Nature 一周论文导读 | 2017 年 12 月 21 日

审校 紫苏 访冬 咖喱 大头 潜伏者 金庄维

生物学

Biology

Microglia-derived ASC specks cross-seed amyloid-β in Alzheimer’s disease

阿尔茨海默氏病中小胶质细胞来源的 ASC 斑点促进 β 淀粉样蛋白沉积 

Michael T. Heneka, Carmen Venegas, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25158

图片来源：uni-bonn.de

（导读 柳寒石）在阿尔兹海默症患者中，β 淀粉样蛋白沉积通常伴随着固有免疫系统的激活和小胶质细胞中炎症小体依赖的 ASC 斑点的形成。小胶质细胞释放的 ASC 斑点迅速与 β 淀粉蛋白结合，增加了 β 淀粉蛋白寡聚体的形成以沉积。本文发现在 APPSwePSEN1dE9 双突变小鼠的海马内注射 ASC 斑点会导致 β 淀粉蛋白病理的扩散，而 ASC 的缺陷或抗体可以阻止病理扩散，证实炎症小体激活与疾病过程相关。

Abstract

Origin and differentiation of human memory CD8 T cells after vaccination

疫苗接种后人类 CD8 记忆 T 细胞的起源和分化

Marc Hellerstein, Rafi Ahmed, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24633

（导读 郭怿暄）人类 CD8 记忆 T 细胞的分化机制尚不清楚。本研究对被试个体接种活黄热病病毒（YFV），通过同位素对体内增殖的 YFV 特异 CD8 T 细胞更新速率和寿命进行分析。发现记忆 T 细胞始于感染后前两周大量分裂的 CD8 T 细胞，此后维持在相对静止的状态。YFV 特异记忆 CD8 T 细胞本身不表达效应分子，但其表观遗传景观与效应 CD8 T 细胞相似。效应分子基因的染色质开放状态可在感染后产生的记忆 CD8 T 细胞中保持十年。

Abstract

Mechanisms of mTORC1 activation by RHEB and inhibition by PRAS40

RHEB 激活 mTORC1 的机制和 PRAS40 的抑制作用

Nikola P. Pavletich, Haijuan Yang, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25023

（导读齐睿娟）雷帕霉素复合物 1（mTORC1）调控细胞生长和代谢的作用位点，由非特异性激酶  mTOR 与 RAPTOR 亚基组成。本研究提供了冷冻电镜下 3.0 埃的 mTORC1 与 3.4 埃的活化 RHEB-mTORC1 的结构。 RHEB 与激酶活性位点的远端 mTOR 结合，导致构象变化，使得活性位点残基重排，加速催化过程。相关生化证据发现，癌症相关的高活性突变与非活性结构元素有关，会模仿 RHEB 缓解自身抑制。本研究还提出了 RAPTOR-TOS 基序复合物的晶体结构，其对 TOS 识别的决定子、与底物相关的 mTOR FKBP12-雷帕霉素结合（FRB）结构域 - 底物复合物和截断的 mTOR-PRAS40 有决定作用。本研究有助于解释 mTORC1 如何选择底物，如何控制其激酶活性，以及癌症相关突变如何激活 mTORC1。

Abstract

Effector CD8 T cells dedifferentiate into long-lived memory cells

效应 CD8 T 细胞去分化成为长期生存记忆细胞

Ben Youngblood, Rafi Ahmed, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25144

（导读 郭怿暄）记忆 CD8 T 细胞兼具幼稚细胞和效应细胞的特点。本研究发现急性淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒感染的老鼠中，记忆 T 细胞前体细胞在幼稚细胞相关基因位点甲基化并且在效应基因相关位点去甲基化。而在效应细胞分化早期条件性敲除甲基化转移酶 Dnmt3a 可导致幼稚细胞相关基因甲基化水平降低并迅速表达，加速记忆细胞的形成。表观遗传特征表明记忆 T 细胞可能来源于部分效应 T 细胞的假设。

