Nature 一周论文导读 | 2018 年 6 月 21 日
审校： 小锅 大头 访冬 棒冰 小象
制版：阿金
生物学
Biology
【封面故事】Loss of coral reef growth capacity to track future increases in sea level
珊瑚礁随未来海平面上升而增长的能力下降
Chris T. Perry, Lorenzo Alvarez-Filip, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0194-z
图片来源：Phys.org
（导读：过泽远）本研究分析了200多个热带西大西洋和印度洋珊瑚礁纵向增长潜力，并以不同的典型浓度路径 (RCP)对比海平面上升（SLR）数据，发现若无持续生态恢复，仅有少数珊瑚礁可跟上海平面上升速度，且多数珊瑚覆盖面积未达到可预防淹没阈值。为减少未来珊瑚礁淹没，开展紧急行动十分必要。
Abstract
Structural basis of mitochondrial receptor binding and constriction by DRP1
DRP1线粒体受体结合和收缩的结构基础
Raghav Kalia, Adam Frost, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0211-2
（导读：过泽远）线粒体的遗传，基因维持和新陈代谢的适应依赖DPR1和线粒体受体介导的细胞器分裂，但是机理尚未得知。本文展示了人类DPR1与MID49组合的冷冻电镜完整结构，并分析了以结构和疾病为基础的突变，揭示了DRP1是如何通过核苷酸驱使的变构效应去执行机械工作的。
Abstract
Quantitative phosphoproteomic analysis of the molecular substrates of sleep need
睡眠需求分子底物的定量磷酸化蛋白质组学分析
Zhiqiang Wang, 刘清华（筑波大学）, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0218-8
（导读 王思菲）睡眠-苏醒稳态通过在清醒时累积并在睡眠时消逝的睡眠需求维持。本研究对睡眠剥夺和高睡眠需求Sleepy小鼠（Sil突变）大脑进行定量磷酸化蛋白质组学分析，二者均呈现高度磷酸化，其中80种与睡眠需求同步变化的SNIPP蛋白是SIK3的直接作用靶点。本研究表明SNIPPs的磷酸化状态可作为睡眠需求的分子标记，亦是突触稳态和睡眠-苏醒稳态调节的重要机制。
Abstract
Novel soil bacteria possess diverse genes for secondary metabolite biosynthesis
新型土壤细菌拥有次级代谢物生物合成的多样基因
Alexander Crits-Christoph, Jillian F. Banfield, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0207-y
（导读：阿金）土壤生态系统中的微生物会产生多种次级代谢物，目前对其中绝大多数细菌生物合成潜力的研究不多。本研究重构了数百个来自草原土壤宏基因组几近完整的基因组图谱，鉴定出一千多个生物合成基因簇，包括各种肽、抗菌素酶和其他代谢物。这些生物体代表了一种生物合成产物的天然来源，可满足对新抗生素和其他化合药物的需求。
Abstract
Protection from UV light is an evolutionarily conserved feature of the haematopoietic niche
防紫外线是造血微环境中一个进化上的保守特征
Friedrich G. Kapp, Leonard I. Zon, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0213-0
（导读 郭怿暄）造血干细胞和祖细胞（HSPCs）需特定造血微环境来调节其行为，其所在微环境根据不同物种而异。本研究发现斑马鱼肾髓上方的黑色素细胞保护伞帮助HSPC防紫外线，降低DNA损伤。缺乏黑色素细胞的斑马鱼受到紫外线照射后，DNA损伤增加，HSPC数目下降，cmyb表达上升。这一特征在水栖动物中高度保守，提示水栖到陆栖的过渡中，紫外线是一种影响造血微环境的进化压力。
Abstract
An Early Cretaceous eutherian and the placental–marsupial dichotomy
白垩纪早期的真兽类动物化石和胎盘类-有袋类谱系分异
毕顺东（云南大学）等
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0210-3
图片来源：nature.com
（导读：阿金）分子估计胎盘类和有袋类动的分异主要出现于侏罗纪。本研究报道最新的热河真兽类周氏混元兽（Ambolestes zhoui）化石，该化石骨架保存几乎完整，包括外鼓骨和舌骨器，解剖结构细节与同期哺乳动物不同，表明原定最早有袋类中国袋兽（Sinodelphys）实为真兽类，其与热河始祖兽（Eomaia）的颅后特征差异为谱系内成员间差异。
Abstract
