Nature 一周论文导读 | 2017 年 10 月 26 日

审校 紫苏 咖喱 大头 金庄维

生物学

Biology

Disorder in convergent floral nanostructures enhances signalling to bees

趋同进化产生的无序花朵纳米结构可增强对蜜蜂的信号传递

Silvia Vignolini, Beverley J. Glover, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7677/full/nature24285.html

图片来源：sciencesetavenir.fr

（导读 郭怿暄）光线在周期性的纳米结构上发生干涉可产生结构性色彩，并在物种内及物种间发挥信号功能。 虽然生物中无序的结构不可避免，本研究发现绝大多数被子植物花朵的无规则纳米结构尽管解剖结构各异，但具有相同光学特性，可产生以短波为主、角度依赖的散射光线。这些通过多次独立进化而来、空间上的相对无序达到一定的有效水平，为传粉昆虫提供突出的光电子视觉信号。

Abstract

Inflammatory memory sensitizes skin epithelial stem cells to tissue damage

炎症记忆使皮肤上皮干细胞对组织损伤更加敏感

Shruti Naik, Elaine Fuchs, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7677/full/nature24271.html

（导读 郭怿暄）皮肤是身体对于各种环境伤害的第一道防线，上皮干细胞（EpSCs）负责维持这道屏障的完整。本研究发现对于急性炎症反应的延长记忆使得小鼠 EpSCs 可以在后续的组织损伤中加快皮肤屏障功能的恢复。原始刺激激活的主要应激反应基因在 EpSCs 都保持了染色体可进入性，并在二次刺激后迅速转录。其中编码炎症小体中激活因子的 Aim2 及其下游因子对这一记忆反应发挥重要作用。

Abstract

Molecular basis of USP7 inhibition by selective small-molecule inhibitors

选择性小分子抑制剂抑制 USP7 的分子基础

Andrew P. Turnbull, Stephanos Ioannidis, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7677/full/nature24451.html

（导读 郭怿暄）去泛素化酶可去除蛋白质上的泛素化修饰，抑制去泛素化酶可提高其底物蛋白的泛素化水平，促进其降解。本研究发现化合物 FT671 和 FT827 可在体外和人类细胞中高亲和性、高选择性地抑制去泛素化酶 USP7，使得其底物致癌蛋白 MDM2 的稳定性下降，进而重新激活细胞中肿瘤抑制因子 p53 及其靶向基因的转录、诱导 p21，抑制小鼠肿瘤的生长。

Abstract

Inertial picobalance reveals fast mass fluctuations in mammalian cells

惯性平衡共振器解释哺乳动物细胞中的快速质量波动

David Martínez-Martín, Daniel J. Müller, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7677/full/nature24288.html

（导读 阿金）本研究报告一种基于光学激发的微共振细胞平衡器 picobalance，它可以以毫秒时间分辨率和皮克质量灵敏度，在生理状态下测量单个或多个粘连细胞在几天内的细胞质量动态变化。利用该技术，本研究对哺乳动物活细胞在整个细胞周期内的质量波动情况进行测量，并探讨了波动的机制。本技术可与荧光成像等传统技术共用，可以为细胞质量调节相关研究提供支持。

Abstract

The prevalence of Plasmodium falciparum in sub-Saharan Africa since 1900

1900 年以来撒哈拉以南非洲恶性疟原虫的流行情况

Robert W. Snow, Benn Sartorius, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7677/full/nature24059.html

（导读 郭思瑶）疟疾的传播与气候，土地利用与人为干预有关。非洲大陆恶性疟原虫的流行程度已经在过去 115 年间从 40%下降到 24%，期间有快速的上升和下降，气候与人为干预不能完全解释疟疾的流行规律，科学家通过实地调查描绘了撒哈拉以南的非洲地区的在过去 115 年间的流行状况，为持续减少疟疾的行动提供了宝贵数据。

Abstract

Network control principles predict neuron function in the Caenorhabditis elegans connectome

网络控制原理预测秀丽隐杆线虫连接组的神经元功能

Albert-László Barabási, Gang Yan, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7677/full/nature24056.html

