Nature 一周论文导读 | 2017 年 11 月 23 日

审校 紫苏 咖喱 大头 金庄维

生物学

Biology

【封面故事】Structure of the human MHC-I peptide-loading complex

人体 MHC-I 肽组装复合体的结构

Simon Trowitzsch, Arne Moeller, Robert Tampé, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24627

图片来源：cef-mc.de

（导读 阿金）人体肽组装复合体（PLC）负责将外源肽片段装载至 MHC-I 分子，后者再将其呈递给免疫细胞以启动免疫反应。本研究使用冷冻电镜揭示 PLC 的结构，展示其围绕 TAP 组装为伪对称复合物的方式，揭示了其装载和加工抗原肽、以及招募和释放 MHC-I 的分子机制。构建出的动态模型为探索细胞适应性免疫应答机制提供新思路。

Abstract

Structural basis of nucleotide sugar transport across the Golgi membrane

核苷酸糖转运通过高尔基体膜的结构基础

Joanne L. Parker and Simon Newstead

https://www.nature.com/articles/nature24464

（导读 阿金）高尔基体膜上的核苷酸糖转运蛋白（NST）可以将蛋白质糖基化所需的单糖底物转运至高尔基体腔内。本研究展示了一种 NST，GDP 甘露糖转运蛋白 Vrg4 在结合或不结合底物两种状态下的晶体结构，揭示了其识别和转运核苷酸糖的机制，并发现其转运活性的激活需要短链脂类的帮助，这一现象与的高尔基体膜的动态调节模型相符。

Abstract

A neoantigen fitness model predicts tumour response to checkpoint blockade immunotherapy

新抗原适应度模型可预测肿瘤对检查点阻断免疫疗法的反应

Marta Łuksza, Benjamin D. Greenbaum, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24473

（导读 严冰）免疫检查点阻断疗法的临床疗效与 T 细胞识别肿瘤细胞表面带有突变的新抗原（neoantigen）紧密相关。本文根据新抗原被 MHC 呈递的可能性和被 T 细胞识别的可能性，提出了预测免疫疗法效果的新抗原适应性模型。该模型已预测出黑素瘤患者接受抗 CTLA-4 疗法和肺癌患者接受抗 PD-1 疗法的存活率，并发现肿瘤进化和快速进化的病原体之间广泛的相似性。

Abstract

Identification of unique neoantigen qualities in long-term survivors of pancreatic cancer

胰腺癌长期存活者体内特有肿瘤新抗原的质量检测

Vinod P. Balachandran, Marta Łuksza, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24462

（导读 严冰）少数胰腺癌患者可长期存活，这与他们体内的 T 细胞免疫有紧密联系。本文检测了长期存活胰腺癌患者体内的 T 细胞抗原，发现最高的肿瘤新抗原数目和最多的 CD8⁺T 细胞浸润均与最长生存相关。这些患者体内富集满足适应性模型的新抗原或者是由肿瘤抗原 MUC16 突变产生的新抗原，并可在肿瘤内或外周血中检测到抗原特异性 T 细胞。对新抗原质量的研究可能使其成为引导免疫治疗的一项生物标记。

Abstract

Quantitative microbiome profiling links gut community variation to microbial load

定量的微生物群分析将肠道群落的变化与微生物负荷联系起来

Jeroen Raes, Doris Vandeputte, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24460

（导读 陈月欣） 现有的肠道微生物群落测序分析在通过微生物变化反映宿主健康状况方面能力有限。本研究组通过扩增子测序和流式细胞计数建立了一套可定量分析肠道微生物组成的工作流程；通过定量分析粪便与肠道微生物的组成差异，将其与一些疾病联系了起来。

Abstract

Synaptotagmin 7 confers frequency invariance onto specialized depressing synapses

突触结合蛋白 7 可使专门抑制性突触保持固定频率

Josef Turecek, Skyler L. Jackman and Wade G. Regehr

https://www.nature.com/articles/nature24474

（导读 陈月欣）在神经系统中，某些听觉、平衡觉和小脑中的突触能够以不变的频率传递信号。本研究在对小鼠浦肯野氏细胞到小脑深核团的突触和前庭突触的研究中发现，这些突触在长期活化下会先起始一个抑制信号，随后稳定频率。在这两种抑制性突触中均存在负责短期易化的钙感受蛋白 Synaptotagmin7（Syt7）的表达，并用 Syt7 敲除小鼠模型揭示了易化在固定频率传递中的作用。

Abstract

Genome sequence of the progenitor of the wheat D genome Aegilops tauschii

测定小麦D基因组祖先粗山羊草的基因组序列

Steven L. Salzberg, Katrien M. Devos, Jan Dvořák, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24486

图片来源：Patrick McGuire / UC Davis

（导读 郭怿暄）粗山羊草（Aegilops tauschii）是 D 基因组六倍体小麦（Triticum aestivum）的二倍体祖先和遗传物质的重要来源。本研究利用包括顺序克隆基因组测序，全基因组鸟枪测序以及 BioNano 光学基因组测序等先进手段，获得高质量粗山羊草 AL8/78 参考基因组序列，发现相较其他植物基因组，粗山羊草含有大量近似重复序列。其序列特点可能造成重组时频繁发生错误，导致基因重复和染色体结构改变，进而加速基因组进化。

Abstract

Visualization of chemical modifications in the human 80S ribosome structure

人源 80S 核糖体结构中化学修饰的可视化观察

Bruno P. Klaholz, S. Kundhavai Natchiar, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24482