GLI1-expressing mesenchymal cells form the essential Wnt-secreting niche for colon stem cells
表达GLI1的间充质细胞形成了结肠干细胞必需的分泌Wnt的微环境
Bahar Degirmenci, Tomas Valenta, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0190-3
（导读 王思菲）Wnt–β-catenin信号促进干细胞更新对肠道上皮稳态起关键作用。但结肠中负责维持微环境的细胞尚不清楚。本研究发现表达GLI1的间充质细胞可建立干细胞必需的微环境，阻断该细胞Wnt分泌将抑制干细胞自我更新，造成结肠上皮破坏。该细胞在小肠中作为Wnt储备资源同样至关重要。该研究揭示通过改变表达GLI1间充质细胞数量来调节干细胞微环境以满足肠道需求的机制。
Abstract
Induction and transcriptional regulation of the co-inhibitory gene module in T cells
T细胞中共抑制基因模块的诱导和转录调控
Norio Chihara, Ana C. Anderson, Aviv Regev, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0206-z
（导读 郭怿暄）效应T细胞上表达共抑制受体对维持免疫稳态至关重要，其表达失调与自身免疫病或肿瘤相关。本研究从单细胞水平对小鼠细胞RNA和蛋白质进行分析，证实了共抑制受体模块的存在。该模块由IL-27驱动，在CD4+和CD8+细胞表面均有表达。PRDM1和c-MAF合作调控这一共抑制模块的表达。该分子环路的发现为了解T细胞功能，寻找控制自身免疫和肿瘤免疫的方法奠定基础。
Abstract
A Cdk9–PP1 switch regulates the elongation–termination transition of RNA polymerase II
Cdk9-PP1开关调节RNA聚合酶II的延伸 - 终止的转换
Pabitra K. Parua, Robert P. Fisher, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0214-z
（导读 郭怿暄）RNA聚合酶II（Pol II）转录的结束受到严密调控，但其延伸-终止转换机制尚不清楚。本研究通过化学-遗传学筛选发现酵母中Cdk9可磷酸化延长因子Spt5及蛋白磷酸酶PP1的一种异形体Dis2上的负向调控位点。Dis2亦可催化Spt5去磷酸化。在转录复合体通过剪切和多腺苷酸信号后Spt5去磷酸化，这一过程依赖Dis2，从而反转Cdk9信号，完成Pol II延伸-终止的转换。
Abstract
Structural basis of G-quadruplex unfolding by the DEAH/RHA helicase DHX36
由DEAH / RHA解旋酶DHX36解折叠G-四联体的结构基础
Michael C. Chen, Adrian R. Ferré-D’Amaré, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0209-9
（导读：阿金）多功能解旋酶DHX36与G-四联体介导的转录和转录后调控有关。本研究报道牛DHX36与带有G-四联体和3’端单链片段的DNA序列结合的共结晶冷冻电镜结构，发现N端DHX36特异性结构域折叠成DNA结合诱导的α螺旋，选择性结合平行G-四联体。G-四联体的结合可诱导解旋酶核心重排，通过拉动单链DNA尾部驱动G-四联体每次解折叠一个残基。
Abstract
Structural basis for regulation of human acetyl-CoA carboxylase
调节人类乙酰辅酶A羧化酶（ACC）的结构基础
Moritz Hunkeler, Timm Maier, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0201-4
（导读：阿金）乙酰辅酶A羧化酶（ACC）参与脂肪酸生物合成的重要步骤，人类ACC有两种亚型：代谢性的细胞溶质ACC1和 ACC2。本研究通过冷冻电镜解析了由ACC-柠檬酸盐变构性诱导的活性ACC1纤维结构，及BRCA1蛋白BRCT结构域结合产生的无活性ACC1纤维结构。ACC1这种通过大规模构象变化调节酶活性的机制在生物合成工程中具有潜在应用价值。
Abstract
物理学
Physics
Gate-tunable frequency combs in graphene–nitride microresonators
基于石墨烯-氮化硅微谐振腔的栅极可调频率梳
姚佰承（电子科技大学）等
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0216-x
图片来源：FrequencyCombs.org
（导读：阿金）光频梳是现代频率计量学、精密光谱学等领域的关键技术，但决定光频梳形成的激光腔内的色散通常很难通过电场调谐。本研究将栅极可调光电导与氮化硅光子微谐振器耦合，通过改变费米能级调节二和更高阶色散，实现了基于石墨烯的光频梳门控内腔的可谐调性。该研究有助于提高对动态频率梳和超快光学的理解。