图片来源：mrc-lmb.cam.ac.uk

（导读 阿金）复杂系统控制原理研究提供了一套强大的数学框架来系统探索生物、社会和技术网络的结构-功能关系，但是缺乏直接的实验数据。本研究将该原理用于秀丽隐杆线虫连接组，成功预测了线虫大脑参与控制身体运动的神经元类别和单个神经元的功能，并对此进行了实验验证。本文为将此分析框架应用于更大或未知的连接组提供了基础。

Abstract

Mfsd2b is essential for the sphingosine-1-phosphate export in erythrocytes and platelets

Mfsd2b 是红细胞和血小板释放鞘氨醇-1-磷酸酯（S1P）所必需的

Long N. Nguyen, Thiet M. Vu, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7677/full/nature24053.html

（导读 阿金）S1P 是红细胞和血小板释放的重要蛋白信号，但长期以来尚未清楚其释放通路。本研究观察到 S1P 由主要转运蛋白超家族转运体 2b（Mfsd2b）活跃输出，Mfsd2b 缺失的小鼠血浆中 S1P 水平明显下降，对过敏性休克更敏感且红细胞形态异常。研究揭示了细胞生产 S1P 分子传导信号的通路，为治疗免疫和血管疾病提供新思路。

Abstract

Transitional basal cells at the squamous–columnar junction generate Barrett’s oesophagus

鳞状柱状结的过渡基底细胞产生巴雷特食管

Jianwen Que, Ming Jiang, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7677/full/nature24269.html

（导读 阿金）巴雷特食管化生发生在胃食管连接处，但目前还没有一种可以完全模拟其所有特征的模型。本研究在小鼠模型的胃食管连接处鉴定出一群独特的鳞状柱状结的过渡基底祖细胞（p63⁺KRT5⁺KRT7⁺），胆酸反流或基因改变促进这些细胞的增殖分化，导致巴雷特食管的发展。对研发更为精确的治疗方法提供新思路。

Abstract

USP7 small-molecule inhibitors interfere with ubiquitin binding

USP7 小分子抑制剂干扰其与泛素结合

Till Maurer, Ingrid E. Wertz, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7677/full/nature24006.html

（导读 严冰）蛋白质的泛素化修饰是真核生物细胞内调控的重要部分，而去泛素化酶往往与疾病相关，例如泛素特异性蛋白酶 7（USP7）可通过肿瘤存活相关蛋白的稳定性。本文中通过核磁共振扫描为基础的筛选与结构设计，成功开发了 USP7 选择性抑制剂 GNE-6640 和 GNE-6776，可以通过阻止与泛素的结合从而抑制 USP7 的活性。这为去泛素化酶抑制剂的研发提供了新思路。

Abstract

Nucleosome–Chd1 structure and implications for chromatin remodelling

核小体-Chd1 的结构及其对染色质重塑的影响

Patrick Cramer, Lucas Farnung, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7677/full/nature24046.html

（导读 郭怿暄）染色质重塑因子可以改变核小体位置并促进 DNA 的转录、复制和修复。 Chd1 是一种由 DNA 结合域、可以水解 ATP 的双叶马达结构域和具有调节功能的克罗莫结构域构成的重塑因子，在 RNA Pol II 通过核小体，以及细胞多潜能性的决定过程中发挥重要作用。本研究解析了酵母 Chd1 与核小体结合的冷冻电镜结构，确定 Chd1 与 DNA 和组蛋白的相互作用方式，并揭示了在水解 ATP 后促进核小体转位的机制。

Abstract

Single-molecule imaging reveals receptor–G protein interactions at cell surface hot spots

单分子成像揭示位于细胞表面热点的 G 蛋白偶联受体和 G 蛋白的相互作用

Davide Calebiro, Titiwat Sungkaworn, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7677/full/nature24264.html

图片来源：http://molecular-medicine-israel.co.il

（导读 郭怿暄）G 蛋白偶联受体参与多种激素和神经递质相关的生物效应，它们通过与 G 蛋白相互作用将信号传入细胞内部，是重要的药物靶点 。本研究通过双色单分子成像直接观察到活细胞表面单个 G 蛋白偶联受体与 G 蛋白的相互作用，提出定量模型，发现参与其中的重要因子以及受体激动剂的作用机理。此外实验还发现细胞膜上存在由细胞骨架和网格蛋白覆盖的 G 蛋白-受体偶联热点。

