Nature 一周论文导读 | 2018 年 1 月 18 日

审校 紫苏 咖喱 大头 金庄维

生物学

Biology

【封面故事】Molecular mechanism of promoter opening by RNA polymerase III

RNA 聚合酶 III 打开启动子的分子机制 

Wim J. H. Hagen, Christoph W. Müller, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25440

图片来源：nature.com

（导读 郭怿暄）RNA 聚合酶 III（RNA Pol III）与转录因子 IIIB（TFIIIB）在不同启动子上组装负责结构性小 RNAs 的转录。本研究通过冷冻电镜对 RNA Pol III、TFIIIB 和 DNA 形成的异源三聚体结构重建，发现 TFIIIB 与启动子 DNA 之间存在紧密的多价相互作用，TFIIIB 与 Pol III 的 C37 亚基激活 Pol III 特异的异源三聚体的内在类转录因子活性，从而开启类似 Pol II 系统的双链 DNA 的打开。

Abstract

【封面故事】Structural basis of RNA polymerase III transcription initiation

RNA 聚合酶 III 转录启始的结构基础

Edward Morris, Alessandro Vannini, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25441

（导读 郭怿暄）RNA Pol III 与 TFIIIB 形成 Pol III 启始复合物（PIC），负责转录多种重要的非编码 RNA。本研究通过电子显微镜对  Pol III PIC 进行重建，发现 TFIIIB 完全环绕 DNA，TFIIIB 的 Bdp1 亚基可重排 Pol III 的 C37 和 C34 亚基，促进 DNA 打开。松散的 DNA 与 Pol III 狭缝的两侧直接接触。从拓扑角度 Pol III PIC 与 Pol II PIC 更为接近。

Abstract

Dietary trehalose enhances virulence of epidemic Clostridium difficile

膳食海藻糖增强流行性艰难梭菌（Clostridium difficile）的毒力 

J. M. Auchtung, R. A. Britton, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25178

（导读 阿金）艰难梭菌流行病的爆发率在北美和欧洲有所增长，而对其触发机制仍知之甚少。本研究通过感染艰难梭菌的小鼠模型，发现艰难梭菌谱系 RT027 和 RT078 获取了代谢低水平海藻糖的能力，摄入膳食海藻糖可以增加小鼠体内艰难梭菌的毒力。该发现说明，将海藻糖作为食品添加剂纳入人类膳食可能是艰难梭菌疫情爆发的诱因。

Abstract

Paternal chromosome loss and metabolic crisis contribute to hybrid inviability in Xenopus

父本染色体丢失和新陈代谢危机导致爪蟾的杂交后代无法存活

Gert Jan C. Veenstra, Rebecca Heal, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25188

（导读 郭怿暄）具有亲缘关系的异源四倍体雄性非洲爪蟾（X. laevis）和二倍体的雌性热带爪蟾（X. tropicalis）交配产生的杂交后代会在原肠胚形成前死亡。本研究发现两条 X.laevis 的染色体与 X. tropicalis 不兼容，有丝分裂时出现错误分离，导致母体-受精卵转换阶段基因表达失衡，从而导致细胞自主性的胚胎死亡。这一发现揭示了由基因组进化导致产生的杂交不兼容性的分子机制。

Abstract

An extracellular network of Arabidopsis leucine-rich repeat receptor kinases

拟南芥富亮氨酸重复受体激酶的胞外网络

David S. Guttman, Youssef Belkhadir, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25184

（导读 寒雨）拟南芥中最大的受体家族包含 225 种富亮氨酸重复受体激酶（LRR-RKs）。本研究利用敏化高通量交互分析对 40000 组潜在的受体胞外域相互作用进行分析，建立了一个包含 567 组相互作用的 LRR 细胞表面交互网络（CSI^LRR），利用这一网络，研究者鉴定出了从前未知的可调控植物生长与免疫的 LRR-RK 家族成员。通过 CSI^LRR 网络，植物可以对胞外信号做出精密和细致的响应。

