Nature 一周论文导读 | 2018 年 5 月 10 日

审校 访冬 咖喱 小勺 晓璇 邓卓

生物学

Biology

【封面故事】Lethal trap created by adaptive evolutionary response to an exotic resource

对外来资源的适应性演化响应引发致命陷阱

Michael C. Singer and Camille Parmesan

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0047-9

图片来源：Judy Gallagher / CC-BY 2.0

（导读：阿金）全球范围的生物人工运输给当地野生物种带来新的资源也埋下致命的“演化陷阱”。本研究报道了上世纪北美西部为喂养牛群引入外来植物长叶车前（Plantago lanceolata），使当地艾地堇蛱蝶（Euphydryas editha）的一个隔离种群演化出对该植物的偏好，牛群撤离和植物消失导致该种群崩溃灭绝，表明人类活动对地方种群生态演化的动态影响。

Abstract

Diametric neural ensemble dynamics in parkinsonian and dyskinetic states

帕金森病与运动障碍中的径向神经元集群动力学

Michael D. Ehlers, Mark J. Schnitzer, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0090-6

（导读：阿金）帕金森病中的运动障碍症状可能是由多巴胺缺失引发的纹状体棘突投射神经元（SPNs）活动异常造成的，多巴胺可通过直接和间接两种通路影响SPN活动。本研究监控了活动小鼠体内上千个SPN在清除多巴胺前后及L-DOPA诱导运动障碍过程中的活动情况，详细揭示了多巴胺和L-DOPA对直接和间接两种通路，以及SPN活动的影响方式。该研究为下一代基底核紊乱疗法提供新靶点。

Abstract

A midline thalamic circuit determines reactions to visual threat

中线丘脑回路决定对视觉威胁的反应

Lindsey D. Salay, Nao Ishiko and Andrew D. Huberman

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0078-2

（导读：阿金）动物内部状态与视觉威胁感知相融合来驱动相应的行为反应。本研究表明小鼠腹侧中线丘脑（vMT），剑突核（Xi）和连接核（Re）是神经网络调控视觉威胁行为反应的关键中枢。面对威胁，Xi通过杏仁基底外侧核诱发身体僵硬等活动减少型反应，而Re通入内侧前额叶皮质（Re→mPFC）激发摇尾巴等活动增强型反应。该研究有助于了解觉醒和自适应决定障碍症。

Abstract

Cryo-EM structure of substrate-bound human telomerase holoenzyme

冷冻电镜解析底物结合状态下人类端粒酶全酶结构

Eva Nogales, Kathleen Collins, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0062-x

（导读 郭怿暄）端粒酶可催化染色体末端的端粒重复序列合成，以平衡基因组复制中端粒的丢失。本研究利用冷冻电镜对底物结合状态下的人类端粒酶全酶结构进行解析，并着重展现了其中两个柔性RNA结合区域（包含TERT和hTR的催化核心、H/ACA核糖核蛋白）的结构细节。该研究为端粒酶相关的人类疾病提供研究支持。

Abstract

Structural basis for dual-mode inhibition of the ABC transporter MsbA

ABC转运蛋白MsbA被双模式抑制的结构基础

Jian Payandeh, Christopher M. Koth, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0083-5

（导读：阿金）革兰氏阴性菌内膜上的核心脂多糖的运输有赖于ABC家族的MsbA转运蛋白。本研究报道了分辨率为2.9埃，结合选择性小分子拮抗剂G907的MsbA结构，发现G907可以同时影响MsbA结构中跨膜区和核苷酸结构域的结构，从而抑制MsbA的变构能力，使其无法完成转运。该发现为研究ABC转运体的选择性调控机制和设计新型抗生素提供框架。

Abstract

Structural principles of distinct assemblies of the human α4β2 nicotinic receptor

人类α4β2烟碱受体不同组装的结构原理

Ryan E. Hibbs, Richard M. Walsh Jr, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0081-7

