Nature 一周论文导读 | 2017 年 10 月 19 日

审校 紫苏 咖喱 大头 金庄维

生物学

Biology

BRCA1–BARD1 promotes RAD51-mediated homologous DNA pairing

BRCA1-BARD1 促进 RAD51 介导的同源 DNA 配对

Weixing Zhao, Eric C. Greene, Patrick Sung, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7676/full/nature24060.html

（导读 郭怿暄）抑癌因子 BRCA1-BARD1 复合体在利用同源重组修复 DNA 双链断裂中发挥重要作用。本研究通过纯化野生型和突变型 BRCA1-BARD1，发现二者均结合 DNA，并与重组酶 RAD51 相互作用，可增强其酶活性及其介导的 DNA 连接形成。而 BRCA1-BARD1 突变造成该功能受损。这一发现为开发癌症治疗靶点提供帮助。

Abstract

Human TRPML1 channel structures in open and closed conformations

解析人类 TRPML1 通道在开放和关闭状态的结构

李晓淳（德克萨斯大学西南医学中心）, Günter Blobel等

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7676/full/nature24036.html

（导读 郭怿暄）TPRML1 是一个介导钙离子释放、维持溶酶体稳态的阳离子通道，其突变可导致严重的 IV 型粘多糖症。本研究利用冷冻电镜技术分别解析了人类 TRPML1 在关闭和开启状态的结构，并发现该通道激动剂结合位点以及通道开启后的构象改变。这一发现揭示了 TPRML 通道的调节机制，为更深入地了解 TRP 通道激活以及 IV 型粘多糖病的分子病理基础提供帮助。

Abstract

Social behaviour shapes hypothalamic neural ensemble representations of conspecific sex

社会行为塑造性别特异的下丘脑神经集成表征

David J. Anderson, Ryan Remedios, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7676/full/nature23885.html

（导读 阿金）对动物本能行为神经介导通路机制尚未清楚。本研究使用显微内窥镜观察小鼠腹内侧下丘脑（VMHvl）中雌激素受体（ESR1⁺）神经元活动，发现其控制交配与争斗的性别特异性神经集成表征由社会经验塑造，揭示脑内深层皮质下结构的可塑性和神经动态编码。

Abstract

Establishment of mouse expanded potential stem cells

建立分化潜能扩大的小鼠干细胞培养方法

刘彭涛（英国Sanger研究院）等

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7676/full/nature24052.html

图片来源：phys.org

（导读 郭怿暄） 小鼠 ES 细胞可在重新引入囊胚后为小鼠胚胎做出贡献，却无法形成胚外组织。本研究通过使用 8 细胞分裂球或直接转化小鼠 ES 或 iPS 细胞建立了分化潜能扩大的干细胞培养方法。单个这种细胞在嵌合体实验中即可同时参与胚胎和胚外组织的分化。这一培养方法为分化潜能扩大的干细胞培养应用于其他物种带来可能。

Abstract

Radically truncated MeCP2 rescues Rett syndrome-like neurological defects

被大部分删除的 MeCP2 蛋白可反转 Rett 综合征样神经缺陷

Adrian Bird, Rebekah Tillotson, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7676/full/nature24058.html

（导读 郭怿暄）位于 X 染色体上的 MeCP2 作为一个可与 DNA 及多种因子结合的枢纽对成熟神经元非常重要。该基因发生杂合突变可导致 Rett 综合征，突变集中在其甲基化 CpG 结合域和 NCoR/SMRT 结合域。本研究发现仅保留这两个结构域的 MeCP2 蛋白可以预防或反转该基因缺乏小鼠的神经症状，去除该蛋白其余大段区域小鼠表型仍接近正常。这提示这两个重要结构域具有药物开发前景。

Abstract

Cytoplasmic chromatin triggers inflammation in senescence and cancer

衰老和癌症中细胞质染色质诱导炎症反应发生

Peter D. Adams, Shelley L. Berger, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7676/full/nature24050.html

（导读 郭怿暄）细胞衰老时染色质片段会被挤出细胞核存在于细胞质中，但其功能尚不清楚。本研究发现细胞质染色质可激活 cGAS-STING 通路，使细胞出现衰老相关分泌表型，引起短期和慢性炎症反应。这一通路在癌症细胞中激活，并与促炎症基因表达相关。这提示着眼于细胞质染色质介导的通路有助于治疗与之相关的炎症问题。

Abstract

Enhanced proofreading governs CRISPR–Cas9 targeting accuracy

加强的校对功能控制 CRISPR-Cas9 的定位精度

Jennifer A. Doudna, Janice S. Chen, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7676/full/nature24268.html

图片来源：the-scientist.com

（导读 郭思瑶）酿脓链球菌中 RNA 导向的 CRISPR–Cas9 核酸酶（SpCas9）已被广泛用于基因组编辑，但其靶标识别机制和保真度提高的方法尚不清楚。科研人员发现 Cas9 的 REC3 结构域可互补性识别靶标，控制 HNH 核酸酶，从而调控整体的催化能力。科研人员据此设计了一种新的高准确度 Cas9 变体 HypaCas9，这为平衡靶标识别能力与核酸酶活性提供了新模型。

