Nature 一周论文导读 | 2018 年 3 月 29 日

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Nature 一周论文导读 | 2018 年 3 月 29 日

2018 年 4 月 7 日 科研圈 科研圈

审校访冬咖喱紫苏金庄维

生物学

Biology

【封面故事】Insulin resistance in cavefish as an adaptation to a nutrient-limited environment

洞穴鱼胰岛素抵抗是对营养受限环境的适应

Clifford J. Tabin, Nicolas Rohner, et al.

https://www.nature.com/articles/nature26136

图片来源： Zachary Zakibe

（导读郭怿暄）周期性的食物匮乏是自然给环境中的物种所面临的主要挑战，穴居动物必须忍受长时间的营养短缺。本研究发现穴居的墨西哥脂鲤出现血糖稳态失衡和胰岛素抵抗。它们携带的胰岛素受体突变在体外导致胰岛素结合下降，而这导致高血糖症。但其寿命与生活在水面群体类似，血液中不会聚积有害的糖化作用终产物。这一发现提示减弱的胰岛素信号为营养素受限环境下的洞穴鱼带来益处。

Abstract

De novo mutations in regulatory elements in neurodevelopmental disorders

神经发育障碍中调节元件的新生突变

Matthew E. Hurles, Patrick J. Short, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25983

（导读柳寒石）发育障碍常与编码区新生突变相关，而本研究发现，神经发育障碍常常伴随着胎儿大脑中高度保守性激活元件中新生突变的特异性富集，并据此估算出了此种调节元件突变对疾病的贡献率。这表明将功能和进化的证据结合起来去研究遗传疾病的调节性原因的重要性。

Abstract

Encoding of danger by parabrachial CGRP neurons

由臂旁核 CGRP 神经元进行的的危险情况编码

Carlos A. Campos, Richard D. Palmiter, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25511

（导读阿金）动物臂旁核 CGRP^PBN神经元传递饱食信号和痛苦诱发的恐惧信号，但尚未清楚其编码过程。本研究记录小鼠单个神经元的内源钙瞬变，发现大部分 CGRP^PBN 神经元在危险（皮肤受损或内脏刺激）、饱食（以避免过度进食）和接触新型食物（可能有毒）的情况下都会被激活，说明 CGRP^PBN 神经元对已知或潜在危险信号都能作出反应。

Abstract

Extensive impact of non-antibiotic drugs on human gut bacteria

非抗生素类药物对人类肠道细菌的广泛影响

Georg Zeller, Kiran Raosaheb Patil, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25979

（导读郭思瑶）一些常用的非抗生素类药物与肠道菌群组成的改变有关，但其普遍程度尚不清楚。近日科研人员研究了 1000 种市场药物对 40 种常见菌群的影响，发现 24%的人用药物在体外实验中至少对一种菌群有抑制作用。靶定人体的药物对肠道菌群的影响体现在其类抗生素的副作用上，这对研究药物-微生物相互作用和药物副作用控制提供了新思路。

Abstract

A TRP channel trio mediates acute noxious heat sensing

三种 TRP 离子通道介导有害的急性热感应

Joris Vriens, Thomas Voets, et al.

https://www.nature.com/articles/nature26137

（导读阿金）对于参与哺乳动物急性疼痛信号传导的感觉神经元早有描述，但其检测有害信号的分子机制尚未得到确认。本研究展示小鼠有害急性热感应依赖于三种互补的 TRP 离子通道：TRPM3, TRPV1 和 TRPA1。接受三重敲除的小鼠丧失急性热戒断反应。表明这三种功能冗余的 TRP 通道为避免烧伤提供保护。

Abstract

Reconstructing the genetic history of late Neanderthals

重建晚尼安德特人的遗传史

Mateja Hajdinjak, Svante Pääbo, et al.

https://www.nature.com/articles/nature26151

图片来源：nationalgeographic.com

（导读胡琦琳）本研究对 5 名晚期尼安德特人遗骸进行了基因测序。结果显示其亲缘关系与地理位置分布相符，与来自高加索的更早期尼安德特人的基因组对比推测高加索或欧洲全境的晚期尼安德特人可能经历种群周转，此 5 名尼安德特人基因在约 15 万年前从西伯利亚种群分离，其一个或多个后代种群在 7 万年前与早期现代人发生基因交流。