（导读：阿金）神经系统中的快速化学通讯由神经递质-门控离子通道介导，其细胞表面受体是阳离子选择性烟碱乙酰胆碱受体，它的α4β2亚型在人类大脑中有着丰富的异构体，也是尼古丁成瘾的主要靶向。本研究展示了来自同一样本的α4β2受体内不同亚基组合的高清冷冻电镜结构，揭示了亚基组装原理，及其生物物理与药理性质的不同结构基础。

Abstract

Earliest known hominin activity in the Philippines by 709 thousand years ago

菲律宾的人类活动纪录可追溯到70.9万年前

T. Ingicco, M. C. Reyes, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0072-8

图片来源：nature.com

（导读：阿金）本研究利用电子自旋共振法，分析了近期菲律宾吕宋岛北部发掘出的57件石器、近乎完整的肢解犀牛骨骸及其他古动物遗体，确定这些遗物来自距今77.7万年到63.1万年之间，暗示更新世古人类跨海迁徙多次发生，表明菲律宾在哺乳动物和古人类的跨华莱士线迁移中发挥核心作用。

Abstract

Subepithelial telocytes are an important source of Wnts that supports intestinal crypts

上皮下特洛细胞是支持肠隐窝的Wnts的重要来源

Klaus H. Kaestner, Michal Shoshkes-Carmel, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0084-4

（导读 陈月欣）拥有快速自我更新能力的肠道上皮依赖于干细胞和前体细胞来保持机体稳态，而这些细胞依赖于局部信号通路和生长因子来维持其功能。本研究发现肠道上皮下表达FOXL1的特洛细胞（telocytes）通过调控Wnt配体来维持肠隐窝内干细胞的更新与增殖，这一假设已被选择性敲除Porcn的小鼠模型所证实。

Abstract

De novo formation of the biliary system by TGFβ-mediated hepatocyte transdifferentiation

通过TGFβ转分化肝细胞从新形成胆管系统

Stacey S. Huppert, Holger Willenbring, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0075-5

（导读 陈月欣）转分化是干细胞介导的器官再生的替代方式。在成年哺乳动物中，转分化只见于在已有组织中补充剔除细胞的情形。本研究发现，小鼠干细胞可在胆管系统发育不全的情况下转分化成胆管细胞并分泌胆汁。不同于胆管系统发育过程，肝细胞的转分化不依赖于NOTCH信号通路，而是由TGFβ通路所介导。

Abstract

Male-killing toxin in a bacterial symbiont of Drosophila

果蝇共生细菌中用来杀死雄性的毒素

Toshiyuki Harumoto and Bruno Lemaitre

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0086-2

（导读 郭思瑶）一些昆虫的共生细菌会利用破坏昆虫性别比例来达到传播的目的。寄生在果蝇血液中的细菌Spiroplasma poulsonii就可以选择性杀死果蝇的雄性后代。科研人员发现其背后的机制关键是一个被命名为Spaid （Spiroplasma poulsonii androcidin）的蛋白 。该蛋白靶定雄性胚胎的X染色体诱发雄性果蝇子代死亡。该研究揭示了一种细菌蛋白通过性别特异性来影响宿主细胞的新机制。

Abstract

Chromatin analysis in human early development reveals epigenetic transition during ZGA

通过染色质分析揭示人类早期发育合子基因组活化期间的表观遗传转变

孙莹璞（郑州大学第一附属医院）, 颉伟（清华大学）等

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0080-8

（导读 郭怿暄）胚胎受精后的染色质结构和景观发生了巨大改变。本研究通过高通量测序（ATAC-seq）对人类植入前胚胎的染色质状态进行研究，发现人类早期胚胎染色质开放区域与顺式调节序列及转座子高度重合。合子基因组活化（ZGA）前，许多开放染色质区域存在于CpG富集的启动子、卵细胞中DNA低甲基化区域及转录因子结合位点。ZGA后，许多开放区域关闭，这一过程依赖转录并与非经典H3K4me3的重编程相关。

