Nature 一周论文导读 | 2018 年 1 月 17 日

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Nature 一周论文导读 | 2018 年 1 月 17 日

2019 年 1 月 27 日 科研圈

审校：小象棒冰小锅书牧咖喱访冬

制版：阿金

生物学

Biology

Structural basis of coreceptor recognition by HIV-1 envelope spike

HIV-1包膜刺突识别辅助受体的结构基础

Md Munan Shaik, Bing Chen, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0804-9

（导读过泽远）HIV-1包膜糖蛋白(Env)由三聚体(gp160)裂解为(gp120和gp41)后，与主要受体CD4和辅助受体(如趋化因子受体CCR5)相互作用，促使病毒和目标细胞膜融合。本研究报道了全长gp120、可溶性CD4和未修饰人CCR5复合体，分辨率为3.9 Å的低温电镜结构。辅助受体CCR5可能通过稳定和锚定由CD4诱导的Env构象起作用。该结果促进我们对HIV-1进入宿主细胞的理解，并对疫苗和药物研发提供新思路。

Abstract

Inner ear development in cyclostomes and evolution of the vertebrate semicircular canals

圆口鱼的内耳发育和脊椎动物半规管的演化

Shinnosuke Higuchi, Shigeru Kuratani, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0782-y

（导读阿金）有颌类脊椎动物内耳有三个半规管，圆口动物七鳃鳗有两个而盲鳗只有一个。本研究首次报道盲鳗内耳结构，展示了日本七鳃鳗和布氏黏盲鳗听囊差异，发现七鳃鳗半规管调控基因表达和发育过程类似现代有颌类，盲鳗的单一半规管为衍生性状，而冠群有颌类的侧半规管也为次生获得。

Abstract

Reverse-engineering the locomotion of a stem amniote

逆向重建羊膜动物的运动模式

John A. Nyakatura, Kamilo Melo, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0851-2

图片来源：nature.com

（导读阿金）重构灭绝古脊椎动物运动模式为古生物学研究提供新思路，有助于阐释脊椎动物演化中的重大转变。本研究定量试验了早期羊膜动物Orobates pabsti的可能步态，使用生物力学相关指标以及四种现存物种运动机制的评估，并借助机器人过滤参数空间指导Orobates动态模拟，重构出符合其足迹的可能步态。

Abstract

Subcellular transcriptomes and proteomes of developing axon projections in the cerebral cortex

大脑皮质中发育轴突投射的亚细胞转录组和蛋白质组

Alexandros Poulopoulos, Alexander J. Murphy, Jeffrey D. Macklis, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0847-y

（导读郭怿暄）位于轴突尖端的亚细胞结构“生长锥”是神经系统不同区域之间轴突投射形成的关键。本研究开发出生长锥分选和亚细胞RNA-蛋白质组分析方法，对单个生长锥的局部转录组和蛋白质组进行在体鉴定与定量分析，鉴定出了在小鼠跨半球生长锥中富集的分子，包括mTOR以及包含mTOR依赖结构域的mRNA等。该研究为系统研究神经环路形成、错配中细胞亚型以及时期特异的分子底物提供方法。

Abstract

A wireless closed-loop system for optogenetic peripheral neuromodulation

用于光遗传学外周神经调节的无线闭环系统

Robert W. Gereau IV, John A. Rogers, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0823-6

（导读刘奇）对外周骶神经进行电刺激可治疗膀胱疼痛综合征，但传统的连续刺激会导致疼痛和炎症，并且缺乏器官特异性。研究者开发了一种微型生物光电植入物，通过光刺激接口、传感器系统和控制模块，使系统能够实时分析器官状态，并以非连续刺激方式消除病理状态。研究者在大鼠模型中验证了该系统的有效性，证明该方法具有慢性稳定性和刺激特定类型细胞的潜力。

Abstract

Tissue-resident memory CD8⁺T cells promote melanoma–immune equilibrium in skin

组织驻留记忆CD8⁺T细胞促进皮肤中黑色素瘤的免疫平衡

Laura K. Mackay, Jason Waithman, Thomas Gebhardt, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0812-9

（导读王思菲）阻止抵抗免疫清除的癌细胞生长和扩散称癌症免疫平衡，但机制和时空动态仍不清楚。本研究在黑色素瘤移植小鼠中发现表皮层组织驻留记忆CD8⁺T细胞（TRM）促进长期黑色素瘤-免疫平衡。40%的小鼠表皮接种黑色素瘤细胞后长期无明显皮肤病变，其中肿瘤特异表皮CD69⁺CD103⁺TRM的产生和自发疾病控制相关，活体成像显示TRM动态监测黑色素瘤细胞。TRM缺失小鼠更易发生肿瘤。TRM有望成为未来抗癌免疫治疗的靶点。

Abstract

SETD3 is an actin histidine methyltransferase that prevents primary dystocia

SETD3：一种能够预防原发性难产的肌动蛋白组氨酸甲基化转移酶

Xiaodong Cheng, Jan E. Carette, Or Gozani, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0821-8

（导读陈欣桐）肌动蛋白73位组氨酸甲基化现象分布广泛，但其功能及催化该修饰的酶仍不明确。本文通过结构学研究、SETD3缺失小鼠对比和定量蛋白质组分析等方法确证SET结构域蛋白3（SETD3）是肌动蛋白73位组氨酸的天然甲基化转移酶，且该甲基化在子宫平滑肌收缩过程中具有重要作用。SETD3缺失导致小鼠多组织His73甲基化完全丢失，雌性小鼠出现原发性难产，后代大小显著降低。本文可作为蛋白质组氨酸甲基化是一种常见调控机制的有力证据。

