Nature 一周论文导读 | 2018 年 5 月 24 日

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Nature 一周论文导读 | 2018 年 5 月 24 日

2018 年 5 月 27 日 科研圈

审校大头小勺邓卓

生物学

Biology

137 ancient human genomes from across the Eurasian steppes

来自欧亚大草原的137名古代人类的基因组

Eske Willerslev, Peter de Barros Damgaard, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0094-2

图片来源：nature.com

（导读阿金）千百年来，欧亚大草原一直是人口迁徙和文化交流中心。本研究为了解青铜时代大迁移之后该地区的人口历史，对137名古代人类基因组做了测序，时间跨度约4000年。发现从铁器时代起统治草原的古西提人历经民族融合，其人口组成从青铜时代晚期印欧语系的西欧牧民逐渐过渡到如今的东亚突厥语系民族。

Abstract

Diverse reprogramming codes for neuronal identity

决定神经元细胞类型的多样重编程密码

Kristin K. Baldwin, Rachel Tsunemoto, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0103-5

（导读郭怿暄）神经元的转录程序使其在发育过程中产生多种神经细胞类型，一过性的表达特定转录因子还可以使非神经细胞拥有神经元特征。本研究发现76对转录因子可诱导小鼠成纤维细胞分化为具有神经元特征的细胞（iN细胞），从中定义了具有细胞自主性的核心神经元特征。iN细胞呈现出多样性和独特的转录特征。本研究为发展特定基因表达的神经元重编程提供有效手段。

Abstract

Catalytic activation of β-arrestin by GPCRs

GPCR 催化 β-抑制蛋白的活化

Mark von Zastrow, Kelsie Eichel, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0079-1

（导读陈月欣）β-抑制蛋白是G蛋白耦合受体（GPCR）的重要调节及传导蛋白。β-抑制蛋白的活化一直以来被认为需要GPCR的磷酸化尾部。本研究发现另一种活化机制：GPCR内核部分可改变β-抑制蛋白内部的电子网，使β-抑制蛋白积聚于网格蛋白包被的内吞结构（CCS）中，进而激活胞内ERK。

Abstract

Reconstitution reveals motor activation for intraflagellar transport

重建复合体揭示马达蛋白激活的纤毛内运输机制

Mohamed A. A. Mohamed, Willi L. Stepp and Zeynep Ökten

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0105-3

（导读陈月欣）人体细胞的纤毛种类与功能多样，纤毛基因突变可导致多种疾病。而在秀丽隐杆线虫中，感觉纤毛的功能多样性可追溯到驱动蛋白2纤毛内运输（IFT）的分化调控。本研究通过重建IFT复合体，揭示了马达蛋白的募集和工作机理，使得从分子层面上调控IFT成为可能。

Abstract

Ancient hepatitis B viruses from the Bronze Age to the Medieval period

从青铜时代到中世纪时期的古代乙型肝炎病毒

Eske Willerslev, Barbara Mühlemann, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0097-z

图片来源：theatlantic.com

（导读陈月欣）乙型肝炎病毒（HBV）是肝炎的主要病因之一。HBV 的演化历史及其与人类历史的联系尚不明确。我们通过研究12种古代及中世纪 HBV基因组发现，HBV 的演化树最早可追溯到 8600-20900 年前。另外，通过对比 HBV 现代与古代基因型的分布发现，HBV 亚型的时空分布与青铜及铁器时代人类迁徙路线相吻合。

Abstract

Genome sequence of the progenitor of wheat A subgenome Triticum urartu

小麦A亚基因组小麦祖先的基因组序列

凌宏清（中国科学院遗传与发育生物学研究所）, 梁承志等

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0108-0

（导读陈月欣）双倍体乌拉尔图小麦是 A亚基因组四倍体和六倍体小麦的祖先。本研究通过结合细菌人工染色体测序，单分子实时全基因组鸟枪法测序，关联序列和光学图谱等方法，制作出了高质量的乌拉尔图小麦基因组序列，并在此序列的基础上提出了乌拉尔图小麦染色体演化模型。

Abstract

An exclusive metabolic niche enables strain engraftment in the gut microbiota

一个独特的代谢微环境能使外来菌株在肠道微生物群中定植

Justin L. Sonnenburg, Elizabeth Stanley Shepherd, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0092-4

（导读郭思瑶）人体肠道菌群对人体健康有着重要影响，但外源菌株在肠道内的定植情况常常不可预料。为了研究菌群定植的影响因素，我们通过给小鼠提供紫菜多糖（porphyran）和可代谢 porphyran 的外源拟杆菌创造了独特的代谢微环境，发现紫菜多糖的数量可有效调节肠道中的微生物水平，这有利于肠道的精准治疗研究。

Abstract

Control of cardiac jelly dynamics by NOTCH1 and NRG1 defines the building plan for trabeculation

由NOTCH1和NRG1调控的心脏胶冻动力学定义了小梁的构造方案

Gonzalo del Monte-Nieto, Richard P. Harvey, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0110-6

（导读陈月欣）脊椎动物的心室小梁由心肌细胞组成的海绵状网络发育而成，对于心脏发育和机能至关重要，但其发育的早期分子调节机制尚不明确。本研究整合了心内膜和心肌细胞行为和胞外基质（ECM）重塑提出了小梁发育模型，我们发现 NOTCH1 促进 ECM 降解和推动小梁单元化，而NRG1 则促进心肌 ECM 合成控制小梁的重组和生长，为研究先天性心脏病病理提供了新思路。

