Nature 一周论文导读 | 2017 年 9 月 21 日

审校 咖喱 大头 金庄维

生物学

Biology

Rabies screen reveals GPe control of cocaine-triggered plasticity

狂犬病筛查显示 GPe 控制可卡因触发的可塑性

Liqun Luo, Robert C. Malenka, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v549/n7672/full/nature23888.html

（导读 何丽莹）神经回路的变化对行为可塑性的影响通常是在先前结果的基础上对预先选定的候选回路进行研究。这次我们利用狂犬病病毒单突触追踪，无偏颇地证明了可卡因增加了 GPe（苍白球外侧核）神经元的活性，从而影响可卡因介导的行为可塑性。结果表明，以狂犬病毒示踪为基础对输入群体的无偏筛查可以识别出以前未被重视的、支持行为适应的回路元素。

Abstract

The neuropeptide NMU amplifies ILC2-driven allergic lung inflammation

神经肽 NMU 促进 ILC2 驱动的过敏性肺部炎症

Patrick R. Burkett, Monika S. Kowalczyk, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v549/n7672/full/nature24029.html

（导读 何丽莹）ILC2s 与黏膜稳态和引发过敏性哮喘的病理炎症有关。我们运用单细胞 RNA 测序对稳态或刺激后的小鼠肺部 ILCs 进行了分析，显示稳态和 IL-25 刺激后的 ILC2 表达神经肽受体 Numr1。Nmur1 的配体 NMU 在体外可以激活 ILC2s，在体内与 IL- 25 联用引发强烈的过敏性炎症。NMUR1 信号促进了炎症 ILC2 的反应，突出了神经和免疫系统的相互作用在黏膜表面过敏性炎症中的重要性。

Abstract

The Apostasia genome and the evolution of orchids

拟兰基因组和兰花的进化

刘仲健（国家兰科中心）, Yves Van de Peer等

http://www.nature.com/nature/journal/v549/n7672/full/nature23897.html

图片来源：phys.org

（导读 郭思瑶）科学家报道了深圳拟兰（Apostasia shenzhenica）的基因组草图，为推测现存兰花的祖先及其进化过程提供了宝贵参考。同时还报道了香荚兰亚科（Vanilloideae），杓兰亚科（Cypripedioideae）、兰亚科（Orchidoideae）代表的转录组数据和树兰亚科（Epidendroideae）的第三代测序结果。以上成果涵盖了兰花五种亚科，这对于理解兰花遗传机制和进化历史都有重大意义。

Abstract

cGAS senses long and HMGB/TFAM-bound U-turn DNA by forming protein–DNA ladders

cGAS 通过形成蛋白质-DNA 梯子感知与 HMGB / TFAM 结合的 U 型长 DNA

Karl-Peter Hopfner, Liudmila Andreeva, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v549/n7672/full/nature23890.html

（导读 何丽莹）环 GMP-AMP 合酶（cGAS）能识别细胞中的外来 DNA 并启动清除程序，已有研究显示 cGAS 仅能被长度超过 20bp 的 DNA 片段激活。本研究发现 cGAS 二聚体可以在 DNA 上形成梯形网格，从而感知 DNA 长度。而 HU、TFAM、HMGB1 等蛋白能结合于 DNA 并诱导 DNA 形成更倾向于结合 cGAS 的 U 型弯曲结构。该研究提出的成核-合作机制，为 cGAS 与 DNA 的选择性结合提供了解释。

Abstract

Palmitoylation-dependent activation of MC1R prevents melanomagenesis

MC1R 的棕榈酰依赖性活化可防止黑色素瘤发生

崔儒涛（美国波士顿大学医学院）等

http://www.nature.com/nature/journal/v549/n7672/full/nature23887.html

（导读 何丽莹）已知携带 MC1R 变异的个体有更高的几率患上黑色素瘤。通过激活由蛋白-酰基转移酶 ZDHHC13 介导的 MC1R 蛋白棕榈酰化，我们可以激活 MC1R 信号。该信号触发色素沉着、紫外线 B 波段诱导的类 G1 细胞周期的阻滞，并在体内外控制着衰老和黑色素瘤的发展过程。研究结果显示，MC1R 的棕榈酰化在色素沉着和防止黑色素瘤方面发挥了核心作用。

Abstract

【封面故事】Competing memories of mitogen and p53 signalling control cell-cycle entry

有丝分裂原和 p53 信号的竞争记忆控制细胞周期进入

Hee Won Yang, Tobias Meyer, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v549/n7672/full/nature23880.html

图片来源：Karine Gousset/Chiara Zurzolo/Pasteur Institute

（导读 何丽莹）细胞增殖的调控对于免疫反应、组织修复和维持人体健康是必要的。我们发现子细胞可以通过将母细胞传递的有丝分裂原诱导的 cyclinD1 mRNA 和损伤诱导的 p53 蛋白转换成 cyclin D1 和 p21 表达之间的竞争，从而控制有丝分裂后子细胞的增殖-静止决定。这是一种基于自然变异、记忆和竞争的细胞周期控制原理，它能最大限度地提高细胞群体的健康。

Abstract

Alternative evolutionary histories in the sequence space of an ancient protein

一种原始蛋白质序列进化史的其他可能

Joseph W. Thornton, Tyler N. Starr and Lora K. Picton

http://www.nature.com/nature/journal/v549/n7672/full/nature23902.html

（导读 郭怿暄）蛋白质分子序列的进化究竟是自然选择出的最佳状态还是历史事件的偶然结果尚无定论。本研究通过对一重构的原始类固醇激素受体的 DNA 结合结构域进行深度突变筛查，发现数以百计的替代蛋白序列可以通过不同的生化机制产生，并表现出与真实进化史相当的生物学功能。这一结果表明进化的结果依赖一系列复杂的随机事件。

