Nature 一周论文导读 | 2018 年 6 月 28 日
审校 小锅 小勺 咖喱 紫苏 晓璇 小象
制版：阿金
生物学
Biology
Targeted therapy in patients with PIK3CA-related overgrowth syndrome
对PIK3CA相关过度生长综合征患者的靶向治疗
Quitterie Venot, Guillaume Canaud, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0217-9
（导读 郭怿暄）CLOVES综合征是PIK3CA基因突变导致的遗传性疾病，属PIK3CA相关过度生长综合征(PROS)的一种，目前尚无特异性治疗方法，生存率很差。本研究发现PIK3CA抑制剂BYL719可明显改善PROS/CLOVES小鼠模型的器官功能紊乱，该药效在19名PROS患者中同样得到印证，疾病症状全部得到改善且并未发现严重副作用。该发现首次为PROS患者带来全新的治疗策略。
Abstract
Structure of the µ-opioid receptor–Gi protein complex
μ阿片受体-Gi蛋白复合物的结构
Antoine Koehl, Aashish Manglik, Georgios Skiniotis
, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0219-7
（导读：卓思琪）μ-阿片受体（μOR）是一种G蛋白偶联受体（GPCR），μOR信号可抑制Gi蛋白以产生镇痛作用和欣快感。本文展现了3.5Å分辨率下μOR与激动剂多肽DAMGO或无核苷酸Gi结合的冷冻电镜结构。DAMGO占据吗啡喃受体口袋。而比起其他GPCRs-Gs复合物，μOR–Gi复合物在第六次跨膜受体处、G蛋白与α-亚单位和受体核心处有所不同。该研究阐明了Gi蛋白偶联特异性相关的µOR结构特征。
Abstract
Cryo-EM structure of human rhodopsin bound to an inhibitory G protein
人类视紫红质与抑制型G蛋白结合的冷冻电镜结构
Yanyong Kang, 徐华强（中国科学院上海药物研究所）, Anthony A. Kossiakoff, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0215-y
图片来源：itech.ifeng
（导读 阿金）G蛋白偶联受体（GPCR）通过偶联下游异三聚体刺激型G蛋白（Gs）、抑制型G蛋白（Gi）以及阻遏蛋白来介导细胞信号通路，但尚未明确其选择性的分子机制。本研究使用冷冻电镜技术发现由Gi α亚基上C末端螺旋介导的活化视紫红质与Gi的相互作用。通过结构对比发现活化GPCR对于Gs，Gi和阻遏蛋白识别的独特结构特征。
Abstract
Structure of the adenosine-bound human adenosine A1 receptor–Gi complex
结合腺苷的人类腺苷A1受体-Gi复合物的结构
Christopher J. Draper-Joyce, Patrick M. Sexton, Alisa Glukhova, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0236-6
（导读：阿金）腺苷A1受体（A1R）会优先偶联抑制型异三聚体G蛋白（Gi/o），并涉及多种疾病，但尚无明确的治疗靶点。本研究使用相位板冷冻电镜，解析了结合腺苷和Gi2复合物的人类A1R结构，并与未激活状态结构和与激动剂结合的β2肾上腺素能受体-GS蛋白复合物进行对比，揭示了该A1R结构在细胞外和细胞内区域发生的结构改变。该结构为了解G蛋白选择性的分子机制提供新见解。
Abstract
A synaptic threshold mechanism for computing escape decisions
计算逃跑决策的突触阈限模型
Dominic A. Evans, Tiago Branco, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0244-6
（导读 董堃）逃离突如出现的危险是动物生存的必须技能，这要求分辨有害还是无害的信息。尽管之前有大量关于本能防御行为的研究工作，然而大脑是如何编码驱动逃跑信息的危险程度的还未可知。本文通过使用针对中脑的钙成像和光遗传等工具，以及计算模型解释了相关决策中关键的神经机制和危险等级之间的关系。
Abstract
A distinct abundant group of microbial rhodopsins discovered using functional metagenomics
通过功能性宏基因组学发现一大批全新的微生物视紫红质
Alina Pushkarev, Hideki Kandori, Oded Béjà, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0225-9
（导读：阿金）许多生物通过视紫红质色素捕捉或感应阳光，已知视紫红质由1型（微生物）和2型（动物）组成。本研究利用功能性宏基因组学发现一个全新且多样化的视紫红质家族Heliorhodopsins，该蛋白与1型视紫红质有关，它嵌入膜中N末端指向细胞质，光周期长于1秒，伴有视网膜异构化和质子传输。Heliorhodopsins极其丰富且分布广泛，古细菌、细菌、真核生物及其病毒中均有发现。
Abstract
Altered exocrine function can drive adipose wasting in early pancreatic cancer
外分泌功能改变导致早期胰腺癌的脂肪损耗
Laura V. Danai, Brian M. Wolpin, Matthew G. Vander Heiden, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0235-7
图片来源：public domain
（导读 王思菲）胰腺导管腺癌（PDAC）和外周组织损耗相关。这种代谢综合征降低患者生活质量和存活率。本研究在PDAC小鼠模型中发现胰腺癌早期发生脂肪和肌肉组织损耗，胰腺的外分泌功能下降是失去脂肪组织的驱动因素，使用胰酶替代物可逆转组织损耗却降低小鼠存活率。PDAC患者常见外周组织损耗，但无关较低存活率。这些发现提示PDAC早期脂肪组织损耗现象可能不会降低患者存活率。