Abstract

Calicivirus VP2 forms a portal-like assembly following receptor engagement

杯状病毒VP2在受体结合后形成门状组装体

Michaela J. Conley, David Bhella, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0852-1

（导读过泽远）许多病毒需要在接触细胞受体后通过内吞作用进入宿主细胞，但非包膜病毒如何逃离内吞体尚不清楚。本研究展示了未修饰的和与病毒细胞受体片段结合的猫杯状病毒近原子分辨率冷冻电镜结构，发现VP2（杯状病毒中普遍存在的衣壳蛋白）在与受体接触后会形成一个大型的12聚体门状组装体，该门状组装体可能作为通道使病毒基因组穿过内吞体膜并进入宿主细胞细胞质。该发现能帮助我们更加深入地了解杯状病毒。

Abstract

Structures of an RNA polymerase promoter melting intermediate elucidate DNA unwinding

RNA聚合酶启动子融化中间体的结构揭示DNA解旋过程

Hande Boyaci, James Chen, Rolf Jansen, Seth A. Darst and Elizabeth A. Campbell

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0840-5

（导读郭怿暄）转录起始时，RNA聚合酶（RNAP）会与启始因子结合，使启动子DNA部分解旋以形成开放式启动子复合物。本研究解析了细菌RNAP-启动子DNA复合物，包括部分融化的中间物的冷冻电镜结构，揭示了fork-loop2 和switch 2在限制DNA进入RNAP活性位点中的重要作用，解释了单链模板DNA进入复合体的结构基础。该机制可能是所有生物启动子DNA打开以启动转录的共同机制。

Abstract

物理学

Physics

The surprisingly large neutron capture cross-section of

⁸⁸Zr

⁸⁸Zr惊人的超大中子俘获截面

Jennifer A. Shusterman, Nicholas D. Scielzo, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0838-z

图片来源：Science News

（导读阿金）中子俘获截面对核科学中的许多领域非常重要。然而目前尚无放射性核⁸⁸Zr的中子诱导反应的核数据。本研究将⁸⁸Zr暴露在核反应堆强中子流中，测得其热中子俘获截面值为861,000 ± 69,000 靶，比理论预测的数值高出5个数量级。该结果表明新核科学设备的运行，使得用放射性同位素的进行更多的测量变得可行。

Abstract

Quantum Hall effect based on Weyl orbits in Cd3As2

Cd3As2中基于外尔轨道的量子霍尔效应

Cheng Zhang, Faxian Xiu, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0798-3

（导读阿金）量子霍尔效应始终是凝聚态物理中最值得研究的课题之一，并与拓扑相、强电子相关性和量子计算等领域有关联。本研究报道一个新的量子霍尔效应证据，该现象基于三维拓扑半金属Cd3As2纳米结构中的外尔轨道，通过在楔形纳米结构上展开输运实验发现量子霍尔输运强烈依赖样本材料厚度。该结构为探索量子霍尔物理学提供新途径。

Abstract

Observation of the nonlinear Hall effect under time-reversal-symmetric conditions

时间反演对称性条件下非线性霍尔效应的观测

Nuh Gedik, Pablo Jarillo-Herrero, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0807-6

（导读胡琦琳）在无外磁场的情况下产生的“反常”霍尔效应对研究量子磁体具有非常重要的价值。本研究报告了在时间反演对称性条件下，双层非磁性量子材料WTe2中电运输的非线性霍尔效应，利用这种非线性霍尔效应的形式还产生了一种在非磁性量子材料中贝瑞曲率的测量方法。

Abstract

其他

【Chemistry-化学】Photoredox catalysis using infrared light via triplet fusion upconversion

使用红外光通过三重态融合上转换进行光氧化还原催化

Daniel N. Congreve, Tomislav Rovis, Luis M. Campos,et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0835-2

（导读薛炜楠）可见光在光氧化还原催化反应体系中穿透速度慢，难以实现大规模反应；此外，反应物也会吸收可见光，限制了光催化剂的性能。本研究利用三重融合上转换的光物理过程，采用穿透能力更强的近红外光激发光氧化还原催化反应。研究证明该方法适用于各种光氧化还原催化反应。

Abstract

【Materials-材料】Damage-tolerant architected materials inspired by crystal microstructure

受晶体微观结构启发设计的耐损伤的建筑材料

Minh-Son Pham, Chen Liu, Iain Todd and Jedsada Lertthanasarn

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0850-3

（导读薛炜楠）由节点和支柱周期性排列组成的建材重量更轻,并且具有区别于传统建材的特殊性质(如负泊松比)。传统建材相同的结构单元导致的局部应力超过材料的机械强度上限会使材料崩塌，本研究借鉴晶体材料的硬化机理，模拟晶体材料的微观结构，开发出坚固耐用的建材。该研究将冶金学的硬化原理和建材相结合，设计了具有所需性能的材料。

Abstract

【Astronomy-天文】Signatures of a jet cocoon in early spectra of a supernova associated with a γ-ray burst

与早期超新星有关的伽马射线暴光谱的喷射茧特征

L. Izzo, A. de Ugarte Postigo, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0826-3

图片来源：Phys.org

（导读胡琦琳）早期超新星演化与伽马射线暴之间的关系一直难以研究。本研究报告了超新星SN 2017iuk多纪元光谱的观测，发现其与伽马射线暴GRB 171205A有关。光谱显示在超新星爆炸后的第一天以大约每秒11.5万公里的速度膨胀，并发现这个高速特性源于温和相对论热茧。超新星爆发后的三天，热茧开始主导超新星的爆发。

Abstract