Nature 一周论文导读 | 2017 年 10 月 12 日

审校 咖喱 大头 紫苏 金庄维

生物学

Biology

【封面故事】Genetic effects on gene expression across human tissues

人体不同组织中的基因表达表征

Alexis Battle,Christopher D. Brown, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7675/full/nature24277.html

（导读 唐诗语）基因型-组织表达（Genotype-Tissue Expression, GTEx）项目是一项探究不同个体、不同组织细胞间基因表达差异的研究。本文报道的是一个 GTEx 项目的拓展，记录了 449 个受试者的 42 种不同组织在基因型、基因表达等方面的相关数据。文章表明，这些数据有助于探明疾病引起的突变对人类基因和生化通路的影响，以及对基因调控等相关机理的研究。

Abstract

The transcription fidelity factor GreA impedes DNA break repair

转录保真因子 GreA 抑制 DNA 断裂修复

Christophe Herman, Priya Sivaramakrishnan, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7675/full/nature23907.html

图片来源：technologynetworks.com

（导读 阿金）同源重组能修复 DNA 双链断裂，即使是正在转录活跃的 DNA，但修复和转录之间的相互作用机制尚未清楚。本研究发现转录因子 GreA 可以抑制大肠杆菌中的断裂修复。深度测序大肠杆菌染色体外核分解表明 GreA 缺失时 RecBCD–RecA 途径可显著增强断裂修复。由此暗示增加的 RNA 聚合酶回溯促进重组，转录保真因子则损害基因组完整性。

Abstract

The impact of rare variation on gene expression across tissues

罕见变异对组织基因表达的影响

Alexis Battle, Stephen B. Montgomery, et al

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7675/full/nature24267.html

（导读 郭思瑶）罕见基因变异可导致人类疾病，非编码区罕见变异在组织中的作用尚不清楚。本研究鉴定了 44 个人类组织中的基因表达异常值，并结合全基因组和多组织 RNA 测序数据，发现 58% 的基因过低表达和 28% 的过高表达异常值附近存在保守罕见突变，并建立了 RIVER 模型来预测罕见突变的调节作用。这对罕见突变的诠释有重要作用。

Abstract

Landscape of X chromosome inactivation across human tissues

人体各组织中 X 染色体失活景观

Taru Tukiainen, Daniel G. MacArthur, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7675/full/nature24265.html

（导读 郭怿暄）X 染色体失活（XCI）使哺乳动物雌性细胞中一条 X 染色体转录沉默以平衡两性 X 染色体的基因表达水平。本研究整合超过 449 个个体、29 种组织，超过 5500 份转录组资料和 940 份单细胞转录组，结合基因组测序数据对 XCI 进行了系统性研究。发现在整体一致抑制的基础上，有部分细胞 XCI 不完全，部分基因逃逸 XCI，部分组织、个体及细胞间存在 XCI 异质性。

Abstract

Dynamic landscape and regulation of RNA editing in mammals

哺乳动物 RNA 编辑的动态图景和调控

Meng How Tan, Jin Billy Li, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7675/full/nature24041.html

（导读 郭思瑶）由腺苷到肌苷（A-to-I）的转变是由 ADAR 酶介导的一种保守RNA编辑手段。但大部分编辑位点及它们是如何被调节的尚不清楚。研究人员通过分析 8551 个人类样品发现 ADAR1 主要编辑重复性位点，ADAR2 主要编辑非重复性位点，而 ADAR3 则充当抑制编辑的角色。AIMP2 等潜在编辑调控子通过降解 ADAR 蛋白来实行调控。这对 A-to-I 的编辑调节机制的研究有重要意义。

Abstract

Non-homeostatic body weight regulation through a brainstem-restricted receptor for GDF15

GDF15 脑干限制性受体是非稳态体重调控的关键因子

Jer-Yuan Hsu, Bernard B. Allan, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7675/full/nature24042.html

图片来源：medicalxpress.com

（导读 阿金）在非稳态环境中动物下丘脑外的大脑区域会被激活来控制体重，但其外周信号和脑局部受体特征尚未清楚。本研究将小鼠大脑中胶质细胞产生的 α 样神经营养因子受体（GFRAL）鉴定为生长和分化因子 GDF15 的脑干限制性受体。GDF15 激活脑干中的 GFRAL 表达神经元，进而激活调节体重的“紧急神经回路”。此通路有望为体重相关疾病的药物开发提供线索。

Abstract

Hippo pathway deficiency reverses systolic heart failure after infarction

Hippo 通路缺失逆转梗死后收缩期心力衰竭

James F. Martin, John P. Leach, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7675/full/nature24045.html

（导读 陈月欣）哺乳动物的心脏一旦受损便无法再生，心肌的再生能力与 Hippo 通路有很大关联。本研究发现，在因心肌缺血导致心梗的情况下，剔除 Hippo 通路中的 Salvador 可促使疤痕组织再生并改善心功能。进一步研究发现，心脏修复依赖于 Park2 等与增殖和应激有关基因表达的增强。

Abstract

TORC1 organized in inhibited domains (TOROIDs) regulate TORC1 activity

TORC1 排列的抑制结构域（TOROIDs）调节 TORC1 活性

Robbie Loewith, Manoël Prouteau, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7675/full/nature24021.html

（导读 郭怿暄）TOR 是真核细胞中负责生长代谢的重要丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，存在于 TROC1 和 TORC2 复合体中，GTPases 对TORC1 的调节发挥重要作用。本研究发现葡萄糖剥夺可诱发芽殖酵母中出现 Rag GTPase 依赖的 TORC1 重分布，TORC1 多聚化呈现中空螺旋状，造成活性位点的空间咬合，形成 TORC1 排列抑制结构域（TOROID），进而导致 TORC1 失活。这一发现揭示了 Rag GTPases 调节 TORC1 活性的全新机制。