Abstract

High response rate to PD-1 blockade in desmoplastic melanomas

在促结缔组织增生性黑素瘤中阻断 PD-1 具有高响应率

Siwen Hu-Lieskovan, Antoni Ribas, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25187

图片来源：Wikipedia/CC BY-SA 3.0

（导读 齐睿娟）本研究分析了 60 例接受 PD-1 或 PD-L1 阻断治疗的晚期结缔组织增生性黑素瘤患者，发现具有非常高的相应率。全外显子测序揭示了这些肿瘤中的高突变负荷和频繁的 NF1 突变，且肿瘤实质中 PD-L1 阳性细胞的百分比较高，边缘浸润 CD8 细胞密度也较高。研究表明 PD-1 或 PD-L1 免疫检查点阻断治疗效果主要来自高度的突变负担和已存在但被 PD-L1 表达限制了的获得性免疫应答。

Abstract

Pharmacological activation of REV-ERBs is lethal in cancer and oncogene-induced senescence

REV-ERB 的药理学激活对癌症和致癌基因诱导的衰老是致命的

Gabriele Sulli, Satchidananda Panda, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25170

（导读 齐睿娟）慢性昼夜节律紊乱使个体易于发生肿瘤。研究发现与生物钟相关的重要分子 REV-ERBS 的两种激动剂 SR9009 与 SR9011 针对癌细胞和癌基因诱导的衰老细胞，黑素细胞痣有特异性杀伤作用，而对正常细胞或组织没有影响。 SR9009 和 SR9011 会影响一系列致癌驱动因素，且在缺乏 p53 和低氧条件下持续。REV-ERB 激动剂的选择性抗癌特性削弱了胶质母细胞瘤在体内的生长，并且改善了小鼠存活率并且没有引起明显毒性。此项研究表明，昼夜节律调节剂的药理学调节是一种有效的抗肿瘤策略。

Abstract

AMD1 mRNA employs ribosome stalling as a mechanism for molecular memory formation

AMD1 mRNA 使用核糖体停滞作为分子记忆形成的机制

John F. Atkins, Pavel V. Baranov, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25174

（导读 陈月欣） mRNA 除了作为合成蛋白质的模板外，也常带有调节这一过程的感应序列。本研究发现正在翻译 AMD1 mRNA 的小部分核糖体会随机通读编码区间内的终止密码子，并在靠近下一个阅读框内终止密码子附近停滞，并逐渐形成堆积的核糖体队列，直至堆积的核糖体影响到蛋白质合成。这一现象可能起到控制蛋白质合成数量的作用。

Abstract

Architecture of a channel-forming O-antigen polysaccharide ABC transporter

通道型 O-抗原多糖 ABC 转运蛋白的结构

Chris Whitfield, Jochen Zimmer, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25190

（导读 寒雨）O 抗原是细胞表面的重要多糖，通过 ATP 结合盒（ABC）转运蛋白 Wzm-Wzt。本研究揭示了开放构象中来自 Aquifex aeolicus 的 Wzm-Wzt 同系物的晶体结构，门控开关及功能机制。结合分离的核苷酸结合域的封闭结构，表明该转运过程利用持续的 O 抗原转位机制，与 ABC 转运蛋白的经典交替存取机制形成鲜明对比。

Abstract

天文学

Astronomy

Black-hole-regulated star formation in massive galaxies

黑洞调控大质量星系中的恒星形成

Ignacio Martín-Navarro, Jean P. Brodie, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24999

图片来源： NASA / JPL-Caltech.

