Nature 一周论文导读 | 06 OCT 2016 | 自由微信

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Nature 一周论文导读 | 06 OCT 2016

2016-10-16 科研圈

Volume 538 Number 7623

审校：魏若妍史静雯吴倩杨柳

结构生物学Structural Biology

Structural insight into the role of the Ton complex in energy transduction

结构角度分析Ton复合物在能量传导中的作用

Hervé Celia, Nicholas Noinaj, Stanislav D. Zakharov, Enrica Bordignon, Istvan Botos, Monica Santamaria, Travis J. Barnard, William A. Cramer, Roland Lloubes, Susan K. Buchanan

http://www.nature.com/nature/journal/v538/n7623/full/nature19757.html

（导读雷文茜）革兰氏阴性菌中内外膜之间的营养物质与能量传递与一种被称作Ton复合物的蛋白质关系密切。本研究运用X射线技术、电子显微镜和双电子共振光谱等分析了Ton复合物的结构，发现Ton亚复合物可以形成pH敏感阳离子选择性通道，为了解其利用质子力产生能量提供了思路。

Abstract

X-ray structures define human P2X3 receptor gating cycle and antagonist action

X射线结构定义人类P2X3受体门控周期和拮抗作用

Steven E. Mansoor, Wei Lü, Wout Oosterheert, Mrinal Shekhar, Emad Tajkhorshid & Eric Gouaux

http://www.nature.com/nature/journal/v538/n7623/full/nature19367.html

（导读雷文茜） P2X受体是一种在心血管系统、神经系统和免疫系统中重要的非选择性阳离子通道，本研究报道了P2X在四种状态下的X射线晶体结构，揭示了“细胞质帽（cytoplasmic cap）”在开放状态中的作用以及竞争性拮抗因子TNP-ATP and A-317491的作用机理，为理解该受体的门控周期和药物开发提供基础。

Abstract

神经生物学Neuroscience

A cross-modal genetic framework for the development and plasticity of sensory pathways

感觉通路发育和可塑性的跨通道遗传框架

Laura Frangeul, Gabrielle Pouchelon, Ludovic Telley, Sandrine Lefort, Christian Luscher & Denis Jabaudon

http://www.nature.com/nature/journal/v538/n7623/full/nature19770.html

图片来源：Nature

（导读李骏）不同感觉通道的输入信号由新皮质的不同区域处理，而各类感觉通道的信息处理都遵循皮层-丘脑-皮层环路的规律。本研究发现，小鼠的不同感觉（躯体感觉、视觉、听觉）通路的丘脑初阶和高阶核团分别具有基因同源性，且初级核团的转录情况和连接度会受到外周输入信号的调控，即感觉通路的构造和可塑性依赖于外周输入的信号。

Abstract

Autocrine BDNF–TrkB signalling within a single dendritic spine

单一树突棘内自分泌BDNF-TrkB的信号传递

Stephen C. Harward, Nathan G. Hedrick, Charles E. Hall, Paula Parra-Bueno, Teresa A. Milner, Enhui Pan, Tal Laviv, Barbara L. Hempstead, Ryohei Yasuda & James O. McNamara

http://www.nature.com/nature/journal/v538/n7623/full/nature19766.html

（导读董堃）脑源性神经营养因子（BDNF）及其受体TrkB对于多种形式的神经元可塑性都十分重要。本文使用了基于荧光共振能量转移的感受器和双光子活体成像显微镜来观察小鼠海马区CA1锥体神经元中TrkB在单树突棘中的活动。本文揭示了受刺激树突棘通过释放BDNF活化同一树突棘TrkB受体的信号通路，对研究结构和功能可塑性具有重要意义。

Abstract

Rho GTPase complementation underlies BDNF-dependent homo- and heterosynaptic plasticity

Rho GTPase互补是BDNF依赖的同源性和异源性突触可塑性的基础

Nathan G. Hedrick, Stephen C. Harward, Charles E. Hall, Hideji Murakoshi, James O. McNamara & Ryohei Yasuda

http://www.nature.com/nature/journal/v538/n7623/full/nature19784.html

（导读木槿） Rho GTPase蛋白Rac1、RhoA及Cdc42参与调控树突棘的肌动蛋白细胞骨架，进而控制棘状突起结构及功能的可塑性，产生学习和记忆。本文在此构建了小鼠树突棘长时程增强效应（structural long-term potentiation ，sLTP）模型，发现Rac1、RhoA和Cdc42的同时协调激活，可引起BDNF信号通路依赖的同源性突触和周围异源性突触的sLTP，为同源性突触和异源性突触的可塑性提供统一的理论基础。