Abstract

Dynamics of phosphoinositide conversion in clathrin-mediated endocytic traffic

网格蛋白介导的内吞转运过程中磷酸肌醇的转换动力学

Kangmin He, Tom Kirchhausen, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25146

（导读 阿金）不同磷酸化形式的磷酸肌醇是囊泡载体输送蛋白质和脂质的重要标识物之一，但目前仍不清楚其在内吞输送过程中的变化顺序。本研究通过“重合检测”传感器选择性报告了含有网格蛋白结构中的磷酸肌醇组分，跟踪其在内吞作用时的转换动力学。表明通过将囊泡与来源膜分离发生的分子转换的级联反应可以标记膜输送机制的中间体，确认其最终位置。

Abstract

Evolution of a designed protein assembly encapsulating its own RNA genome

可以封装自身基因组 RNA 的人工设计蛋白质组合体的进化

David Baker, Gabriel L. Butterfield, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25157

（导读 郭怿暄）病毒的衣壳具有可为内部核酸提供保护的特性，但是却非常难以进行工程改造。本研究使用计算机设计内部带正电，可以包装自己基因组全长 mRNA 的二十面体蛋白质组合体，并通过其在表达宿主大肠杆菌内部的多代进化逐渐优化包括基因组包装，血液稳定性，在体循环等多项参数，最终获得具备类似病毒基因组包装和保护特性的合成核衣壳。

Abstract

Activation mechanism of the calcium-activated chloride channel TMEM16A revealed by cryo-EM

冷冻电镜揭示钙激活性氯离子通道 TMEM16A 的被活化机制

Raimund Dutzler, Cristina Paulino, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24652

（导读郭思瑶）钙激活性氯离子通道 TMEM16A 可对胞内钙离子浓度的增加作出反馈，与多项生理活动相关。科学家利用冷冻电镜解析了有无钙离子存在的两种情况下，小鼠 TMEM16A 的结构图像。结构显示了钙激活氯离子通道中配体结合与分开时两种状态的区别，功能性实验显示了通道开关的详细机制。该研究加深了我们对 TMEM16 家族的理解。

Abstract

Cryo-EM structures of the TMEM16A calcium-activated chloride channel

冷冻电镜解析的 TMEM 16A 钙激活性氯离子通道的结构

Yifan Cheng, Lily Yeh Jan, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25024

（导读郭思瑶）TMEM16A 编码的钙激活性氯离子通道（CaCC）对神经信号控制，胃肠系统的节律运动等有重要作用。科学家利用单粒子冷冻电镜解析了小鼠 TMEM16A 跨膜域的原子结构。该结构显示了离子渗透孔和不同的功能状态。为离子孔中影响阴离子选择性和渗透性的残基研究和调控通道开关的残基研究打下基础。

Abstract

生态

Ecology

Synchrotron scanning reveals amphibious ecomorphology in a new clade of bird-like dinosaurs

同步扫描揭示类鸟恐龙新分支的两栖型生态形态学

Andrea Cau, Vincent Beyrand, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24679

图片来源：Marco Auditore/natureecoevocommunity.nature.com

（导读 寒雨）本研究利用传播 X 射线相位同步加速器显微层析成象对来自蒙古的埃氏哈兹卡盗龙（Halszkaraptor escuilliei gen. et sp. nov.）完好化石进行分析，发现这一新兽脚类与晚白垩纪来自蒙古的其他手盗龙构成了驰龙科新的基部分支，其演化出的两栖生态形态有别于非鸟类手盗龙，而与水生或半水生的爬行类和鸟类相似。

Abstract

Atmospheric trace gases support primary production in Antarctic desert surface soil

大气痕量气体支持南极沙漠表层土壤微生物生存

Belinda C. Ferrari, Mukan Ji, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25014

（导读 阿金）目前对于微生物群落在光合势低的南极获得所需能量的方式尚未清楚。本研究利用宏基组学和生物化学分析方法发现大气痕量气体是南极表层土壤两大生物群落的主要能量来源，大气中的 H2，CO2 和 CO 可提供足够的能源和碳源来支撑这些生物群落。为维持生命的最低营养需求和大气支持生命的可能性提供新认识。

