Nature 一周论文导读 | 2018 年 5 月 3 日
审校 访冬 咖喱 大头 邓卓 小小蜗 金庄维
生物学
Biology
【封面故事】A randomized trial of normothermic preservation in liver transplantation
肝移植常温保存的随机试验
David Nasralla, Constantin C. Coussios, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0047-9
图片来源：David Nasralla/PA
（导读 郭怿暄）肝移植是一种成熟的治疗手段，但由于传统冷藏对于肝脏保存不利，造成许多捐赠器官无法使用。本研究对 220 例肝脏移植进行随机试验，发现常温保存可有效维持肝脏的生理状态。与低温保存相比，常温保存的器官废弃率降低，平均保存时间延长，在胆管并发症、移植物存活率、患者存活率等方面两种保存方式不存在显著性差异。
Abstract
Genomic variation in 3,010 diverse accessions of Asian cultivated rice
3010 株不同亚洲栽培稻的基因组变异
黎志康（中国农业科学院作物科学研究所）, 张耕耘（深圳华大基因研究院）等
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0063-9
（导读 郭思瑶）3000 株水稻基因组计划中，科研人员对 3010 株不同的亚洲栽培稻进行全基因组测序并进行遗传变异和种群结构分析。其结果与当前划分的水稻五大种群一致，但做了更为准确的亚群划分，一些未报道的亚群与地理位置相关。超过 1 万个新的编码蛋白的基因和大量变异被发现。该数据的公布有利于水稻育种与基因组的研究。
Abstract
SAMHD1 acts at stalled replication forks to prevent interferon induction
SAMHD1 作用于停滞的复制叉以防止干扰素诱导
Yea-Lih Lin, Philippe Pasero, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0050-1
（导读 过泽远）脱氧核糖核苷三磷酸酶 SAMHD1 与癌症和慢性炎症相关。本研究发现 SAMHD1 可通过促进 MER11 的核酸外切酶活性来降解复制叉中的新生 DNA，从而激活 ATR–CHK1 检验点，使陷入停滞的复制叉重新开始 DNA 复制。SAMHD1 缺失会导致细胞中 DNA 单链碎片积累，从而激活 cGAS–STING 通路并引发慢性炎症。
Abstract
Cryo-EM structure of the gasdermin A3 membrane pore
GSDMA3 膜孔的冷冻电镜结构
Hao Wu, Judy Lieberman, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0058-6
（导读 阿金）被剪切的 Gasdermin 蛋白可介导炎性细胞死亡，其 N 末端片段可以与酸性膜脂结合并导致膜结构穿孔。本研究展示了由小鼠 GSDMA3- NT 片段介导形成的 27 重对称和 28 重对称的单环膜孔的冷冻电镜结构。该结构展示了 GSDMA3-NT 在插膜后所产生的剧烈构象变化，揭示了它导致膜孔形成的分子机制。
Abstract
Deep mitochondrial origin outside the sampled alphaproteobacteria
采样 α-变形菌之外的线粒体深度起源
Thijs J. G. Ettema, Joran Martijn, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0059-5
（导读 阿金）线粒体的内共生起源是真核细胞演化的关键事件。但其祖先身份仍有争议。本研究使用海洋宏基因组数据集的基因组分解合并和增加 α-变形菌基因组采样，表明线粒体不是演化自立克次氏体（Rickettsiales）或任何已知的 α-变形菌谱系，而是来自现存采样 α-变形菌分支前就分支出去的变形菌谱系。因此先前线粒体祖先的假设理论有待重估。
Abstract
Complete Ichthyornis skull illuminates mosaic assembly of the avian head
鱼鸟（Ichthyornis）完整头骨展示鸟类头部的镶嵌演化
Bhart-Anjan S. Bhullar, Daniel J. Field, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0053-y