Abstract

生物医学Biomedical Science

The lipolysis pathway sustains normal and transformed stem cells in adult Drosophila

脂肪分解途径维持成年果蝇的正常及癌变干细胞存活

Shree Ram Singh, Xiankun Zeng, Jiangsha Zhao, Ying Liu, Gerald Hou, Hanhan Liu & Steven X. Hou

http://www.nature.com/nature/journal/v538/n7623/full/nature19788.html

（导读陈月欣）癌症干细胞（cancer stem cells, CSCs）不仅与癌症的潜伏、复发以及致死息息相关，还可以在细胞毒性环境中存活下来。本研究报道了敲除COPI-Arf1 （coat protein complex I-Arf79F）对于成年果蝇消化系统中正常及癌变干细胞的选择性致死作用：COPI-Arf1敲除减弱了干细胞的脂肪分解途径，减少其能量摄取，而不影响已分化细胞。本研究为癌症的治疗提供了新思路。

Abstract

XPO1-dependent nuclear export is a druggable vulnerability in KRAS-mutant lung cancer

XPO1依赖核出口为开发用于治疗KRAS突变肺癌的药物打开突破口

Jimi Kim, Elizabeth McMillan, Hyun Seok Kim … Pier Paolo Scaglioni & Michael A. White

http://www.nature.com/nature/journal/v538/n7623/full/nature19771.html

（导读董堃）很多最致命的癌症中都有原癌基因KRAS蛋白的参与，同时也常在病人样本中检测到体细胞KRAS等位基因的突变，故抑制KRAS活性的药物充满前景，但是由于由KRAS引起的癌症个体特异性大，药物研发受阻。本文发现对于核出口受体XPO1进行药物干扰能与KRAS基因产生合成致死作用。这些发现表明使用适当的XPO1抑制剂可能会使一大群接受精准医疗的肺癌患者受益。

Abstract

生物化学Biochemistry

Acetylation-regulated interaction between p53 and SET reveals a widespread regulatory mode

乙酰化调节p53和SET之间的相互作用，揭示了一个普遍的监管模式

Donglai Wang, Ning Kon, Gorka Lasso, Le Jiang, Wenchuan Leng, Wei-Guo Zhu, Jun Qin, Barry Honig & Wei Gu（顾伟，哥伦比亚大学）

http://www.nature.com/nature/journal/v538/n7623/full/nature19759.html

图片来源：Nature

（导读陈月欣）赖氨酸的乙酰化是蛋白质修饰的主要手段之一，p53蛋白的C端乙酰化就是其中一例。本研究揭示了p53的C端乙酰化对于调节p53和SET蛋白结合所起的作用，且该机理可能普遍适用，即包含酸性结构域的蛋白可以乙酰化依赖的方式识别非乙酰化的p53蛋白或其它蛋白。

Abstract

Accessory subunits are integral for assembly and function of human mitochondrial complex I

辅助亚基对于人类线粒体复合物I的整体组装和功能是必须的

David A. Stroud, Elliot E. Surgenor, Luke E. Formosa, Boris Reljic, Ann E. Frazier, Marris G. Dibley, Laura D. Osellame, Tegan Stait, Traude H. Beilharz, David R. Thorburn, Agus Salim & Michael T. Ryan

http://www.nature.com/nature/journal/v538/n7623/full/nature19754.html

（导读张志伟）复合物I（NADH泛醌氧化还原酶）是线粒体呼吸链的第一个酶，它的功能紊乱与线粒体疾病、帕金森、衰老有关。本文结合基因编辑技术和蛋白质组学，研究了复合物I中26个附属亚基的功能，并为研究超大多亚基复合物在细胞水平的功能提供了重要的工具。

Abstract

古人类学Paleoanthropology

Late Pleistocene climate drivers of early human migration

早期人类迁徙的晚更新世气候驱动

Axel Timmermann & Tobias Friedrich

http://www.nature.com/nature/journal/v538/n7623/full/nature19365.html

（导读吴倩）根据化石和古人类数据，有假说指出晚期智人（Homo sapiens）在距今5到12万年间大批迁出非洲进入欧洲的活动与气候变化相关。包含了对气候和海平面变化估测的人类扩散模型显示，在过去12.5万年间有4次人类大迁徙事件。该结果与古人类和化石数据一致，并证实了地球轨道变动引起的全球气候变化是塑造晚更新世全球人类分布的关键。

Abstract

天文学Astronomy

High-molecular-weight organic matter in the particles of comet 67P/Churyumov–Gerasimenko

