Nature 一周论文导读 | 2018 年 2 月 1 日

审校 紫苏 咖喱 大头 潜伏者 金庄维

生物学

Biology

【封面故事】The axolotl genome and the evolution of key tissue formation regulators

解析蝾螈基因组和关键组织形成调节因子的进化

Siegfried Schloissnig, Michael Hiller, Elly M. Tanaka, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25458

图片来源：nature.com

（导读 郭怿暄）蝾螈是发育、再生和进化研究中的重要模式生物。本研究结合长读长测序、光学图谱方法和全新基因组装配程序对蝾螈基因组进行测序。发现：其内含子和基因间序列较长；发育相关基因的内含子大小受到限制；部分物种特异性基因可能与肢体再生相关；蝾螈基因组不含发育相关基因 Pax3，其功能可能由 Pax7 代行使。该基因组为发育和进化研究提供优质资源。

Abstract

The genome of Schmidtea mediterranea and the evolution of core cellular mechanisms

解析地中海圆头涡虫的基因组和核心细胞机制的进化

Siegfried Schloissnig, Eugene Myers, Jochen Christian Rink, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25473

（导读 郭怿暄）涡虫是干细胞和再生研究的重要模式生物，本研究运用长读长测序技术和全新基因组装配程序 MARVEL 对涡虫基因组进行测序，发现涡虫基因组具有高度多态性和重复性，并具有一类全新的巨大逆转录因子，但缺乏一些包括有丝分裂纺锤体装配检查点在内的高度保守基因。这一成果为再生和核心细胞生物机制的进化研究带来宝贵资源。

Abstract

Evolutionary routes and KRAS dosage define pancreatic cancer phenotypes

演化进程和 KRAS 剂量定义胰腺癌表型

Roland Rad, Sebastian Mueller, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25459

（导读 阿金）目前对胰腺导管腺癌（PDAC）发病和转移机制的了解尚有局限。本研究通过功能研究和人类数据整合细胞培养基因组、转录组和肿瘤表型，揭示突变 KRAS 基因剂量增加在 PDAC 进化早期肿瘤发生并驱动转移。Kras^MUT 最高剂量预示着具有侵袭性未分化肿瘤表型，而 Kras^MUT 也可与其他致癌基因协同驱动肿瘤发生。本研究为阐明癌症进程发展提供关键分子途径。

Abstract

The honeycomb maze provides a novel test to study hippocampal-dependent spatial navigation

研究依赖于海马的空间定位能力的新型测试工具--蜂巢迷宫

John O’Keefe, Ruth A. Wood, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25433

（导读 董堃）本文引入了一种新的测量大鼠空间定位能力的行为范式—蜂巢迷宫，这种迷宫由 37 个独立可以上下移动的平台组成。位置定位需要实验动物通过一系列连续的选择，从数个起始平台开始达到最终目标平台 。 39 37569 39 14988 0 0 869 0 0:00:43 0:00:17 0:00:26 3159这种蜂巢迷宫是对当前已有的范式（如莫里斯迷宫）的一种改良，它能够控制在迷宫的每个位置动物对目标方向的选择，从而能够更加广泛的评估其空间定位能力，并使得识别影响任务表现的因素和伴随的单细胞记录成为可能。

Abstract

Hierarchically related lineage-restricted fates of multipotent haematopoietic stem cells

多能造血干细胞层级相关的谱系限制性分化

Claus Nerlov, Sten Eirik W. Jacobsen, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25455

（导读 郭怿暄）造血干细胞（HSC）可在生理和疾病状态下对血液中各种系细胞进行补充。本研究通过对由单个移植造血干细胞产生的祖细胞以及分化为巨核细胞/血小板、红系、粒系、B 和 T 细胞系的成熟细胞进行高敏追踪，发现 HSC 存在高度有序、可预测的谱系限制性分化。没有任何 HSC 只对单一血液细胞种系做出贡献，且在自更新和多能性丢失之前通过可预测的层级分化倾向补充其中部分谱系。