Abstract

物理学

Physics

Measurement of electrons from albedo neutron decay and neutron density in near-Earth space

来自反照中子衰变的电子测量和地球附近的中子密度

Xinlin Li, Richard Selesnick, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24642

（导读 阿金）地球范艾伦辐射带（Van Allen belt）中的质子主要来自宇宙射线在上大气层与原子碰撞后产生的反照中子衰变（CRAND），但尚不确定 CRAND 是否是带内电子的来源。本研究测量了内辐射带内部边缘附近的电子，证明这些电子的确主要来自 CRAND。同时，实验测量数据确认地球附近的中子密度达到 2 × 10⁻⁹/cm³，符合理论预估值。

Abstract

Discovery of a big void in Khufu’s Pyramid by observation of cosmic-ray muons

通过宇宙射线观测发现胡夫金字塔内的隐藏结构

Kunihiro Morishima, Mehdi Tayoubi, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24647

图片来源：Scan Pyramids

（导读 阿金）埃及吉萨最大的胡夫金字塔的建造过程一直未有定论。本研究利用宇宙射线副产物 μ 子可以部分被石头吸收的特性，通过三种不同的 μ 子探测器，揭示了大金字塔内的一个大中空结构（SP-BV）。研究人员估计该结构的长度至少有  30米，横截面类似其下方的大甬道。该发现证明现代粒子物理技术同样可应用于世界考古研究。

Abstract

Blazar spectral variability as explained by a twisted inhomogeneous jet

通过扭曲的非均匀喷流模型解释耀变体光谱变化

C. M. Raiteri, M. Villata, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24623

（导读 阿金）目前学界对耀变体亮度极端变化的产生机制尚有争论。本研究报告耀变体  CTA102 的光学-射电波段监测结果，表明可以用方向随时间变化的非均匀、弯曲喷流来解释耀变体辐射流量和光谱变化的长期趋势。研究假设磁流体动力学不稳定性引发不同的喷流区改变方向。实际观测和理论预测的一致性进一步证实了相对论性束流理论。

Abstract

A brief visit from a red and extremely elongated interstellar asteroid

星际小行星 ‘Oumuamua 的短暂来访

Karen J. Meech, Robert Weryk, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25020

（导读 阿金）通过对太阳系内小行星和彗星的观测，相关研究已建立起模型来解释系内物质分布、化学丰度和行星结构，但仍无法确认太阳系是否为典型的行星系统。本研究报道了对一颗短暂来访的星际小行星 1I/2017 U1（‘Oumuamua）的观测与分析，用以比较其他行星系统与太阳系中物质成分的不同。结果表明，‘Oumuamua 的表面反射率与太阳系内的彗星或富含有机物的小行星一致，但形状奇特：长度约为宽度的 10 倍，呈长条状。

Abstract

其他

【Chemistry-化学】Synthesis of E- and Z-trisubstituted alkenes by catalytic cross-metathesis

催化交叉复分解法合成 Z/E 型三取代烯烃

Amir H. Hoveyda, Thach T. Nguyen, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25002

（导读卓思琪）催化交叉复分解在化学转化中尤为重要，但目前缺乏通过该方法选择性合成 Z/E 构型的非环三取代烯烃的途径。其阻碍在于缺乏化学选择性，以及短寿命亚甲基复合物的形成。本文展示了一种立体选择性高的高效交叉复分解反应方法，能选择性合成用其他方法难以合成的线性 Z 型或 E 型三取代烯烃。本研究利用该策略合成了几种生物活性化合物。

Abstract

【Geoscience-地球科学】The divergent fates of primitive hydrospheric water on Earth and Mars

地球和火星上原始水圈中的水的不同命运

Jon Wade, Brendan Dyck, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25031

（导读 Takeko）水在地球表面保留了下来，却从火星表面消失。本研究定量分析了两个行星表面的水与矿物的相互作用。研究认为相比于地球，火星表面能更多地与水相互作用，并吸收更多水至内部，过程中同时加重岩石氧化，使星球变得不宜生物出现。 

Abstract