Abstract
Ballistic molecular transport through two-dimensional channels
二维通道的弹道分子传输
A. Keerthi, A. K. Geim, B. Radha, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0203-2
（导读：阿金）气体在纳米级小孔的渗透在许多技术中发挥着重要作用。本研究报道了气体在具有原子级平整度腔壁的埃量级通道内传输的现象，发现通道表面原子级的细观结构决定表面散射是漫反射还是镜面反射，同时量子效应对室温下的镜面反射有贡献。该研究深刻理解了分子渗透的原子级细节，证明能在与原子量子力学尺寸相当的可控约束下研究气体输运的可能性。
Abstract
Heterointerface effects in the electrointercalation of van der Waals heterostructures
范德华异质结构的电子插层中的异质界面效应
D. Kwabena Bediako, Philip Kim, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0205-0
（导读：阿金）层状范德华(vdW)晶体是一类种类丰富的材料族，移动离子可通过电化学方式嵌入宿主原子晶格层间间隙中，但异质层修饰插层反应的能力及其在原子水平的作用尚待阐明。本研究基于具有六边形层状堆叠结构的材料的vdW异质结构构建了电化学装置，发现在石墨烯和MoX2间形成的vdW异质界面极大的增加了电荷在MoX2面上的积累。本研究为调控二维电学和光电器件中的电荷密度开辟了一条新途径。
Abstract
地球科学
Geoscience
Antarctic ice shelf disintegration triggered by sea ice loss and ocean swell
由海冰流失和海洋涌浪引发的南极冰架崩解
Xuanhe Zhao, Yoonho Kim, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0212-1
图片来源：SpaceEDGE
（导读：阿金）了解近期冰架灾难性崩解的原因是改进南极冰盖耦合模型及预测未来状态的关键。本研究表明，海冰防护性缓冲带季节性缺失的增加使脆弱的冰架外边缘受海洋涌浪侵袭，达到断裂临界点，结合多种因素共同触发了大规模冰架崩裂事件。研究强调了利用冰盖模型分析海冰和海洋涌浪的重要性。
Abstract
Extensive retreat and re-advance of the West Antarctic Ice Sheet during the Holocene
全新世南极西部冰盖的大幅度消退和再次前进
J. Kingslake, R. P. Scherer, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0208-x
（导读：阿金）西南极冰盖重构模型假设其在全新世逐步减退。本研究对罗斯海冰流下沉积岩芯放射性碳测年发现全新世大面积海洋暴露，探冰雷达观测威德尔海冰川内部结构显示冰架接地，表明全新世冰盖曾向内陆后退，又随地壳回弹前进至当前位置。结果推翻了先前西南极冰盖在全新世逐渐消退的假设。
Abstract
其他
【Astronomy-天文】Observations of the missing baryons in the warm–hot intergalactic medium
在温热的星系间介质中观察缺失的重子
F. Nicastro, J. Kaastra, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0204-1
（导读 雷鸣）相比大爆炸核合成理论所预测的数值，宇宙间目前已经观测到的重子缺失了30-40%，理论上认为，这些失踪的重子隐藏于星系间温热介质中，但这些介质大部分处于电离状态，很难探测。本研究观测红移值大于0.4处一颗类星体，在其高信噪比X射线光谱中发现的高电离氧(O VII)，位于大星系过密区，其数量符合温热星系间介质模型所预测的数值。因此本文认为这些高电离氧便是科学家长期追寻的失踪重子。
Abstract
【Chemistry-化学】Comprehensive suppression of single-molecule conductance using destructive σ-interference
用相消σ干涉全面抑制单分子电导
Marc H. Garner, 肖胜雄（上海师范大学）, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0197-9
（导读：阿金）相消量子干涉可通过抑制σ和π轨道上的电流来全面抑制碳基分子的分子结相干隧穿。目前通过相消干涉已实现抑制π轨道上电子传输。因此，本研究利用一种饱和硅基分子，通过将其官能团中的 Si-Si 键锁定成双环分子骨架中的重叠构象，来实现σ轨道的相消干涉，并将绝缘分子的尺寸缩小到小于1nm的量级。本研究提出的分子设计为基于量子干涉制造单分子绝缘体的方法提供了概念证明。
Abstract