Nature 一周论文导读 | 2017 年 11 月 09 日

审校 访冬 咖喱 大头 金庄维

生物学

Biology

【封面故事】Astrocytic neuroligins control astrocyte morphogenesis and synaptogenesis

神经连接蛋白控制星形胶质细胞形态发生与突触发生

 Cagla Eroglu, Jeff A. Stogsdill, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24638

图片来源：Duke University

（导读 严冰）星形胶质细胞（astrocyte）可渗入神经网络，与突触相互作用。本文报导，小鼠皮层星形胶质细胞的形态发生依赖于其与神经元的相互接触，并与突触形成同时发生。星形胶质细胞表达的 NL1、NL2、NL3 神经连接蛋白（neuroligin）可通过与突触粘附分子 Neurexin 相互作用来控制形态发生。这一发现也说明星形胶质细胞可能与和 neuroligin 突变相关的神经病变有关。

Abstract

Genetic variation in glia–neuron signalling modulates ageing rate

神经胶质细胞-神经元信号的遗传变异调节衰老速度

蔡时青（中科院神经所）等

https://www.nature.com/articles/nature24463

（导读 阿金）每个生物个体的衰老速度差异极大，而导致差异的因素仍未被确定。本研究报道在秀丽隐杆线虫中发现源自神经胶质的 rgba-1 神经肽会激活多巴胺神经元和羟色胺能神经元上的 NPR-28 受体，从而加速行为的退化。这表明遗传变异可以调节线虫的年龄依赖性衰老，为理解健康老化的生物学基础带来了新见解。

Abstract

Structures of transcription pre-initiation complex with TFIIH and Mediator

包含 TFIIH 和 Mediator 的转录启始前复合物结构

 P. Cramer, S. Schilbach, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24282

（导读 郭怿暄）在基因转录启始过程中，RNA  聚合酶II（RNA Pol II）首先与多种转录因子结合于启动子 DNA 上形成转录启始前复合物（PIC）。本研究利用冷冻电镜，解析了酵母 PIC，以及 PIC-核心中介体（Mediator）复合物的结构，进一步揭示了 TFIIH 核心和蛋白激酶亚基打开启动子 DNA 和磷酸化 Pol II 的分子机制。

Abstract

Kctd13 deletion reduces synaptic transmission via increased RhoA

Kctd13 基因删除可通过增加 RhoA 来减少突触传递

 Craig M. Powell, Christine Ochoa Escamilla, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24470

（导读 严冰）16 号染色体 16p11.2 区域的拷贝数变异常常与神经精神性病变相关，在自闭症中最为常见，其中 Kctd13 被认为是该区域驱动病变的主要基因。本文报导，在小鼠中删除 Kctd13 基因可减少突触传递，该过程与 KCTD13/CUL3 泛素连接酶底物、Ras 同源基因家族成员 RhoA 增加相关。这说明 Kctd13 很可能通过调控神经元功能诱发神经精神性病变，而 RhoA 可能是潜在治疗靶点。

Abstract

Fully integrated silicon probes for high-density recording of neural activity

用于神经活动高密度记录的全集成硅基探针

 Timothy D. Harris, James J. Jun, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24636

图片来源： Janelia Research Campus

（导读 唐诗语）在自由活动的动物身上进行大面积、高时空精度的脑神经活动探测在此前尚未实现。本研究设计制造了集成于单一 6 × 9 mm芯片基板的硅探针 Neuropixels，它能够同时准确探测和处理几百个神经元的信号。使用两支探针，研究者对一只清醒小鼠 5 个不同脑区中超过 700 个独立神经元的活动进行了记录。

Abstract

Ultra-selective looming detection from radial motion opponency

通过相反的径向运动建立超特异性的危险探测

 Michael B. Reiser, Gwyneth M. Card, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24626

（导读 卓思琪）感受危险逼近的危险探测神经元常需要处理体内混乱的信息传递。本文报道了果蝇的一种危险探测神经元 LPLC2，发现单个 LPLC2 神经元对向外运动产生强烈响应，而每个树突臂可以接受来自相反运动方向输入的抑制信号。相反的径向运动产生的兴奋和抑制平衡使 LPLC2 对其他杂乱运动模式无响应，从而为果蝇对危险的识别逃脱的特异性探测提供了一个机理性的描述。

Abstract

Drug-tolerant persister cancer cells are vulnerable to GPX4 inhibition

耐药性遗留癌细胞对 GPX4 抑制敏感

 Frank McCormick, Michael T. McManus, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24297

（导读 阿金）治疗后幸存的“遗留癌细胞”（persister cell）可以成为耐药性癌细胞产生以及癌症复发的基础。本研究发现，阻断小鼠遗留癌细胞中的谷胱甘肽过氧化物酶 4（GPX4）可触发细胞氧化死亡，并防止肿瘤复发。因此，Gpx4 抑制疗法可成为预防癌症复发的一效方法。

Abstract

The m¹A landscape on cytosolic and mitochondrial mRNA at single-base resolution

细胞质和线粒体 mRNA 中 m¹A 修饰的单核苷分辨率分布图景

 Schraga Schwartz, Modi Safra, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24456

