Nature 一周论文导读 | 2019 年 5 月 30 日

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Nature 一周论文导读 | 2019 年 5 月 30 日

2019 年 6 月 9 日 科研圈

审校棒冰咖喱小象小锅山村水郭

制版阿金

生物学

Biology

Multi-omics of the gut microbial ecosystem in inflammatory bowel diseases

炎症性肠病中肠道微生态系统的多组学分析

图片来源：Stanford University

（导读王思菲）炎症性肠病成因复杂。作为人类微生物组整合项目(HMP2 or iHMP)的一部分，研究人员对132位受试者进行为期一年的研究，收集了2965份各类样品，生成了疾病期宿主与微生物活动的分子图谱，揭示了炎症性肠病期间菌群成分、微生物转录、代谢及宿主血清中抗体水平的各种功能失调。结果和数据可于炎症性肠病多组学数据库(http://ibdmdb.org)获取。[论文详细信息]

Longitudinal multi-omics of host–microbe dynamics in prediabetes

糖尿病前期宿主 - 微生物动态的纵向多组学分析

（导读王思菲）研究人员收集106名健康及糖尿病前期受试者四年间的样本，并对转录组、代谢组、细胞因子和蛋白质组以及微生物组的变化进行深入分析，获得坚实数据及诸多发现：健康组个体间状态差异大；呼吸道病毒感染时，胰岛素抵抗者与胰岛素敏感者的反应不同；胰岛素抵抗和胰岛素敏感个体间的宿主-微生物互作不同；在发展为二型糖尿病的个体中发现了数个分子标志。[相关报道：破解人体内的万亿条生命！史上最大规模人类微生物组计划交出答卷]

Progenitors from the central nervous system drive neurogenesis in cancer

来自中枢神经系统的祖细胞驱动癌症的神经发生

（导读MQ）本文发现，在小鼠模型中，来自中枢神经系统、表达双皮质素（DCX +）的神经祖细胞可浸润前列腺肿瘤和转移瘤，并在肿瘤中启动神经发生，促进肿瘤的生长和转移。在人类中，DCX+神经祖细胞的密度与前列腺腺癌的侵袭性和复发密切相关。这些结果揭示了中枢神经系统和前列腺肿瘤之间的独特交互，并提示治疗癌症的神经靶标。[论文详细信息]

Mitochondrial protein translocation-associated degradation

线粒体蛋白易位相关的降解途径

（导读吴娜）外膜转位酶(TOM复合物)将线粒体前体蛋白转运进入线粒体，其缺陷导致前体蛋白在细胞中积累，并诱导应激反应。本论文发现在酿酒酵母中，Ubx2（有内质网相关降解功能）可以与TOM复合物结合，进而招募Cdc48酶，以清除被错误卡在TOM通道中的前体蛋白。该内质网相关降解途径可确保线粒体保持充分的蛋白质导入能力，并保护细胞免受蛋白质毒性应激。 [论文详细信息]

Sensory experience remodels genome architecture in neural circuit to drive motor learning

感官体验改造神经回路中的基因组结构以驱动运动学习

（导读刘奇）感官体验是否能在体内重塑成人大脑的染色质结构以诱导神经编码变换、学习和记忆这一基本问题仍有待解决。本研究团队证明了前背侧小脑蚓部的颗粒神经元激活在小鼠延迟触觉学习模式中具有关键作用，运动学习连接的颗粒神经元回路的激活重组了神经元染色质。研究发现阐释了感官体验模式染色质结构和大脑中的神经回路编码如何驱动运动学习。[论文详细信息]

An apical hypoxic niche sets the pace of shoot meristem activity

顶端缺氧生态位决定枝条分生组织的活动速度

图片来源：Vasiliy Koval

（导读MQ）动物干细胞多能状态的维持需要缺氧条件。本文通过报告基因和体内氧测量，证明植物枝条分生组织在低氧生态位中发育，新叶产生需要缺氧条件的调节，且氧在空间上的分布影响植物发育。氧气可调控N- degron途径，进而调控转录过程和植物发育。该途径将代谢活性与植物发育联系起来。[论文详细信息]

A conserved PLPLRT/SD motif of STING mediates the recruitment and activation of TBK1

STING的保守PLPLRT / SD模体介导TBK1的招募和激活

（导读MQ）环GMP-AMP（cGAMP）控制STING蛋白活化，激活STING-TBK1-IRF-3信号通路的确切机制尚不清楚。本文发现，STING的C端尾部内的保守PLPLRT / SD模体介导TBK1的招募和激活，PLPLRT / SD模体和TBK1二聚体结合。全长STING结合cGAMP后寡聚化为激活STING介导的信号通路的必要步骤。本文为STING激动剂和拮抗剂的开发提供了结构框架，用于治疗STING相关的癌症及自身免疫病。 [相关报道：李平卫团队揭示STING招募和激活TBK1的分子机制]

Proteomics reveals NNMT as a master metabolic regulator of cancer-associated fibroblasts

蛋白质组学揭示NNMT是癌症相关成纤维细胞的主要代谢调节因子

（导读MQ）早期腹腔转移是高级别浆液性卵巢癌（HGSC）预后不良的首要因素。本文开发了一种无标记的蛋白质组学方法，发现烟酰胺N-甲基转移酶（NNMT）与其调节的蛋白在肿瘤转移基质中高表达，通过消耗S-腺苷甲硫氨酸及减少基质中基因的组蛋白甲基化，驱动肿瘤转移相关成纤维细胞（CAF）表型。本文提出，NNMT是CAF分化及癌症进展的关键调控因子，可能成为新治疗靶点。[论文详细信息]