Abstract

The cryo-electron microscopy structure of human transcription factor IIH

人类转录因子 IIH 的冷冻电镜结构

Eva Nogales, Basil J. Greber, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v549/n7672/full/nature23903.html

（导读 郭怿暄）人类转录因子IIH（TFIIH）包含多个亚基，是 RNA 聚合酶 II 参与的真核细胞转录启始必需的组成部分，也是核苷酸切除修复的重要因子。本研究通过冷冻电镜解析了 TFIIH 的结构，揭示了其核心复合体及 ATP 酶结构域的详细结构，及其核心部分与激酶亚基之间的连接方式。这一结构为了解 TFIIH 结构的动态变化及其活性的调节奠定了基础。

Abstract

神经

Neuroscience

A somatic mutation in erythro-myeloid progenitors causes neurodegenerative disease

红髓系祖细胞中的体细胞突变导致神经退行性疾病

Frederic Geissmann, Elvira Mass, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v549/n7672/full/nature23672.html

（导读 郭怿暄）神经退行性疾病的病生理机制目前我们知之甚少，治疗策略亦非常有限。本研究发现老鼠红髓系祖细胞中发生体细胞突变表达 BRAF（V600E），造成位于组织内的巨噬细胞出现克隆性扩张，并表现出严重的迟发性神经退行性疾病症状，这与 ERK 激活的变形小胶质细胞聚集相关。抑制 BRAF 可有效改善小鼠疾病模型中的神经行为学和分子生物学特征 。这一发现找到了组织细胞增多症的潜在起源细胞，并为神经退行性疾病的治疗和预防带来希望。

Abstract

Hippocampal LTP and contextual learning require surface diffusion of AMPA receptors

海马体长时程增强（LTP）和情境学习需要 AMPA 受体的表面扩散

 D. Choquet, A. C. Penn, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v549/n7672/full/nature23658.html

（导读 陈月欣）兴奋性突触传递的长时程增强（LTP）长期以来被认作是学习和记忆的分子基础之一，早期 LTP 的形成与 AMPA 受体有关但具体分子机制未知。本研究发现，干扰 AMPA 受体的表面扩散会阻碍小鼠海马体内的突触增强效果，同时也对情境学习起到抑制作用。AMPA 受体的表面扩散应为 LTP 形成的关键机制。

Abstract

化学

Chemistry

Metallic molybdenum disulfide nanosheet-based electrochemical actuators

基于金属二硫化钼（MoS2）纳米片的电化学致动器

Manish Chhowalla, Muharrem Acerce and E. Koray Akdoğan

http://www.nature.com/nature/journal/v549/n7672/full/nature23668.html

（导读 阿金）能够将电能转化为机械能的致动器可应用于电子机械系统和机器人。本研究在塑料薄膜基底上堆叠化学剥离的二维 MoS2 纳米片作为电极膜片，纳米片在电场作用下发生的动态膨胀和收缩可产生很强的机械力。该致动器可将 150 倍电极质量的物体举起，所产生的机械应力达到压电陶瓷致动器量级，可应用于高应变和高频场景。

Abstract

Stereodivergent synthesis with a programmable molecular machine

由可编程分子机器实现人的立体定向合成

David A. Leigh, Salma Kassem, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v549/n7672/full/nature23677.html

图片来源： biocinematics.com

（导读 阿金）仿照天然蛋白质复合物，人工制造出能在埃米精度下操纵单原子或活性原子团的分子机器人是较为困难的。本研究介绍了一种人工分子机器人，能在不同的活性位点之间移动不同底物，从而可编程地在某反应体系中定向合成四种可能非对映异构体产物中的任意一种。此类机器人可能在未来的化学合成和分子制造中发挥重要作用。

Abstract

其他

【Astronomy-天文】A binary main-belt comet

288P 的两重身份：双小行星与主带彗星 

Jessica Agarwal, David Jewitt, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v549/n7672/full/nature23892.html

图片来源：Phys.org

（导读 阿金）太阳系中的天体由于碰撞，或是在高速旋转下分崩离析而形成小行星。主带彗星是短时间内具有彗星行为的一种小行星。本研究报道小行星 288P(300163) 是具备主带彗星特征的双小行星系统。观测发现，288P 系统中的两颗行星相距很远，大小几乎相同，轨道偏心率高，并且拥有类似彗星的活动。

Abstract

【Physics-物理】Tunable interacting composite fermion phases in a half-filled bilayer-graphene Landau level

石墨烯结构中的可调控相互作用复合费米子相

A. F. Young, A. A. Zibrov, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v549/n7672/full/nature23893.html

（导读 阿金）非阿尔贝任意子具有编码量子信息的潜力，它可能存在于偶数分母分数量子霍尔（FQH）相中的相互作用复合费米子对中。但由于偶数分母 FQH 态能隙太小、不易调控，实验上难以进行精确探测。本研究在将双层石墨烯封装进氮化硼制备成的范德瓦尔斯异质结中，观测到了稳健的偶数分母 FQH 相，其能隙为以往的 3 倍，并能在电场调控下产生一系列相变。

Abstract

【Materials-材料】3D printing of high-strength aluminium alloys

3D 打印高强度铝合金

John H. Martin, Brennan D. Yahata, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v549/n7672/full/nature23894.html

（导读 阿金）3D 打印金属是生物医药、航空航天等多个行业的潜在突破性技术，但目前只有少数合金可以实现高质量 3D 打印。本研究将能够控制固化的纳米颗粒成核剂与 7075、6061 系列铝合金粉末混合在一起，通过选择性激光熔融技术成功实现 3D 打印，得到的铝合金无裂纹、等轴、微观结构精细，并且强度与锻造材料相当。

Abstract

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