图片来源：nature.com
（导读 阿金）鱼鸟等晚白垩纪有齿鸟类位于鸟类系统发育关键位置，本研究报告了四个鱼鸟（I. dispar）头骨的三维模型，显示其具有小型过渡性鸟喙和与现代鸟类相似的运动系统。脑部接近现代鸟类但颞部与恐龙类似。这表明鸟类大脑和腭部演化早于下颌肌肉退化和喙部完全变形。
Abstract
Blastocyst-like structures generated solely from stem cells
完全由干细胞产生的囊胚样结构
Nicolas C. Rivron, Javier Frias-Aldeguer, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0051-0
（导读 郭怿暄）囊胚由滋养外胚层和胚胎细胞构成，由小鼠囊胚培养出的滋养层细胞和胚胎干细胞分别是其体外类似物。本研究发现二者在体外可形成形态和转录上类似胚胎期 3.5 天的类囊胚。单细胞测序显示胚胎细胞部分通过 BMP4/Nodal-KLF6 轴来维持滋养层细胞增殖和自我更新并精细调节滋养层上皮的形态发生。该发现证明胚胎诱导对滋养外胚层形成，进而植入子宫并发生蜕膜化至关重要。
Abstract
LUBAC is essential for embryogenesis by preventing cell death and enabling haematopoiesis
LUBAC 通过阻止细胞死亡和促进造血作用协助胚胎发育
Henning Walczak, Nieves Peltzer, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0064-8
（导读 卓思琪）负责线性泛素链组装化合物（LUBAC）对最优基因活化和阻止细胞死亡又重要作用。本研究通过研究 LUBAC 组分 HOIL-1 缺乏的小鼠发现，HOIL-1 负责 LUBAC 的组装、稳定以及 TNFR1 信号复合物的最大扣留，从而阻止 TNFR1 介导的细胞异常死亡来协助胚胎形成。此外还揭示了当 LUBAC 和 caspase-8 缺失时，RIPK3 可以阻止 RIPK1 使胎儿造血功能缺陷而诱导的胚胎致死。
Abstract
Architecture of an HIV-1 reverse transcriptase initiation complex
解析 HIV-1 逆转录酶起始复合物的结构
Elisabetta Viani Puglisi, Kevin P. Larsen, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0055-9
（导读 郭怿暄）HIV-1 病毒可利用宿主细胞内 tRNALys3 作为引物启始病毒 RNA 的逆转录。本研究利用冷冻电镜对 HIV-1 逆转录启始复合体结构进行解析，发现失活状态时逆转录酶（RT）手指拇指结构打开，核酸引物-模板复合物不在其活性位点。tRNALys3 与 HIV-1 RNA 之间形成的引物结合位点（PBS）位于 RT 裂缝中，tRNA 5’ 端重新折叠在 PBS 上端形成长螺旋结构，余下病毒 RNA 形成两条螺旋茎处于逆转录酶活性位点上方，并与 PBS 的 RNase H 区相连。该结果阐释了启始复合物中的 RNA 结构改变 RT 构象来降低活性，是可能的药物靶点。
Abstract
Structure of the alternative complex III in a supercomplex with cytochrome oxidase
结合细胞色素氧化酶的超复合物中替代性复合物 III（ACIII）的结构
Emad Tajkhorshid, John L. Rubinstein, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0061-y
（导读 阿金）ACIII 是许多细菌呼吸和/或光合电子传输链的关键组成，但目前尚未清楚 ACIII 的结构表征。本研究使用苯乙烯马来酸共聚物从含天然脂质的约氏黄杆菌中分离出 ACIII，解析出分辨率达到 3.4 埃的 ACIII 冷冻电镜结构。超复合物中 aa3 型细胞色素 c 氧化酶组分结构建模揭示其改变结构以结合 ACIII，说明电子传输链中超复合物的重要性。
Abstract
材料科学
Materials
An optical-frequency synthesizer using integrated photonics
一种应用集成光子学的光学频率合成器