（导读 雷鸣）本研究通过测量邻近的大质量星系的集成光谱，发现星系中恒星的形成依赖于星系中心的黑洞质量。研究结果表明，黑洞质量与早期宇宙中气体的冷却速率有关。而中心黑洞的质量越大，接下来的“熄火（quenching）”过程将发生得越早，恒星形成效率越高。这揭示了黑洞活动与重子冷却之间的相互影响。

Abstract

Large granulation cells on the surface of the giant star π¹ Gruis

π¹ Gruis 表面的巨大对流元

C. Paladini, F. Baron, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25001

（导读 雷鸣）巨星和超巨星表面存在少数巨大的对流元，但因光球层受灰尘遮蔽，通常很难直接得到对流的特性。本文报道了巨星 π¹ Gruis 表面清晰的干涉图像，显示出恒星表面非常复杂的对流模式，平均光强比为 12%，对流元的特征水平尺寸约为恒星直径的 27%。观测与对流模拟预测的结果相符。

Abstract

地球科学

Geoscience

Emergent constraint on equilibrium climate sensitivity from global temperature variability

全球温度可变性对平衡气候敏感度的自然约束

Peter M. Cox, Chris Huntingford and Mark S. Williamson

https://www.nature.com/articles/nature25450

（导读 寒雨）平衡气候敏感度（ECS）为二氧化碳浓度达到现在二倍时候，新平衡的气温平均上升程度，对其的估计一致在 1.5-4.5℃ 之间。本研究根据历史温度变化性而非变暖趋势，提出新的自然约束条件，其中值为 2.8℃，66% 置信度为 2.2-3.4℃，给出了更为精确的估计。

Abstract

A record of deep-ocean dissolved O2 from the oxidation state of iron in submarine basalts

来自海底玄武岩氧化态铁中深海溶解氧记录

Daniel A. Stolper and C. Brenhin Keller

https://www.nature.com/articles/nature25009

（导读 阿金）深海的氧化作用与现代海洋的生物地球化学循环以及早期动物起源和多样化有管关系。本研究分析深海盆地热液蚀变玄武岩中 Fe³⁺ 与 Fe 总量比，直接反映深海溶解氧浓度，表明深海氧化作用发生在距今 5.41 亿年的显生宙（Phanerozoic），一直持续到距今 4.2 亿年的古生代（Palaeozoic）晚期之前。

Abstract

其他

【Ecology-生态】Warfare and wildlife declines in Africa’s protected areas

战争与非洲保护区野生动物数量下降

Joshua H. Daskin and Robert M. Pringle

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

图片来源：Robert Pringle

（导读 陈月欣）在各种影响大型哺乳动物种群数量的因素中，我们对于战争冲突对种群数量的影响还缺少全局性的了解。本研究通过分析 1946-2010 年非洲战争情况与保护区野生动物种群波动发现，野生动物的增长率随着战争频率的上升而减少。冲突地区停火后的快速干预或可减少人类冲突对于野生动物的影响。

Abstract

【Materials-材料】Systems of mechanized and reactive droplets powered by multi-responsive surfactants

由多响应表面活性剂驱动的液滴系统

Bartosz A. Grzybowski, Zhijie Yang, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25137

（导读 卓思琪）本文描述了一种基于功能化纳米粒子二聚体的表面活性剂。被它所覆盖的液滴能同时对光、磁场和电场的刺激产生响应，因此可用于各种层级结构的组装。研究人员通过施加电场能将不同种类的液滴组装在一起，使得表面活性剂覆盖在结构表面的不同区域。而在携带不同表面活性剂的液滴系统上施加多种刺激，他们能够控制液滴取向、液滴间输运、混合以及化学反应的顺序。综上，多响应表面活性剂提高了液滴的操作、组装和反应的灵活性。

Abstract

【Geography-地理】A global map of travel time to cities to assess inequalities in accessibility in 2015

到城市旅行时间地图评估 2015 年可及性的全球不平等情况

D. J. Weiss, A. Nelson, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25181

（导读 卓思琪）世界经济和人工资源常集中在城市，而不易获取这些城市中心带来的机会和服务妨碍了人们的生活和发展。本文整合了多个全球尺度影响人们移动的因素，量化了 2015 年人们到城市中心所需的时间。结果显示富裕程度不同的人在可极性上的不平等：在低收入地区有 50.9% 的居民居住在 1 小时内可达市中心的地方，而高收入地区则是 90.7%。

Abstract

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