Abstract

Cancer drug addiction is relayed by an ERK2-dependent phenotype switch

癌症药物成瘾由 ERK2 依赖的表型转换传递

Daniel S. Peeper, Xiangjun Kong, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7675/full/nature24037.html

图片来源：scoop.it

（导读 陈月欣） 实验室和临床观察表明肿瘤细胞可能会对其已经产生抵抗的药物形成依赖性，但是其中的机制尚不明确。本研究通过对黑色素瘤细胞进行基因敲除发现，干扰一条与 ERK2、JUNB 和 FRA1 有关的通路会使癌细胞在中断治疗后存活；成瘾细胞断药后的死亡则由特定的 ERK2 依赖的表型转换引发。该发现可能对治疗策略的改变和提高临床效果有指导意义。

Abstract

A viral Sm-class RNA base-pairs with mRNAs and recruits microRNAs to inhibit apoptosis

一种病毒 Sm 型 RNA 与 mRNA 碱基配对并募集 miRNAs 来抑制细胞凋亡

Carlos Gorbea, Tim Mosbruger and Demián Cazalla

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7675/full/nature24034.html

（导读 郭怿暄）松鼠猴疱疹病毒是一种可导致白血病和淋巴瘤，潜伏于新世界灵长类 T 细胞中的 γ 疱疹病毒，在感染细胞中表达 7 种与 Sm 蛋白结合的小核尿嘌呤富集的非编码 RNAs（HSURs）。本研究通过胞内补骨脂素介导的 RNA-RNA 交联结合高通量测序发现 HSUR2 通过募集并与 miR-142-3p 和 miR-16 碱基配对，来抑制包含编码视网膜母细胞瘤和 p53 及细胞凋亡通路相关因子的 mRNA 靶点表达，从而抑制细胞凋亡。

Abstract

RNA targeting with CRISPR–Cas13

用 CRISPR-Cas13 靶向 RNA

张锋, Omar O. Abudayyeh等

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7675/full/nature24049.html

（导读 郭思瑶）操纵 RNA 的分子手段还十分有限。科学家发现 Cas13a 酶（之前称作 C2c2）能够特异性地结合哺乳动物细胞中的内源性 RNA 并降低其水平。他们在鉴定出细菌 Leptotrichia wadei 中的 Cas13a 最高效，其能在哺乳动物和植物细胞中表达来靶定敲降的 RNA，效果与 RNA 干扰技术不相上下。这表明 CRISPR–Cas13a 可作为哺乳动物细胞内 RNA 研究的有效手段。

Abstract

材料

Materials

Light-field-driven currents in graphene

石墨烯中的光场驱动型电流

Takuya Higuchi, Peter Hommelhoff, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7675/full/nature23900.html

图片来源：phys.org

（导读 阿金）在窄带隙系统或导体中利用强电磁光场控制电子还缺乏研究。本研究利用激光脉冲在单层石墨烯中生成电流，该电流对脉冲的光学载波形敏感，同时在强电磁场中受光子亚循环 Landau-Zener-Stuckelberg 干涉调控，精确度达阿秒尺度。该成果为建立光场驱动型皮赫电子学奠定基础。

Abstract

Layer-by-layer assembly of two-dimensional materials into wafer-scale heterostructures

将二维材料逐层组装成晶片级异质结构

Jiwoong Park, Kibum Kang, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7675/full/nature23905.html

（导读 阿金）逐层组装可制造在原子级别厚度上的高性能半导体薄膜，但目前还没有保持这些构件固有属性的大规模组装方法。本实验在真空下进行二维结构单元层叠组装，制造出大规模异质结构晶片级半导体膜，可拆卸、可中断，兼容水和塑料表面，可与光学和机械系统集成。

Abstract

Patchy particles made by colloidal fusion

胶体纳米颗粒表面图案化

Stefano Sacanna, Zhe Gong, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7675/full/nature23901.html

（导读 阿金）胶体颗粒的表面图案化可为自组装路径提供方向性信息，但其制作仍然是个挑战。本研究报道胶体融合方法：根据配位动力学和润湿作用力，组装出一个复合的液-固型团簇，在塑化剂下变为具有特定表面图案的球形胶体颗粒，并实现计算机设计再高保真合成合成。

Abstract

其他

【Engineering-工程】Pumping liquid metal at high temperatures up to 1,673 kelvin

陶瓷泵可在 1673 开尔文高温下运输熔融金属

A. Henry, C. Amy, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7675/full/nature24054.html

（导读 马欢）热能是发电和许多工业过程的基础，由于热能转化为其他形式能量的效率高，它在高温下尤其有用。然而，在极高温下（超过 1300 开尔文），热能的运输，储存和转换尚未实现。本文作者设计并制造了一种陶瓷机械泵，实现了 1473〜1673 开尔文的高温下连续循环熔融锡。该设计可以用于热能存储和运输，电力生产以及化学或材料加工。

Abstract

【Astronomy-天文】The size, shape, density and ring of the dwarf planet Haumea from a stellar occultation

矮行星妊神星的大小，形状，密度和星环系统

J. L. Ortiz, P. Santos-Sanz, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7675/full/nature24051.html

图片来源：science.sciencemag.org

（导读 阿金）妊神星（Haumea）是一颗细长并快速自转的天体，但其大小，形状，反照率和密度均难以确定。本研究综合来自多个地球观测站的观测报告，确定了妊神星的信息：密度最高达每立方米 1885 千克，形状为椭圆体，反照率为 0.51，并且没有大气层。但它拥有一个半径为 2287 千米、宽度为 70 千米的环系统，与其赤道处在同一平面。

Abstract

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