67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星颗粒中的大分子量的有机物

Nicolas Fray, Anaïs Bardyn, Hervé Cottin…Jochen Kissel & Martin Hilchenbach

http://www.nature.com/nature/journal/v538/n7623/full/nature19320.html

（导读刘小鸥）目前人们对彗星尘埃的碳质固体仍了解甚少。本研究报告了67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星（67P/Churyumov–Gerasimenko）的尘埃颗粒中固体有机物的原位探测结果，推断彗星碳质有机物可能与陨石不可溶有机物同源，但前者在并入彗星后产生较小改变。

Abstract

物理学Physics

Nodal-chain metals

结链金属

Tomáš Bzdušek, QuanSheng Wu, Andreas Rüegg, Manfred Sigrist & Alexey A. Soluyanov

http://www.nature.com/nature/journal/v538/n7623/full/nature19099.html

（导读宋伊梦）固体能带理论是凝聚态物理学中最成功的理论，包括对费米子准粒子进行拓扑表征。然而，固体中可能的准粒子尚未被完全发现。本研究预测了金属中可能存在的一种新的费米子激发。这种激发沿导带和价带形成了一个结链（动量空间中连接在一起的循环链）。我们预测这种结链费米子的存在将导致材料磁运输性质异常，这与其他激发态的影响大为不同。

Abstract

材料科学Material Science

Surface patterning of nanoparticles with polymer patches

具有聚合物补丁的纳米颗粒表面图案化

Rachelle M. Choueiri, Elizabeth Galati, Héloïse Thérien-Aubin, Anna Klinkova, Egor M. Larin, Ana Querejeta-Fernández, Lili Han, Huolin L. Xin, Oleg Gang, Ekaterina B. Zhulina, Michael Rubinstein & Eugenia Kumacheva

http://www.nature.com/nature/journal/v538/n7623/full/nature19089.html

溶液辅助法实现胶体粒子表面图案化的合成机理图图片来源：Nature

（导读宋伊梦）目前，具有化学或拓扑学区别表面区域的胶体颗粒表面图案引起了研究者强烈的研究兴趣。虽然在微米和亚微米尺度生成补丁式胶体颗粒已经非常高效，但在无机纳米尺度仍难以实现。本研究采用了热力学驱动高分子配体分离的方法，实现了胶体纳米颗粒表面图案化。这些补丁式纳米胶体将可能应用于基础研究、纳米材料自组装、医疗诊断、传感和胶体稳定性等领域。

Abstract

化学Chemistry

Cobalt carbide nanoprisms for direct production of lower olefins from syngas

应用于合成气转化为低碳烯烃的碳化钴纳米棱柱

Liangshu Zhong（钟良枢，中科院上海高等研究院）, Fei Yu, Yunlei An, Yonghui Zhao, Yuhan Sun, Zhengjia Li, Tiejun Lin, Yanjun Lin, Xingzhen Qi, Yuanyuan Dai, Lin Gu, Jinsong Hu, Shifeng Jin, Qun Shen & Hui Wang

http://www.nature.com/nature/journal/v538/n7623/full/nature19786.html

（导读卓思琪）低碳烯烃在化学工业中应用广泛，通常由高温或催化裂解一系列烃原料而成。随着石油资源的日益短缺，寻找其他生产低碳烯烃的代替原料迫在眉睫。费托合成能使用合成气反应得到低碳烯，但C2-C4产率较低。本研究利用碳化钴纳米棱柱对反应进行催化，提高了反应对低碳烯的选择性，为低碳烯的合成提供了新的催化系统。

Abstract

地球科学Earth Science

Upward revision of global fossil fuel methane emissions based on isotope database

同位素数据库对全球化石燃料甲烷排放量的向上修正

Stefan Schwietzke, Owen A. Sherwood, Lori M. P. Bruhwiler, John B. Miller, Giuseppe Etiope, Edward J. Dlugokencky, Sylvia Englund Michel, Victoria A. Arling, Bruce H. Vaughn, James W. C. White & Pieter P. Tans

http://www.nature.com/nature/journal/v538/n7623/full/nature19797.html

（导读卓思琪）甲烷是全球第二大的人造温室气体，通常认为有15%~22%的甲烷排放是由化石燃料工业所贡献。本文中，研究者通过全球甲烷及甲烷碳同位素的长期记录，重新评估了甲烷的排放。结果显示，化石燃料排放的甲烷量比当下估算的多了60%~110%，且不随时间推移而增加。该发现表明，通过控制化石燃料工业来减缓温室效应有着巨大的发展空间。

Abstract

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