Abstract

Tissue-selective effects of nucleolar stress and rDNA damage in developmental disorders

细胞核应激的组织选择性作用和发育功能紊乱中的核糖体 DNA 损伤

Joanna Wysocka, Eliezer Calo, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25449

（导读 阿金）颅面畸形源于“管家基因”突变导致脑神经嵴细胞缺陷，但是尚未了解其细胞类型选择机制。本研究解释由 Pol I 转录或其辅助因子 TCOF1 发生的杂合突变致使 DDX21 酶脱离 DNA，而对 p53 介导的细胞凋亡敏感的脑神经嵴细胞内易发生该过程，核糖体 DNA 功能损伤导致细胞执行凋亡程序，引发特雷彻•柯林斯综合征（Treacher-Collins Syndrome）。

Abstract

A major lineage of non-tailed dsDNA viruses as unrecognized killers of marine bacteria

不为人知的海洋细菌杀手——无尾双链 DNA 病毒中的一种主要谱系

Libusha Kelly, Martin F. Polz, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25474

（导读 卓思琪）在海洋标本中占主导的是无尾双链病毒，但其特性尚不清楚。本文研究了一组被命名为 Autolykiviridae 的海洋 dsDNA 无尾病毒，是双层凝胶（DJR）衣壳病毒谱系中的新家族。它的宿主范围广，对弧菌杀伤力高于有尾病毒。基因组研究发现，它们的多样性远超已知的三类 DJR 病毒。综上，该资料表明了无尾 dsDNA DJR 谱系的重要性，是细菌-病毒相互作用的环境模型基础。

Abstract

Tet2 promotes pathogen infection-induced myelopoiesis through mRNA oxidation

Tet2 通过 mRNA 氧化促进病原体感染诱导的骨髓生成

曹雪涛（第二军医大学、医学免疫学国度重点实验室）等

https://www.nature.com/articles/nature25434

（导读 阿金）RNA 修饰可以进行转录后调控，但是哺乳动物 mRNA 修饰的动态变化和功能还未知。本研究发现 Tet2 通过 Adar1 介导的转录后 Socs3 表达水平的意志，以 mRNA 氧化依赖方式促进感染诱导的骨髓细胞生成。揭示出 Tet2 的调节作用机制，为防治感染性疾病和控制炎症性疾病提供新思路。

Abstract

Mitochondrial translation requires folate-dependent tRNA methylation

线粒体翻译中叶酸依赖的 tRNA 甲基化的必要性

Joshua D. Rabinowitz, Raphael J. Morscher, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25460

（导读卓思琪）本文发现线粒体叶酸酶丝氨酸羟甲基转移酶 2（SHMT2）失去活性后破坏了线粒体蛋白质翻译过程，导致人类细胞氧化磷酸化发生障碍。SHMT2 是甲基供体，协助生成线粒体 tRNAs 上的牛磺酰甲基尿苷碱基。SHMT2 敲除的人类细胞中缺少该碱基，导致蛋白质翻译过程有缺陷。这使呼吸链酶表达受到阻碍。综上，哺乳动物线粒体利用叶酸一碳单位甲基化 tRNA 的过程是线粒体翻译和氧化磷酸化必须的。

Abstract

天文学

Astronomy

Strong disk winds traced throughout outbursts in black-hole X-ray binaries

黑洞 X 射线双星爆发过程中的（吸积）盘风

B. E. Tetarenko, J.-P. Lasota, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25159

图片来源：NASA/Swift/A. Simonnet, Sonoma State University

（导读 雷鸣）本研究分析了 21 份黑洞 X 射线双星爆发数据文档，运用贝叶斯方法和吸积模型，估算出黑洞吸积粘滞因子 α 值约为 0.2-1.0（之前的观测显示白矮星的 α 值约为 0.1-0.2）。黑洞的 α 值相对较高的原因可能是高角动量转移率，或磁驱动盘风导致的质量丢失。