Abstract

Vms1 and ANKZF1 peptidyl-tRNA hydrolases release nascent chains from stalled ribosomes

Vms1和ANKZF1 肽基-tRNA水解酶从停滞的核糖体释放新生肽链

Raymond J. Deshaies, L. Aravind, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0022-5

（导读阿金）由于 mRNA 或者新生肽链序列的结构元素，核糖体会停滞下来。停滞的核糖体被分裂为 40S 和 60S 亚基，但 60S 会保留肽基-tRNA的新生肽链。目前尚未清楚泛素化的新生肽链中 tRNA 的水解机制。本研究展示 Cdc48 衔接子 Vms1 是一种肽基-tRNA水解酶，其活性依赖于保守的谷氨酰胺。演化分析表明酵母 Vms1 是真核释放因子1同源系物分支的基本组成。

Abstract

Molecular mechanism of GPCR-mediated arrestin activation

GPCR 介导的视紫红质抑制蛋白激活的分子机制

Martha E. Sommer, Ron O. Dror, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0077-3

（导读郭怿暄）通过作用于 G蛋白偶联受体选择性激活或阻断视紫红质抑制蛋白（arrestin）是当前药物设计的热门靶点，但结构机制尚不清楚。本研究发现受体的跨膜核心及细胞质尾巴结合于 arrestin 表面的不同部位，可分别使其激活。受体核心主要通过胞内环与 arrestin 主体相互作用介导 arrestin 构象改变。没有受体时 arrestin 在 C末端脱离状态下常呈现激活构型。这一发现为功能选择性药物设计提供结构基础。

Abstract

物理学

Physics

The pressure distribution inside the proton

质子内部的压力分布

V. D. Burkert, L. Elouadrhiri and F. X. Girod

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0060-z

图片来源：DOE’s Jefferson Lab

（导读阿金）质子内部夸克禁闭（quark confinement）的起源一直是现代粒子物理和核物理的首要问题。本研究测量了质子内夸克承受的压力分布，发现距离质子中心约 0.6飞米附近有强大斥压强，而平均峰值压强则为10³⁵

帕斯卡，远超宇宙中中子星核心压强。该研究为未来研究质子、中子与核子的基本引力属性开辟新道路。

Abstract

Overcoming the rate–distance limit of quantum key distribution without quantum repeaters

克服没有量子中继器的量子密钥分发比特率 - 距离限制

M. Lucamarini, Z. L. Yuan, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0066-6

（导读胡琦琳）量子密钥分发（QKD）要克服比特率-距离的限制，目前没有量子中继器还很难实现。本研究提出一种不使用量子中继器实现 QKD 的替代方法：在相隔很远的两地生成数对随机相位光场，之后在中央测量站组合。结果表明该方法可有效提取量子密钥。既能克服上述限制，又能极大扩展安全量子通信的范围。

Abstract

Dynamic band-structure tuning of graphene moiré superlattices with pressure

利用压强对石墨烯莫尔超晶格的能带结构进行动态调谐

Cory R. Dean, Matthew Yankowitz, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0107-1

（导读阿金）结合多种范得华晶体组装成的异质结构可用来设计各种电子器件，而其中的关键因素是夹层耦合强度。本研究实现了使用静水压力来谐调范得华异质结构夹层的分离。将石墨烯封装入氮化硼并对齐于其中的某一封装夹层，观察到压强与摩尔超晶格诱导的带隙呈超线性的依赖关系。研究结果为范得华异质结构的动态能带结构工程技术提供新思路。

Abstract

其他

【Astronomy-天文】The onset of star formation 250 million years after the Big Bang

大爆炸发生2.5亿年后，恒星开始形成

Takuya Hashimoto, Nicolas Laporte, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0117-z

（导读雷鸣）本研究对具有引力透镜效应的星系 MACS1149-JD1 进行光谱观测，确认该星系年龄不到宇宙年龄的4%，并在红移9.1096 处发现双电离氧发射谱线，射源位于红移15处，说明大爆炸后2.5亿年开始有恒星形成。结果表明，未来我们有望通过光学望远镜观测早期恒星的形成过程。

Abstract

【Materials-材料】Thickness-independent capacitance of vertically aligned liquid-crystalline MXenes

垂直排列的液晶 MXenes（二维过渡金属碳/氮化物）电容性能不受厚度影响

Shu Yang, Yury Gogotsi, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0109-z

（导读卓思琪）传统电极制造使电化学性能高度依赖活性涂层膜厚度，而垂直排列的二维薄层可避免厚度限制，但解决性能损失仍具挑战。本文报道了MXene 系列材料二维碳化钛（Ti₃C₂T _x）与膜厚度无关的电化学储能。通过机械剪切而成盘片状垂直排列的材料表现出优异性能。该组装方法可扩展应用到其他定向运输系统中。

Abstract

An unexpected and persistent increase in global emissions of ozone-depleting CFC-11

全球臭氧消耗物三氯氟甲烷排放量的意外持续增加

Stephen A. Montzka, Geoff S. Dutton, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0106-2

图片来源：NOAA

（导读卓思琪）三氯氟甲烷（CFC-11）消耗臭氧层，平流层臭氧的恢复程度决于 CFC-11 浓度的持续下降。本研究发现从2002~2012年，大气层中CFC-11 浓度的下降速率不变，2012年后则减缓了约50%。三维模型模拟证实 CFC-11 排放量增加了，但与过去的产量无关，表明2010年后有未经报告且违反《蒙特利尔协议》的 CFC 产品排入大气。

Abstract