Abstract

材料

Materials

Structural phase transition in monolayer MoTe2 driven by electrostatic doping

静电掺杂驱动的单层 MoTe2 的结构相变

Xiang Zhang, Ying Wang, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7677/full/nature24043.html

（导读 阿金）过渡金属二硫属化合物的单分子层呈现大量结构、物理性质不同的晶相，它们之间的结构相变一般通过温控或化学方法来诱导。本研究在实验上实现了静电掺杂驱动的单分子层二碲化钼（MoTe2）的结构相变。该相变的拉曼光谱中显示出一个滞后环，并且可以通过增加或减少栅极电压实现相变反转。

Abstract

In situ X-ray diffraction measurement of shock-wave-driven twinning and lattice dynamics

原位 X 射线衍射测量冲击波驱动的孪晶和晶格动力学特性

C. E. Wehrenberg, D. McGonegle, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7677/full/nature24061.html

（导读 阿金）压力冲击波会造成固体材料变形，在晶格层面这种塑性变形的机制是孪晶和滑移变形。本研究在体心立方金属钽上进行了飞秒分辨率的 X 射线衍射实验，捕捉晶格层面上的导致冲击波驱动变形的微结构过程信息。结果揭示，在几十皮秒的时间尺度上出现了孪晶和相关晶格旋转。此外，在高压情况下，可塑性从孪晶主导转变到位错滑移主导。该技术可用于研究冲击波和其他高应变率现象。

Abstract

其他

【Chemistry-化学】Probing the limits of metal plasticity with molecular dynamics simulations

【封面故事】分子动力学模拟探测金属可塑性极限

Vasily V. Bulatov, Luis A. Zepeda-Ruiz, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7677/full/nature23472.html

（导读 阿金）金属的强度和可塑性由位错来定义，但用位错动力学模型来模拟原子动力学往往计算成本高且精度不够。本研究展示了对金属可塑性的全动态原子水平模拟，研究体心立方金属钽响应超高应变率而发生的变形。结果发现金属在到达极限条件时，仅靠位错无法缓解机械载荷，变形孪晶将成为主要的动态响应模式。

Abstract

【Geoscience-地球科学】Evidence of marine ice-cliff instability in Pine Island Bay from iceberg-keel plough marks

来自冰山龙骨犁痕的松山湾海洋冰崖不稳定的证据

Matthew G. Wise, Julian A. Dowdeswell, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7677/full/nature24458.html

图片来源：phys.org

（导读 刘晓娟）海洋冰崖不稳定（MICI）过程可能加速未来南极冰盖的退缩。本研究表明，松岛弯冰川快速消融过程与 MICI 驱动的模拟方式类似。海床上的冰山龙骨犁痕提供了冰山形态，龙骨深度和漂移方向的地质证据。我们推断由 MICI 驱动的冰盖消退开始于 12300 年前，结束于 11200 年前，导致大量的冰山比现代典型的平顶冰山小。研究结果表明 MICI 的有效性，并强调它对未来加速南极冰盖消退的潜在贡献。

Abstract

【Ecology-生态】Indirect effects drive coevolution in mutualistic networks

间接效应推动共生网络中的协同演化

Paulo R. Guimarães Jr, Mathias M. Pires, et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7677/full/nature24273.html

（导读 刘晓娟）生态相互作用对塑造生物多样性发挥关键作用。我们引入一种整合协同动力学和网络结构的方法，表明非相互作用与直接相互作用的物种在塑造共生装配中一样重要。间接影响的共同演化途径有利于在变化环境中共生伙伴缓慢而持续的性状演化，同时共同演化可以成为生态网络中塑造物种特征的主要过程。这些发现扩大了我们对相互作用驱使进化的理解。

Abstract

阅读更多

▽ 故事

▽ 论文推荐

▽ 论文导读

内容合作请联系

[e-mail]