Abstract

A large oxygen-dominated core from the seismic cartography of a pulsating white dwarf

脉动白矮星的核心

N. Giammichele, S. Charpinet, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25136

（导读 雷鸣）本研究运用星震学技术分析存档数据，确定了白矮星 KIC08626021 内部径向化学成分层析图。结果表明，该星内部有一个 0.45 个太阳质量的均匀核心，其氧含量高达 86%，这两个数值分别比传统模型的预期高出 40% 和 15%。研究结果为更好地校正发生在恒星内部的核燃烧和对流混合过程提供了精确基准，更加精确的白矮星内部化学组分也可用于确定银河系的星族年龄。

Abstract

其他

【Physics-物理】Centimetre-scale electron diffusion in photoactive organic heterostructures

光敏有机异质结构中的厘米级电子扩散

Stephen R. Forrest, Quinn Burlingame, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25148

（导读 阿金）有机半导体材料固有的静态和动态无序性会干扰载流子流动，影响导电性。本研究展示一个光敏有机异质结构：C70 富勒异质结。研究人员在富勒烯通道中观测到了厘米级的电子扩散，与理论模型相符。这归功于富勒烯的高扩散性与极长的电荷重结合时间。

Abstract

【Chemistry-化学】Generating carbyne equivalents with photoredox catalysis

光氧化还原催化生成碳炔等价物

Marcos G. Suero, Zhaofeng Wang, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25185

（导读 卓思琪）碳炔是含有三个非键电子的一价碳，它能依次形成三个新共价键，可能可以用来构建手性中心。但其性质不稳定且原料稀缺，相关反应难以设计。本文在可见光氧化还原催化下合成了碳炔的直接等价物重氮甲基自由基。这些等价物可以位点选择性的诱导芳香环上的碳氢键断裂，使具有工业价值的重氮甲基化反应成为可能。该策略为手性中心的定制合成提供了方法。

Abstract

【Geoscience-地球科学】Reconciling divergent trends and millennial variations in Holocene temperatures

调和全新世温度的不同趋势和千年变化

Jeremiah Marsicek, Bryan N. Shuman, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25464

（导读 温小温）普遍认为全新世以来气候变冷，但长期变冷与全球强迫难以协调，与模型模拟结果相悖。古花粉数据重建的温度与模型结果表明全球气候长期变暖直至 2000 年前，仅北大西洋长期变冷。本研究衣表明近几十年来放大变暖的气温比过去 11000 年任何一个世纪的平均气温都高。

Abstract

【Archaeology-考古学】Early Middle Palaeolithic culture in India around 385–172 ka reframes Out of Africa models

印度旧石器时代早中期文化重塑对人类走出非洲模式的传统理解

Kumar Akhilesh, Shanti Pappu, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25444

（导读 阿金）印度南部 Attirampakkam 史前遗址丰富的旧石器时代中期（Middle Palaeolithic）记录有助于了解南亚史前人类文化。本研究分析来自该地区众多的石器记录，确认印度在 38.5 万年前经历了从阿舍利文化（Acheulian culture）到旧石器时代中期文化的转变，时间与非洲和欧洲发生类似转变的时间大致相同，这表明当时地域发展和全球持续转型之间的复杂互动关系。

Abstract

【Robotics-机器人学】Small-scale soft-bodied robot with multimodal locomotion

拥有多种运动形式的小型软体机器人

Metin Sitti, Wenqi Hu, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25443

图片来源：scitechdaily.com

（导读 雷鸣）小型机器人能够非侵入地到达受限、封闭空间，可用于微工厂及生物工程。相比刚性机器人，软体机器人更能适应复杂的表面。本文报道了一种毫米尺度的磁控软体机器人，它能够根据不同的环境，在游泳、攀登、爬行、滚动、行走、跳跃等多种运动模式之间灵活切换，并能完成拾取、放置“货物”的任务。

Abstract

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