（导读 郭怿暄）人类核糖体 RNA（rRNA）生成过程中产生的化学修饰与疾病状态下蛋白质合成的异常调节有关。本研究通过解析高分辨率人源核糖体 80S 的结构，直接观察超过 130 个 rRNA 修饰，解释其结构和功能。大量真核生物或人类特有修饰形成可以稳定 RNA 的延长壳，部分修饰又与抗生素结合位点或癌症退化状态相关。这些发现为理解 rRNA 表观修饰与人类疾病的关系提供帮助。

Abstract

Programmable base editing of A•T to G•C in genomic DNA without DNA cleavage

不依赖 DNA 剪切的基因组 DNA 可编程 A•T 向 G•C 碱基编辑

David R. Liu, Nicole M. Gaudelli, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24644

（导读 郭怿暄）胞嘧啶的自发脱氨基作用是发生 C•G 到 T•A 碱基对转换的主要来源，它导致近半数已知人类致病点突变的发生。本研究通过将 tRNA 腺苷脱氨酶与催化活性减弱的 CRISPR-Cas9 突变体融合，开发出腺苷碱基编辑因子（ABEs）介导基因组 DNA 中 A•T 向 G•C 的转化。相比现有手段 ABEs 转化效率高，产物纯度高，且发生插入缺失频率低。为在不依赖双链 DNA 剪切状况下直接进行碱基纠正提供可能。

Abstract

A communal catalogue reveals Earth’s multiscale microbial diversity

公共目录揭示了地球的多尺度微生物多样性

Janet K. Jansson, Jack A. Gilbert, Rob Knight, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24621

（导读 刘晓娟）标准化协定和分析框架的缺乏阻碍全球微生物研究。本文提出基于上百个微生物项目中微生物群落的元分析，并建立统一的方案和新方法，为细菌和古核糖体 RNA 基因序列的多样性等多项研究提供探索依据。本文提供了全球 DNA 序列参考数据库和融合后续研究数据的框架。

Abstract

A Jurassic gliding euharamiyidan mammal with an ear of five auditory bones

侏罗纪滑翔动物耳朵的五小骨系统

毛方园（中科院古脊椎与古人类所）等

https://www.nature.com/articles/nature24483

图片来源：nature.com

（导读 阿金）本文描述了一种新的侏罗纪时期的有潜在的滑翔能力的哺乳动物。本研究报道两具近乎完整的化石同属小贼兽目，它们滑翔膜上的毛发细节高度类似现存的滑翔动物。另外它们的中耳除三块听小骨一块上隅骨和一块外鼓骨，形成五小骨结构，这是人们首次在哺乳动物中耳发现上隅骨。

Abstract

物理

Physics

Photonic quantum state transfer between a cold atomic gas and a crystal

冷原子气体与晶体之间的光量子态转移

Georg Heinze, Hugues de Riedmatten, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24468

（导读 阿金）利用光量子连接不同物质系统构成的量子结点，进而构建混合量子网络存在技术挑战。本研究利用 1552 纳米波长的单个光子，实现了量子态在冷原子系综和稀土掺杂晶体之间的转移，证明两个不同的量子系统可以通过单个光量子进行连接和通信。

Abstract

Photonuclear reactions triggered by lightning discharge

闪电引起的光核反应

Teruaki Enoto, Yuuki Wada, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24630

（导读 阿金）闪电，特别是高能 γ 射线闪光，理论上能够引起大气中的光核反应，产生中子和正电子。本研究报告，2017 年 2 月 6 日在日本观测到的一场沿海雷暴中，研究人员发现了 γ 射线闪光。在闪光迅速减弱后，他们看到了持续 1 分钟的谱线辐射，其中心能量恰好对应电子-正电子湮灭。这为理论预言的光核反应提供了观测证据。

Abstract

Solar abundance ratios of the iron-peak elements in the Perseus cluster

英仙座星系团中铁峰元素的丰度

Hitomi Collaboration

https://www.nature.com/articles/nature24301

（导读 阿金）测量星系团内的铁峰元素的丰度是了解 Ia 型超新星演化和爆发的关键。本研究观测了英仙座星系团中铬、锰和镍元素的共振辐射，结果显示这些元素与铁的丰度比和太阳系的情况接近。研究人员将该结果与核合成的计算进行比较发现， Ia 型超新星并非仅由质量远低于钱德拉塞卡极限的白矮星爆炸产生，质量接近钱德拉塞卡极限的白矮星亦有贡献。

Abstract

其他

【Chemistry-化学】Ligand-accelerated non-directed C–H functionalization of arenes

芳烃配体加速催化的非定向碳氢键官能化

Jin-Quan Yu, Peng Wang, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24632

图片来源：nature.com

（导读 阿金）碳氢键（C-H）官能化是有机合成中最有用的反应之一，其中钯催化非定向 C-H 官能团化反应仅对芳烃底物适用。本研究报告，与 2-吡啶酮配体结合的钯催化剂可加速上述芳烃 C-H 官能化反应，此方法适用于多种重要产物的合成且具有优秀的选择性，亦可推广至 C-H 的烯基化和羧化反应。

Abstract

【Geoscience-地球】Hydrogen-bearing iron peroxide and the origin of ultralow-velocity zones

含氢过氧化铁和超低速区的起源

Ho-Kwang Mao, Wendy L. Mao, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24461

（导读 刘晓娟）地核和地幔交界处的超低速区对地球化学构成和热梯度构造有重要意义。本研究结合高压实验和理论计算，发现含氢量不等的过氧化铁有较高密度和泊松比以及与超低速区一致的超低音速；同时，我们发现在 86GPa 和 2200K 下铁和水能够反应生成含氢过氧化铁并可解释地幔底部超低速区的形成机制以及超低速区的地震形成。

Abstract

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