

转移性乳腺癌的基因组特征

（导读郭怿暄）基因组在乳腺癌进展中发生改变。本研究从617例转移性乳腺癌中发现9种驱动基因(TP53, ESR1, GATA3, KMT2C, NCOR1, AKT1, NF1, RIC8A和RB1）在HR+/HER2−转移性乳腺癌突变率高于早期乳腺癌。突变特征S2,S3,S10,S13和S17显著增加。其中TP53,RB1和NF1突变及S10,S13和S17与预后差相关。转移性三阴乳腺癌中与同源重组DNA修复相关基因出现体细胞双等位基因功能丧失突变的频率增高。综上转移性乳腺癌突变负荷及克隆多样性增加。[相关报道：改善乳腺癌治疗现状——破译转移性乳腺癌的基因组特征]

Neurocranial development of the coelacanth and the evolution of the sarcopterygian head

腔棘鱼的脑颅发育和肉鳍鱼头部的演化

图片来源：Phys.org

（导读阿金）肉鳍鱼类的脑颅通过颅内关节分化为前部和后部部分，但其演化机制仍知之甚少。本研究调查矛尾鱼脑颅和大脑的个体发生，发现脑颅的变化与大脑相对尺寸的极端减少有关，同时伴随脊索的增大。而脊索的发育对周围的颅内组成有重大影响。该研究结果为了解肉鳍鱼脑颅多样性演化的发育机制提供见解。[论文详细信息]

SR-B1 drives endothelial cell LDL transcytosis via DOCK4 to promote atherosclerosis

SR-B1通过DOCK4驱动内皮细胞LDL转胞吞作用，促进动脉粥样硬化

（导读王思菲）低密度脂蛋白（LDL）如何进入动脉壁引发动脉粥样硬化仍不明确。研究人员发现小鼠内皮细胞上的SR-B1介导LDL进入动脉并通过动脉壁巨噬细胞形成堆积，导致动脉粥样硬化。LDL需和SR-B1结合后经转胞吞作用穿过单层内皮。SR-B1胞内段募集DOCK4，促进SR-B1内吞和LDL递送。上述发现挑战以往LDL被动运输的概念，阻断LDL内皮运输可能成为心血管疾病新的治疗靶点。[论文详细信息]

NAD metabolic dependency in cancer is shaped by gene amplification and enhancer remodelling

癌症中的NAD代谢依赖性由基因扩增和增强子重塑形成

（导读MQ）本文通过分析超过7000个肿瘤和2600个匹配的19种组织类型的正常样本，结合数学模型等，确定了组织环境在决定NAD生物合成途径选择中的核心作用，证明了肿瘤发生过程中对NAD通路的依赖性和选择性由基于组织谱系的基因扩增和表观基因重塑决定，揭示了基因型选择的药理学操作依赖性可被用于开发针对NAD代谢的更有效、更精确的癌症治疗方法。[相关报道：给癌细胞“上户口”，科学家找到了抗癌新思路]

Epigenetic evolution and lineage histories of chronic lymphocytic leukaemia

慢性淋巴细胞白血病的表观遗传进化和谱系历史

（导读郭怿暄）本研究通过运用多路线单细胞简化重亚硫酸盐甲基化测序对健康个体和慢性淋巴细胞白血病（CLL）患者B细胞进行表征。发现CLL共同克隆来源具有高表观突变率且细胞间变异较小。CLL谱系树分支较早且长度更长，表明在最初恶性转化后快速漂变并大量增殖。在对淋巴细胞增多症患者治疗的追踪中发现特定分支细胞更容易在治疗后被驱逐出淋巴结。[论文详细信]

A vitamin-C-derived DNA modification catalysed by an algal TET homologue

由藻类TET同系物催化维生素C衍生的DNA修饰

（导读郭怿暄）本研究在莱茵衣藻中发现一种5mC修饰酶CMD1，它是一种TET同系物，以维生素C为共底物，催化5mC的甲基结合一个甘油基。CMD1催化活性依赖Fe(II)和完整的结合结构域His-X-Asp。这种维生素C衍生化修饰存在于野生型莱茵衣藻中，在CMD1突变株中水平更低。高光照使CMD1突变株中光保护相关基因LHCSR3高度甲基化，表达降低，健康程度降低。这种表观遗传标记可能在调节光合作用中与DNA甲基化作用相反。[论文详细信息]

