Nature 一周论文导读 | 2018 年 1 月 11 日

审校 访冬 咖喱 大头 金庄维

生物学

Biology

Neurexin controls plasticity of a mature, sexually dimorphic neuron

神经元表面蛋白控制成体中性别特异性的神经元可塑性 

Michael P. Hart and Oliver Hobert

https://www.nature.com/articles/nature25192

（导读 柳寒石）在发育和成年阶段，大脑都具有可塑性。本研究发现线虫中释放 GABA 的 DVB 神经元的可塑性在两性中有差异，成年雄性的该神经元会动态随机地形成额外的神经突起。这些神经突起可帮助突触重塑，并促进雄性交配行为相关神经元的功能转换。DVB 神经元的此种可塑性能够被经历和突触活动所改变，并受到突触前、后膜上神经元表面蛋白的调节。

Abstract

Alcohol and endogenous aldehydes damage chromosomes and mutate stem cells

酒精和内源性乙醛造成染色体损伤和干细胞突变

Ketan J. Patel, Juan I. Garaycoechea, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25154

图片来源：Ruslan Mitin / Fotolia

（导读 郭怿暄）DNA 损伤在负责血液更新的造血干细胞中积聚可使其功能下降，损伤的错误修复可导致恶性肿瘤的发生。本研究发现在造血干细胞中酒精产生的内源代谢物乙醛可造成 DNA 双链断裂，继发的非同源末端连接修复可产生染色体删除和重排。而细胞中的 p53 可使这些乙醛应激下发生突变的造血干细胞死亡，从而避免突变随干细胞的增殖而扩散。

Abstract

Successful conservation of global waterbird populations depends on effective governance

全球水鸟种群的成功保护取决于有效的管理

Tatsuya Amano, Tamás Székely, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25139

（导读 韩宇）生态系统数据缺乏限制了我们对全球生物多样性变化模式的了解。本研究聚焦湿地，对全球 25769 个调查点的 461 种水鸟的时间序列丰度数据建模。结果表明，国家管理的有效性可强烈预测水鸟丰度变化及有利保护措施，社会政治不稳定会导致生物多样性丧失并削弱已有保护措施的效果，而数据缺乏会引起对生物多样性威胁的低谷。

Abstract

Precision editing of the gut microbiota ameliorates colitis

对肠道菌群的精确控制可改善结肠炎

Andreas J. Bäumler, Sebastian E. Winter, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25172

（导读 卓思琪）胃肠道感染性疾病常与肠道菌群失调有关。本文发现钨酸盐可用于治疗肠道感染时肠杆菌科的异常扩增。钨酸盐在炎症时选择性地抑制钼辅因子依赖的微生物的呼吸通路，但在稳态下对肠道菌群组成的影响很小。小鼠结肠炎模型中，钨酸盐介导的菌群调控降低了肠炎的严重程度。钨酸盐可能可以用于减少治疗过程中肠道菌群失调产生的副作用。

Abstract

Clonal analysis of lineage fate in native haematopoiesis

天然造血系统中谱系的克隆分析

Fernando D. Camargo, Alejo E. Rodriguez-Fraticelli, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25168

（导读 卓思琪）造血干细胞和多功能祖细胞位于造血体系的最顶层。本研究使用转座子标签，追踪造血过程中未受干扰情况下的祖细胞和干细胞。结果显示传统定义的长期造血干细胞是巨核细胞限制性祖细胞的重要来源，这暗示巨核细胞谱系是长期造血干细胞演变的主要方向。该研究为无干扰情况下造血通路图的重新修订提供了基础。

Abstract

Treatment of autosomal dominant hearing loss by in vivo delivery of genome editing agents

通过体内输送基因组编辑药物来治疗常染色体显性遗传性听力丧失

Zheng-Yi Chen, David R. Liu, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25164

图片来源：nature.com

（导读 郭怿暄）几乎一半的听力丧失是遗传因素导致的，但目前治疗手段非常有限。本研究开发了一种基因组编辑方法，向新生的人类遗传性耳聋小鼠模型的耳蜗中注射由阳离子脂质包裹的 Cas9-gRNA 复合物，特异地靶向定位小鼠的 Tmc1^Bth 等位基因，使毛细胞生存率提高，降低听觉脑干反应阈值，从而显著降低进行性听力丧失。这一方法为遗传性听力丧失的治疗带来一线曙光。

Abstract

A metabolic function of FGFR3-TACC3 gene fusions in cancer

在癌症中 FGFR3-TACC3 基因融合的代谢功能

Anna Lasorella, Antonio Iavarone, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25171

（导读 卓思琪）FGFR3-TACC3（F3–T3）基因融合常见于各类癌症，但其下游的致癌基因信号通路仍不清楚。本文发现转录组中出现 F3-T3 融合簇的人类肿瘤细胞有线粒体功能激活的特点。F3-T3 激活氧化磷酸化和线粒体生物合成，诱导肿瘤对氧化代谢抑制剂的敏感性。F3-T3 与致癌通路相关，且 F3-T3 阳性的肿瘤细胞依赖于线粒体呼吸，表明该通路能作为癌症治疗靶点。

Abstract

Selective silencing of euchromatic L1s revealed by genome-wide screens for L1 regulators

通过全基因组 L1 调节因子筛选揭示常染色质 L1 选择性沉默机制

Michael C. Bassik, Joanna Wysocka, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25179