Daryl T. Spencer, Scott B. Papp, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0065-7
图片来源：Burrus/NIST
（导读 阿金）实现光学频率合成器的广泛使用要求缩小其尺寸，并降低功耗和成本。本研究使用集成光子学创造相位相干微波-光学链路，提出了一种合成光波信号绝对频率的方法。经非均匀集成 III–V/硅可谐调激光器的测量验证，该合成器的输出稳定性良好。任何光子频率光源的应用都能得益于该高精确度光子合成器。这为建造低成本、低功耗和紧凑集成光子器件创造了新途径。
Abstract
Hyperexpandable, self-healing macromolecular crystals with integrated polymer networks
具有聚合物网络结构的高膨胀、可自修复高分子晶体
F. Akif Tezcan, Ling Zhang, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0057-7
（导读 阿金）凝聚态物质的形成要求权衡结构有序性和柔性，但柔性晶体受限于维持晶格组分之间的连续网络，膨胀后易破裂且鲜有自修复能力。本研究报道具有水凝胶聚合物的大分子铁蛋白晶体可各向同性地膨胀到原尺寸的 180%，同时保持周期有序性和多面 Wulff 形态。两种材料的动态结合相互作用使得晶体能有效抵抗碎裂，并具备自修复能力。
Abstract
物理学
Physics
Characterization of the 1S–2S transition in antihydrogen
反氢原子中 1S-2S 跃迁的特征
J. S. Hangst, W. N. Hardy, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0017-2
（导读 胡琦琳）由于氢原子在宇宙演化以及量子力学发展进程中扮演着重要角色，反氢原子在反物质研究中尤为令人瞩目。本研究利用磁陷俘反氢原子，描述了 1S-2S 跃迁的一个超精细分量。测得的谱线形状与氢原子谱线非常吻合，而且共振频率与氢原子的基本一致。该结果高度精确地检验了电荷-宇称-时间反演对称性。
Abstract
Lightwave valleytronics in a monolayer of tungsten diselenide
单层二硒化钨中的光波能谷电子学
M. Kira, R. Huber, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0013-6
（导读 阿金）光波电子学使用强光脉冲控制电荷的平移运动，但其自旋和能谷赝自旋的量子内禀属性在光的子循环尺度上仍不可切换。本研究展示了单层二硒化钨上光生电子-空穴对在强光波作用下加速并碰撞，高阶奇数边带和极化方向的异常变化直接证明超快赝自旋动态属性。研究结果为具有光学时钟频率的能谷电子学打开新的方向。
Abstract
其他
【Astronomy-天文】Helium in the eroding atmosphere of an exoplanet
系外行星大气中发现氦
J. J. Spake, D. K. Sing, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0067-5
（导读 雷鸣）本研究观测系外气体大行星 WASP-107b 的近红外透射光谱，在波长 10833 埃（1 埃等于 10-10 米）处发现激发亚稳态氦的狭窄吸收特征，其振幅高于一般恒星色球活动氦谱的5倍。这说明该行星大气正以每十亿年 0.1%-4%总质量的速度挥发，可能会在辐射压的作用下拥有一个彗星一样的尾巴。
Abstract
【Chemistry-化学】Synthesis, structure and reaction chemistry of a nucleophilic aluminyl anion
阴离子铝亲核试剂的合成、结构和化学性质
Jose M. Goicoechea, Simon Aldridge, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0037-y
（导读 卓思琪）本文报道了一种阴离子铝（I）亲核试剂（[K{Al(NON)}]2 ，NON =4,5-双（2,6-二异丙基苯胺基）-2,7-二叔丁基-9,9--9H-呫吨）的结构、合成和化学性质。该类试剂在形成铝元素共价键、苯环中 C-H 氧化加成中有前所未有的反应活性。这暗示它可以在金属-碳和金属-金属键形成的反应中得到进一步的应用。
Abstract
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