物理学

Physics

Superconductivity at 250 K in lanthanum hydride under high pressures

高压下氢化镧在250 K的超导性

图片来源：University of Chicago

（科研圈导读阿金）理论预测LaH10和YH10的超导性出现在兆巴压强下，临界温度介于240至320K。本研究报道LaH10在压强约为170吉帕时，临界温度为250k下的超导性。这是目前超导材料中已确认的最高临界温度。此次实验将之前最高临界温度提高了约50K，是未来实现室温超导性的重要进步。[相关报道：高压出奇迹：“温和”温度下也能得到超导性]

Fidelity benchmarks for two-qubit gates in silicon

硅中双量子比特门的保真度基准

（导读阿金）双量子比特门已在许多系统中被证实，但使用基于Clifford随机化基准测试的保真度尚未实现。本研究对于编码在门限制的量子点电子自旋态的量子比特，展示了贝尔态层析成像，保真度从80%到89%，两个量子比特随机化基准测试的Clifford门平均保真度为94.7%和平均控制旋转保真度为98%。因此硅量子比特设计可在未来实现更高保真度。[论文详细信息]

Three-dimensional quantum Hall effect and metal–insulator transition in ZrTe5

ZrTe5中三维量子霍尔效应和金属 - 绝缘体转变

（导读阿金）二维电子系统中量子霍尔效应（QHE）的发现，让拓扑学成为凝聚态物理的核心，但在实验中尚未观测到三维电子系统中的QHE。本研究报告在ZrTe5晶体体相中首次发现三维量子霍尔效应。在增加磁场强度的情况下，显示出金属-绝缘体转变。该研究发现为进一步探索三维系统中量子奇异相和转变提供有效平台。 [论文详细信息]

Absence of amorphous forms when ice is compressed at low temperature

当冰在低温下压缩时不存在非晶态

（导读刘奇）高密度非晶冰（HDA）形成被认为与机械不稳定性和动力学有关。本文继续探讨了动力学作用，实验表明，在100K下冰I缓慢压缩可依次得到冰IX′，XV′，VIII′，快速压缩产生HDA，不产生冰IX。结果表明HDA的形成是低密度冰I和高密度冰XV'之间的动态弛豫转变的结果，这挑战了将非晶冰与过冷液态水连接的理论。[论文详细信息]

生态学

Ecology

Increase in CFC-11 emissions from eastern China based on atmospheric observations

根据大气观测，中国东部的CFC-11排放量增加

（导读刘奇）三氯氟甲烷（CFC-11）消耗臭氧，不利于臭氧层恢复。本研究利用高频大气观测，全球监测数据和大气化学传输模型模拟研究了东亚地区的CFC-11排放，发现中国大陆东部CFC-11排放量的增加主要发生在山东和河北省，至少占全球CFC-11排放量增长40%到60%。结果表明中国东部地区CFC-11排放量的增加可能是由于新的生产和使用，违背了《蒙特利尔议定书》相关条款。[论文详细信息]

Industrial-era decline in subarctic Atlantic productivity

工业时代亚北极大西洋生产力下降

（导读吴娜）海洋浮游植物在调节海洋食物网、渔业产量和全球大气二氧化碳减少方面作用巨大。使用格陵兰冰芯内的气溶胶甲磺酸，本文得到了亚北极大西洋海洋生产力记录，发现随气候变暖，在过去的两个世纪，某高产的海洋盆地的净初级生产力下降了10±7%，且工业时代生产力的生产力下降可能意味着北大西洋浮游生物种群将由于大西洋经向环流翻转减弱而崩溃。[论文详细信息]

其他

【Astronomy-天文】Fast and inefficient star formation due to short-lived molecular clouds and rapid feedback

由于短暂的分子云和快速反馈，恒星形成快速而低效

（导读刘奇）目前无法解释星系中通过恒星形成消耗分子气体的时间尺度超过云动力学时间尺度两个数量级。本文报告了近邻絮状螺旋星系NGC300的高角分辨率观测，发现云、恒星形成和反馈之间存在快速进化循环。研究发现星系由经历剧烈的，反馈驱动的生命周期的组份组成，其生命周期随星系环境变化，共同揭示星系形成恒星的的过程。[论文详细信息]

【Planetary Science-行星科学】The rheology and thermal history of Mars revealed by the orbital evolution of Phobos

火卫一的轨道演化揭示了火星的流变学和热历史

图片来源：Flipboard

（导读刘奇）火星的冷却速度与其早期热状态和决定其形变和动态演化能力的流变有关，但火星动态演化史重构仍受到限制。本研究表明通过考虑轨道演变受火星热化学史控制的火卫一可了解火星的热历史和流变性，并预测现今火星地壳平均厚度和地表热流量。研究者认为预测结果与太空任务数据相结合可减少火星热史和流变史的不确定性，并有利于研究火卫一的起源。[论文详细信息]