（导读 卓思琪）最近的研究表明，N1-甲基腺苷（m¹A）修饰是一种广泛存在于 mRNA 内部的 mRNA 修饰。本研究揭示了转录组水平上，单核苷酸分辨率的 m¹A 修饰分布情况。分析表明 m¹A 修饰可抑制 mRNA 翻译，为避免此种抑制，胞浆 mRNA 中该修饰仅在特定位点少量存在。但研究也鉴定出了线粒体中具有组织特异性，可能具有转录后调节功能的特定 m¹A 位点。

Abstract

地球科学

Geoscience

Abyssal ocean overturning shaped by seafloor distribution

由海底形态影响深海翻转环流

C. de Lavergne, G. Madec, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24472

图片来源：ccrc.unsw.edu.au

（导读 阿金）了解深海翻转环流调控机制是量化百年以上时间尺度的海洋碳热储存能力的关键。本研通过分析放射性碳历史数据，发现南纬 32 度以北的海底深度分布迫使源自南部的高密度水在约 4 千米深处向北流动，至深度超 2.5 千米处再往南回流，说明太平洋、印度洋和大西洋盆地的地形限制了翻转环流的结构。

Abstract

Creation of forest edges has a global impact on forest vertebrates

森林边缘的形成对森林脊椎动物有整体影响

M. Pfeifer, V. Lefebvre, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24457

（导读 郭怿暄）本研究整合全球破碎化景观及其物种数据，开发全新统计方法，发现 1673 种脊椎动物中的 85% 以上丰度受到森林边缘影响，核心地带的物种在远离边缘 200 米以上时数量才达到顶峰，小型两栖类、大型爬行类和中型非飞行哺乳类动面临更多栖息地丧失，显示森林边缘对生态系统结构具有巨大影响。

Abstract

Nutrient co-limitation at the boundary of an oceanic gyre

海洋环流边界的营养共同限制

Thomas J. Browning, Eric P. Achterberg, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24063

（导读 阿金）亚热带寡营养环流的边界确定海洋生产力的极端转变，而其营养限制机制未知。本研究在南大西洋环礁东部边界进行了全因子修正实验，发现氮和铁共同影响海洋中叶绿素 a 浓度，钴或维生素 B12 可进一步提高其产量，从而调控浮游植物生长并促进多样性。

Abstract

物理

Physics

History-independent cyclic response of nanotwinned metals

纳米孪晶铜的抗疲劳循环响应

卢磊（中科院金属研究所）等

https://www.nature.com/articles/nature24266

（导读 阿金）在循环应力下的材料疲劳，常被认为是由不稳定的损伤累计形成的历史依赖过程。本研究通过在低于金属拉伸强度的应力幅值下的原子模拟和拉-压变幅应变控制实验，发现含有高度取向的纳米孪晶铜与疲劳历史无关的稳定循环响应，其内部的位错结构有助于保持双边界的稳定性和可逆损伤。

Abstract

Role of stacking disorder in ice nucleation

无序堆积在冰核形成中的作用

Valeria Molinero, Laura Lupi, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24279

（导读 阿金）准确的天气和气候预报依赖于对冰成核速率的稳定预测。各种模型的模拟表明，在大气温度下，冰核的形成和生长都是无序堆积的：由立方和六方冰层随机堆叠而成。本研究报告一个简单的水模型的模拟和能量计算，表明无序堆积的冰晶比六角冰晶更稳定，且成核率比经典理论的预言高出 3 个数量级。该结果表明经典成核理论亟待修正。

Abstract

其他

【Astronomy-天文】Energetic eruptions leading to a peculiar hydrogen-rich explosion of a massive star

持续的能量爆发引发大质量恒星形成独特的富氢爆炸

Iair Arcavi, D. Andrew Howell, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24030

图片来源：NASA / ESA / G. Bacon, STSci

（导读 阿金）一般认为，超新星是恒星演化的最后阶段，爆炸产生的光亮会持续 100 天，随后变得黯淡。本研究观测到超新星 iPTF14hls 的特殊爆发事件，光谱显示这是颗富氢的核坍缩超新星。但不同寻常的是，它的持续发光时间超过 600 天，光变曲线至少有五个峰；吸收谱线显示喷射物并无降速迹象；总爆发能量是普通超新星的百倍。该发现对研究超新星的形成和爆发机制提出新的挑战。

阅读更多 这颗诈死的恒星，爆了一次又一次！

Abstract

【Sociology-社会科学】Detecting evolutionary forces in language change

发现语言变化中的进化力量

Joshua B. Plotkin, Mitchell G. Newberry, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24455

（导读 郭怿暄）与基因类似，语言在世代相传中可能产生不同复制，随机漂变对语言进化的影响尚不清楚。本研究量化分析了语言进化中随机漂变相关的选择力度，针对大量 12-21 世纪语言资料中三种重要的语法变化展开研究，发现漂变对罕见词汇具有更大影响，使其更容易被取代。这不但提供了语言变化的理论验证方法，还解释了随机在语言进化中的作用。

Abstract

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