（导读 郭怿暄）L1 是人类基因组中仅有的自主性转座子，其活性调节方式及其对宿主基因表达影响尚不清楚。本研究通过 CRISPR-Cas9 在两种人类细胞系中寻找 L1 的调控因子。发现 MORC2 和 HUSH 复合物能选择性地结合位于常染色质区进化早期且完整的 L1，促进 H3K9me3 形成，使转录沉默，限制 L1 的逆转录转座发生。由于这一沉默机制常发生在转录活跃基因的内含子中，导致宿主出现 HUSH，MORC2 以及 L1 依赖的基因表达下降。

Abstract

Opening of the human epithelial calcium channel TRPV6

人上皮钙通道 TRPV6 的开放

Alexander I. Sobolevsky, Luke L. McGoldrick, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25182

（导读 严冰）TRPV6 钙通道在上皮组织的钙摄取中起重要作用，表现为组成性激活，其开放很可能与所处生物膜的脂质组成有关。本文报导，通过冷冻电镜技术，解析 TRPV6 处于开放、关闭两种状态下的结构，发现选择性过滤器的构型相似，而通道的开放伴随着过滤器下方丙氨酸铰链处跨膜螺旋 S6 的 α-to-π 螺旋转变，S6 的弯曲和旋转使不同的基团暴露在离子通道孔洞处。这种门控机制在四聚体离子通道中十分独特。

Abstract

天文学

Physics

【封面故事】An extreme magneto-ionic environment associated with the fast radio burst source FRB 121102

与 FRB 121102 相关的极端磁离子环境

D. Michilli, J. W. T. Hessels, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25149

图片来源：Danielle Futselaar

（导读 阿金）反复爆发的 FRB 121102 位于一个红移为 0.193 的矮星系中的恒星形成区域，但该爆发的来源、本质和所处环境性质都尚未清楚。本研究报告观测到 FRB 121102 显示出高度线性的偏振辐射及窄时间结构，表明其处在一个极端、动态的磁离子环境中，可能来源是年轻的中子星或磁风。

Abstract

Rotation in [C II]-emitting gas in two galaxies at a redshift of 6.8

红移 6.8 处两个星系的 [C II] 发射线暗示气体旋转

Renske Smit, Rychard J. Bouwens, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24631

（导读 阿金）最早的星系在宇宙形成后十亿年间出现，使得当时弥散在宇宙中的中性氢发生电离，但这些星系的光谱特征很难被发现。本研究识别出红移超过 6.8 的两个星系中波长为157.74 μm 的 [C II] 气体放射线，其亮度高于以往的发现。新发现的 [C II] 放射线呈现出清晰的速度梯度，如果这代表旋转，则暗示了星系的动力学特征。

Abstract

A rapid decrease in the rotation rate of comet 41P/Tuttle–Giacobini–Kresák

彗星 41P/Tuttle-Giacobini-Kresák 的旋转率急剧下降

Dennis Bodewits, Tony L. Farnham, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25150

（导读 阿金）彗星释气产生的扭矩会改变彗星核的自旋状态。本研究报道，根据彗星 41P/Tuttle–Giacobini–Kresák 的观测数据，在 2017 年 3 月到 5 月之间，该彗星的旋转周期从 20 小时快速增加到 46 小时，旋转率急剧下降。该现象可能源自彗星释气产生的强大扭矩减缓了彗星核的自旋速度。这暗示彗星处在独特的演化阶段，旋转可能正在接近不稳定点。

Abstract

其他

【Materials-材料】Bright triplet excitons in caesium lead halide perovskites

铯铅卤钙钛矿中明亮的三重态激子

Gabriele Rainò, Alexander L. Efros, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25147

（导读 阿金）寻找最低能量激子能够发光的无机纳米结构半导体仍是挑战。本研究展示铯铅卤钙钛矿（CsPbX3, X=Cl, Br, I）中最低能量激子涉及高发射三重态。研究人员使用等效质量模型和群论证明该状态存在的可能性，而后将模型应用于 CsPbX3 纳米晶体。最低能量激子的明亮三重态特征解释了材料的异常发光。低温荧光谱中的精细结构进一步证实了三重态激子的存在。

Abstract

【Ecology-生态】Fire frequency drives decadal changes in soil carbon and nitrogen and ecosystem productivity

火灾频率驱动土壤碳氮的年代际变化和生态系统生产力

Adam F. A. Pellegrin, Anders Ahlström, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24668

（导读 阿金）本研究分析了热带草原、阔叶林和针叶林中 48 个地点 65 年内数据，发现火灾频发地区土壤碳氮含量均减少近 40%。模型预测火灾频发导致的土壤氮元素长期损失可能致使净初级生产力固定的碳元素减少同期生物量燃烧释放碳总量的 20%。未来火灾频率变化会改变生态系统碳氮储量和固碳能力。

Abstract

【Anthropology-人类学】Terminal Pleistocene Alaskan genome reveals first founding population of Native Americans

更新世末期阿拉斯加基因组揭示美洲最初原住民人口组成

Eske Willerslev, J. Víctor Moreno-Mayar, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25173

图片来源：Eric S. Carlson / Ben A. Potter

（导读 阿金）更新世人类在美洲出现的时间和方式仍未知。本研究通过测定 1.15 万年阿拉斯加该地区两名人类婴儿基因序列，使用模型推测美洲土著祖先源于 3.6 万年前从东亚人中分离的单一初始种群古白令人在 2 万年前从中分离，北美土著群体在 1.75 万年前相互分离并在 1.15 万年前接收西伯利亚群体的基因交流，与“白令滞留”模型相符。

Abstract

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