Genome–lamina interactions are established de novo in the early mouse embryo

早期小鼠胚胎中从头建立基因组–核纤层的相互作用

（导读MQ）本研究解析了小鼠植入前胚胎中基因组与核纤层相互作用的高分辨率图谱。研究显示细胞核的组织结构并非从母体遗传，而是在受精不久后从头建立。两亲本基因组建立的纤层相关结构域（LAD）具有不同特征，在8细胞期后趋同，LAD的建立与DNA 复制无关，但可能依赖H3K4甲基化的重塑。这一结果提示早期LAD形成先于拓扑相关结构域形成的分步模型。[论文详细信息]

Active chromatin marks drive spatial sequestration of heterochromatin in C. elegans nuclei

活性染色质标记驱动秀丽隐杆线虫细胞核中异染色质的空间隔离

（导读MQ）本研究通过RNA干扰筛选出线虫中除CEC-4外第二个染色质锚定蛋白MRG-1，它与常染色质结合间接发挥作用。CBP-1/p300或ATF-8突变可挽救mrg-1 cec-4表型。过量表达CBP-1导致cec-4突变出现ATF-8依赖的异染色质易位。mrg-1敲低使异染色质中CBP-1和H3K27ac上升。提示线虫染色质的空间组织受到沉默染色质直接附着在核周以及CBP-1 / p300在常染色质中的主动滞留的调节，MRG-1对CBP-1的隔离在分化细胞中发挥主要作用。[论文详细信息]

物理学

Physics

Observation of thermal Hawking radiation and its temperature in an analogue black hole

模拟黑洞中观测霍金辐射及其温度

图片来源：Science News

（导读刘奇）黑洞和霍金辐射的熵在一个数量级因子内应与表面引力给出的温度相同，这与霍金辐射应有一个热谱产生矛盾。本研究通过改进构建的模拟黑洞，如降低磁场噪声，增加机械、热稳定性等。发现霍金辐射相关谱与热谱吻合，其温度由表面引力给出，证实了霍金理论的预测。其辐射与实际黑洞类似，处于线性弥散状态，由负能量伴模组成。[论相关报道：实验室中的“黑洞”，证实了霍金的预测？]

Cavity quantum electrodynamics with atom-like mirrors

具有类原子镜的腔量子电动力学

（导读胡琦琳）本研究通过在一维波导上精确定位作为超导量子比特的人造原子，观察到单人造原子与原子阵列的纠缠集体态之间激发的动态交互。形成的原子腔系统能达到强耦合状态。在开放波导中实现与相互作用的量子比特的强耦合，提供了一种高效合成多光子暗态的方法，为探索多体问题上利用量子发射阵列的相关耗散和无退相干子空间提供了方法。[论文详细信息]

其他

【Astronomy-天文】A massive white-dwarf merger product before final collapse

在最终坍塌前出现的巨型白矮星并合产物

（导读刘奇）引力波发射会导致双星系统并合。白矮星并合可导致热核爆炸（La型超新星）或坍塌形成中子星。本文报告了一颗光谱以发射线为主的，位于圆形中红外星云中心的热星的观测结果。其星云和恒星是由两个巨白矮星并合而成。观测结果表明超级钱德拉塞卡质量白矮星并合能避免热核爆炸产生La型超新星，并为恒星并合产生磁场提供证据。 [论文详细信息]

【Computer Science-计算机】Learning the signatures of the human grasp using a scalable tactile glove

使用可伸缩的触觉手套学习人类抓握的特征

（导读刘奇）记录和分析触觉信号有助于对触觉信息在人类抓握行为中的作用的理解。本研究使用可伸缩触觉手套和深度卷积神经网络，展示了均匀分布在手上的传感器可用来识别单个物体，估计重量，并在抓握物体时探索典型触觉模式。通过对人类触觉特征的深入研究，有助于未来假肢、机器人抓取工具和人机交互的设计。

【Chemistry-化学】Quaternary-centre-guided synthesis of complex polycyclic terpenes

季碳中心引导合成复杂多环萜烯

（导读吴娜）季碳中心在任何给定的分子中都能产生重大的化学生物影响，并使许多化学挑战成为可能。然而，由于其独特的空间位阻和构象限制，只有非常少的化学反应可以稳定得到季碳中心，有时还需要开发针对特定靶点的方法以及进行多官能团和氧化还原处理。本论文提出：刻意利用季碳中心简化下一步构建——通过速率加速或阻塞效应——实现高效、可拓展、模块化合成。[论文详细信息]

【Ecology-生态】Asia’s shrinking glaciers protect large populations from drought stress

亚洲冰川消融保护大量人口免受干旱压力

图片来源：Science News

（导读刘家甫）冰川是一种具有抗旱能力的水源，本研究表明亚洲高山地区季节性冰川融水满足该地区大部分城市和工业每年的用水需求。在干旱的夏季，融水是印度河上游，咸海和楚河/伊塞克湖河流盆地的主要水流来源，从而减少了因水资源稀缺导致的社会不稳定河冲突等风险，并当地人口与水经济的快速增长相关。此外，区域性融水在最终减少之前，预计会持续增长几十年。[论文详细信息]