Abstract

Electromechanical vortex filaments during cardiac fibrillation

心颤中的机电涡丝

J. Christoph, S. Luther, et al.

https://www.nature.com/articles/nature26001

（导读阿金）心脏中与三维螺旋波相关的丝状相奇点是心律失常的组织核心，目前无法显现螺旋波的三维时空动态。本研究使用高分辨率四维超声波应变成像，展示了收缩心壁深处的三维机械螺波和丝状相奇点，发现心肌纤维颤动时，机械相奇点与电子相奇点共存，并伴有复杂相互作用。该研究结果为非侵入性诊断成像和治疗应用提供新视角。

Abstract

Hepatocyte-secreted DPP4 in obesity promotes adipose inflammation and insulin resistance

肥胖状态肝细胞分泌的 DPP 4 促进脂肪组织炎症和胰岛素抵抗

Lale Ozcan, Ira Tabas, et al.

https://www.nature.com/articles/nature26138

（导读陈月欣）在肥胖状态下，内脏脂肪组织中含有大量炎性的脂肪组织巨噬细胞（ATM），而脂肪组织的炎症状态也与胰岛素抗性紧密联系。但肝脏对内脏脂肪组织代谢的影响尚不明确。本研究发现，肥胖小鼠的肝细胞分泌的 DPP4 可与凝血因子 Xa 相互作用造成 ATM 炎症。切断这一通路可抑制脂肪组织炎症并降低胰岛素抗性，但口服 DPP4 抑制剂并无此作用。

Abstract

The protein histidine phosphatase LHPP is a tumour suppressor

蛋白质组氨酸磷酸酶 LHPP 是一个肿瘤抑制因子

Michael N. Hall, Sravanth K. Hindupur, et al.

https://www.nature.com/articles/nature26140

（导读郭怿暄）研究对来自 mTOR 驱动肝细胞癌小鼠模型的 12 个肿瘤进行蛋白组学分析发现组氨酸激酶 NME1 和 NME2 上调，组氨酸磷酸化整体水平显著上升，但组氨酸磷酸酶 LHPP 表达特异性下降。在肝癌小鼠模型肝细胞中持续表达 LHPP 可降低肿瘤负荷，阻止肝功能丧失。肝癌患者中，LHPP 低表达与肿瘤严重程度升高和整体生存率降低相关，提示 LHPP 是一种肿瘤抑制因子。

Abstract

Optogenetic regulation of engineered cellular metabolism for microbial chemical production

工程化微生物化学物质合成中细胞代谢的光遗传学调控

Jared E. Toettcher, José L. Avalos, et al.

https://www.nature.com/articles/nature26141

（导读郭思瑶）工程化代谢通路的优化需要准确控制代谢酶表达的水平和时间。光遗传学是实现此种调控的理想手段。科研人员将光控转录应用到工程化酿酒酵母的生物合成过程中，通过光的有无控制酵母菌生长与生产状态的转换。该手段可提高了异丁醇和 2-甲基-1-丁醇的产量，说明光遗传学是代谢工程中的有效手段。

Abstract

物理

Physics

Moving magnetoencephalography towards real-world applications with a wearable system

可穿戴的移动脑磁设备

Matthew J. Brookes, Elena Boto, et al.

https://www.nature.com/articles/nature26147

图片来源：SHERRI WOODBRIDGE

（导读董堃）脑磁设备的使用通常需要被试者保持头部静止不动，这限制了这种设备的广泛应用了。本研究发明了一种通过 3D 打印制造的可穿戴头盔式的、结合量子传感器的新型脑磁设备，通过实验表明，这种新型设备拥有毫秒级别的分辨率并且对被试没有运动幅度的限制。这项发明无疑是神经成像的新一次技术革新。

Abstract

A coherent spin–photon interface in silicon

硅中的相干自旋-光子耦合

J. R. Petta, X. Mi, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25769

（导读阿金）硅量子点中的电子自旋是实现量子计算的理想系统，但由于单个自旋的磁偶极矩很小，实现相干自旋-光子耦合仍具挑战。而这对于基于自旋的量子处理器至关重要。本研究实现了硅中单自旋和单个微波频率光子之间强耦合，自旋-光子耦合率超过 10 兆赫。此外，研究还展示了单自旋的相干控制和色散读出。实验结果为使用微波频率光子实现纠缠单自旋开辟新道路。

Abstract