Abstract

物理学

Physics

Electron magnetic reconnection without ion coupling in Earth’s turbulent magnetosheath

地球湍流磁鞘中发现无离子耦合的电磁重联

T. D. Phan, J. P. Eastwood, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0091-5

图片来源：NASA

（导读 雷鸣）本研究在地球湍流磁鞘（弓激波下游）观测到电子尺度磁重联电流片。与标准模型所描述的相反，该狭窄磁重联电流片并没有嵌入一个宽广的离子尺度电流层，而且也没有探测到离子射流。结果表明，电子尺度电流片无离子耦合磁重联也是一种驱动湍流能量传递和扩散的方式。

Abstract

Precision measurement of the weak charge of the proton

质子弱电荷的精确测量

The Jefferson Lab Qweak Collaboration

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0096-0

（导读：阿金）标准粒子模型由于受限于无法预测一些基本物理参数和解释宇宙中暗物质和暗能量等问题，引发人们去研究在标准模型外的物理，如质子弱电荷。本研究报道通过测量质子上极化散射电子的宇称对称性破缺，得出弱电荷值为0.0719 ± 0.0045，与标准模型极为吻合。研究结果展示了宇称对称性破缺测量可作为探索标准模型之外高能物理的有力工具。

Abstract

Challenging local realism with human choices

用人的选择挑战定域实在论

The BIG Bell Test Collaboration

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0085-3

（导读 胡琦琳）为确定量子力学理论，贝尔测试的“自由选择漏洞”需谨慎使用。本研究招募了10万名志愿者玩一个在线电子游戏，在12个小时内所产生了约9700万比特的数据，完成了13个测试定域实在论的实验，数据结果与定域实在论相悖，支持量子理论的预测。该研究成功解决了“自由选择漏洞”的问题。

Abstract

Highly durable, coking and sulfur tolerant, fuel-flexible protonic ceramic fuel cells

长寿命、耐焦化、耐硫，可使用不同燃料的质子陶瓷燃料电池

Chuancheng Duan, Ryan O’Hayre, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0082-6

（导读：阿金）质子陶瓷燃料电池可以像高温固态氧化物电池一样，直接使用氢气和烃类燃料，但碳沉积和硫中毒会严重影响了氧后者的性能。本研究在不改变电池结构的基础上，使用了11种不同燃料对质子陶瓷燃料电池进行了测试。在500-600℃，长达6000小时的测试中，后者表现出耐高温、耐焦化、耐硫等优异性能，具有广阔的商业应用前景。

Abstract

化学

Chemistry

Rapid energy-efficient manufacturing of polymers and composites via frontal polymerization

利用前端聚合快速,低能耗地生产聚合物和复合材料

Scott R. White, Ian D. Robertson, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0054-x

（导读 卓思琪）高性能热固性材料的传统固化方法能耗大、耗时长。前端聚合是一种有效的替代策略。本文报道了一种前端聚合方式，可快速制造含微米级特征的部件、三维打印结构和碳纤维增强的聚合物复合材料。与传统方法相比，能耗和时耗减少了几个数量级，所制材料的机械性能与常规方法得到的相似。该策略极大提高了生产效率，并可广泛适用于许多行业。

Abstract

Nanoscale synthesis and affinity ranking

纳米级合成和亲和性排序

Tim Cernak, Nathan J. Gesmundo, et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0056-8

（导读 卓思琪）药物研发需要大量先导化合物，传统的高通量合成限制了过渡金属催化剂的使用，而转化动力学需要高浓度反应物。本研究结合高通量纳米级合成与无标记亲和选择质谱生物检定法。每个反应浓度在0.1摩尔，使得过渡金属催化，而生物检定法排列反应产物对靶蛋白的亲和力顺序。该方法可用于先导化合物的合成和检测，对快速、低消耗的蛋白质抑制剂开发十分重要。

Abstract

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