Abstract

Cryo-electron microscopy structure of the lysosomal calcium-permeable channel TRPML3

溶酶体钙渗透通道 TRPML3 的冷冻电镜结构

Gabriel C. Lander, Seok-Yong Lee, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7676/full/nature24055.html

（导读 郭怿暄）TRPMLs 是存在于晚期内体和溶酶体（LEL）的主要钙离子通道，对细胞器运输和融合十分重要。这类通道可被富集于 LEL 的低浓度信号脂质 PtdIns(3,5)P2 激活，但其它存在于细胞膜上的磷酸肌醇则起抑制作用。本研究利用冷冻电镜技术解析 TRPML3 结构，发现其独特的粘脂蛋白结构域，揭示了该结构域结合 PtdIns(3,5)P2 并使离子通道激活的机制。

Abstract

Structure of mammalian endolysosomal TRPML1 channel in nanodiscs

解析哺乳动物纳米盘中内溶酶体 TRPML1 通道的结构

姜有星, 白晓辰(德克萨斯大学西南医学中心)等

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7676/full/nature24035.html

（导读 郭怿暄）TRPML1 是广泛表达于哺乳动物细胞胞内体和溶酶体膜上的阳离子通道，其功能缺失型突变是导致 IV 型粘多糖症的直接原因。本研究解析嵌入纳米盘上小鼠 TRPML1 通道的单分子冷冻电子显微结构，发现 PtdIns(3,5)P2 结合位点、孔道开闭机制，以及该通道对于离子电荷性偏好选择的结构基础。

Abstract

物理

Physics

A parts-per-billion measurement of the antiproton magnetic moment

精度高达十亿分之一量级的反质子磁矩测量

C. Smorra, S. Ulmer, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7676/full/nature24048.html

图片来源：sci-news.com

（导读 阿金）对反质子磁矩的高精度测量能够检验电荷-宇称-时间（CPT）守恒。本研究精确测量了反质子的磁矩，其值为 -2.7928473441（42）μN（68%置信度）,精度比过去提高了 350 倍。该结果与质子磁矩高度吻合，进一步限制了 CPT 破缺效应。

Abstract

Solving a Higgs optimization problem with quantum annealing for machine learning

利用量子退火优化希格斯玻色子的信号-背景分离

Maria Spiropulu, Alex Mott, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7676/full/nature24047.html

（导读 阿金）机器学习方法帮助在研究人员在复杂背景中发现希格斯玻色子，但用于分离信号和背景的分类器往往会产生各种错误。本研究使用“量子退火”技术来优化希格斯信号分离的机器学习。研究人员基于希格斯衰变光子的运动学观测值构建一组弱分类器，进而构建强分类器。相比传统的机器学习方法，新的分类器系统简单、稳定，物理意义更加明确。有望得到更加广泛的应用。

Abstract

Ion sieving in graphene oxide membranes via cationic control of interlayer spacing

氧化石墨烯膜通过阳离子控制层间距实现离子筛分

吴明红（上海大学）, 方海平(中国科学院上海应用物理研究所), 金万勤(南京工业大学)等

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7676/full/nature24044.html

（导读 阿金）氧化石墨烯膜可用在水溶液中进行离子、分子的筛分，但是膜层间距不固定会影响筛分性能。本研究使用 K⁺，Na⁺，Ca²⁺，Li⁺ 或 Mg²⁺ 离子表明，这些阳离子可用于精确控制氧化石墨烯膜层间距。第一性原理计算和紫外吸收光谱表明，最稳定的阳离子吸附位置是氧化物基团和芳环共存的区域。

Abstract

其他

【Computer Science-计算机】

Mastering the game of Go without human knowledge

AlphaGo Zero：自学成才的围棋大师

David Silver, Julian Schrittwieser, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7676/full/nature24270.html

图片来源：techxplore.com

（导读 郭思瑶）人工智能的长期目标就是研究出一套算法，使得机器能够通过自主学习而精通极具挑战性的领域。第一个战胜世界围棋冠军的程序 AlphaGo 是通过学习人类专家下棋的数据和自我博弈来进行决策练习。本研究创建了一种新的程序 AlphaGo Zero，它仅依靠自我强化学习而不依赖人类的知识。AlphaGo Zero 使用单个神经网络实现了无师自通，以 100-0 击败了之前的 AlphaGo。

Abstract

【Materials-材料】Organic long persistent luminescence

长时间持续发光的有机材料

Ryota Kabe and Chihaya Adachi

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7676/full/nature24010.html

（导读 阿金）大部分商用长余辉发光（LPL）材料的制造基于无机系统，需要稀有元素以及 1000 摄氏度以上的高温。本研究使用两种简单的有机分子制成了 OLPL 系统。该系统可过被标准白色 LED 光源激发，室温下发光时间超过一小时，未来有望用于柔性涂料、生物标记等领域。

Abstract

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