Abstract
Codon-specific translation reprogramming promotes resistance to targeted therapy
密码子特异性翻译重编程促进靶向疗法的耐药性产生
Francesca Rapino, Pierre Close, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0243-7
（导读：阿金）mRNA翻译重编程对癌症治疗耐药性的产生非常重要。本研究表明催化摆动尿苷34(U34)tRNA修饰的酶是BRAFV600E诱导的细胞转化和出现靶向治疗抵抗的黑色素瘤中蛋白合成重新开启的关键参与者。U34酶通过密码子依赖直接调控HIF1A mRNA的翻译，升高HIF1α蛋白水平，从而促进黑色素瘤细胞的糖酵解。该发现有助于了解肿瘤耐药性产生机制并进一步研发新的治疗方法。
Abstract
A naturally occurring antiviral ribonucleotide encoded by the human genome
人类基因组编码中天然存在的抗病毒核糖核苷酸
Anthony S. Gizzi, Tyler L. Grove, Steven C. Almo, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0238-4
（导读 王思菲）Viperin是自由基S-腺苷-L-甲硫氨酸（SAM）酶超家族成员，能诱导干扰素且抑制多种RNA及DNA病毒复制。本研究证明Viperin能通过SAM依赖性自由基机制将胞苷三磷酸（CTP）转化为一个生物学中的新分子，3'-脱氧-3'，4'-二脱氢-CTP（ddhCTP）。ddhCTP可作为多种黄病毒属病毒中RNA聚合酶的链终止子，能抑制寨卡病毒的体内复制。这些发现提示Viperin广泛抗病毒作用的部份共同机制，是基于其酶功能和哺乳动物基因组编码中天然存在的复制链终止子。
Abstract
Epigenetic inheritance mediated by coupling of RNAi and histone H3K9 methylation
由RNAi和组蛋白H3K9甲基化介导的表观遗传继承
Ruby Yu, Xiaoyi Wang and Danesh Moazed
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0239-3
（导读 郭怿暄）组蛋白翻译后修饰（PTM）是基因特异性表达的基础。PTM建立后依靠正反馈循环来维持修饰状态。本研究发现siRNA诱导的H3K9me和常染色质基因沉默在多个有丝、减数分裂周期中稳定继承，这种遗传涉及次级siRNAs和H3K9me的扩散。在仅有组蛋白PTM正反馈时，Epe1促进的去甲基化或Epe1缺失情况下等位基因的相互作用可以去除沉默。这表明siRNA与H3K9me正反馈循环共同保护表观遗传修饰的等位基因免遭消除。
Abstract
Cryo-EM structure of the serotonin 5-HT1B receptor coupled to heterotrimeric Go
偶联异源三聚体Go蛋白的5-羟色胺受体（5-HT1B）的冷冻电镜结构
Javier García-Nafría, Christopher G. Tate, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0241-9
(导读：阿金)人体细胞内异源三聚体Gs蛋白偶联四种不同G蛋白偶联受体（GPCRs）的结构决定因素已得到阐明，但尚不清楚分子细节。本研究展示了结合多尼曲坦激动剂并偶联工程设计的Go蛋白的5-HT1B受体冷冻电镜结构。与结合Gs蛋白的复合物相比，处在活性状态的5-HT1BR的细胞内结构域有相似之处，也有差异。其复合物中Go和Gs界面之间的分子差异会极大影响偶联特异性和信号动态学。
Abstract
行星科学
Planetary science
Macromolecular organic compounds from the depths of Enceladus
土卫二深处的大分子有机化合物
Frank Postberg, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0246-4
图片来源：Uni Heidelberg
（导读：阿金）土卫二的冰壳之下、岩石核心之上有一片全球性海洋，低温火山羽流穿过冰壳中温暖裂缝将冰粒和蒸汽喷射到包含来自海洋中物质的空间中。本研究报告了排放出的包含浓缩的复杂大分子有机物质的冰粒观察结果，这些物质分子质量超过200个原子质量单位。数据提示地下海洋水位顶部存在富含有机物质的薄层，此处由气泡破裂产生的有机成核核心有助于探测浓缩了的土卫二有机物。
Abstract
Evidence for extremely rapid magma ocean crystallization and crust formation on Mars
火星上岩浆海洋极其迅速结晶和地壳形成的证据
Laura C. Bouvier, Martin Bizzarro, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0222-z
（导读：阿金）原始地壳的形成是类地行星演化的关键阶段。本研究报告了来自NWA 7034号陨石样本中的7块锆石，通过铀铅同位素定年法测定它们约有44.29亿-44.76亿年的历史。由此推断火星的原始地壳在45.47亿年前就已存在，并持续存在约1亿年，直到后来可能因为撞击的影响而形成了岩浆。本研究结果要求火星在太阳系形成后的2亿年完成吸积、成核和岩浆海洋结晶过程。
Abstract
物理学
Physics
Flying couplers above spinning resonators generate irreversible refraction
悬浮耦合器在旋转共振器之上生成不可逆折射
Shai Maayani, Tal Carmon, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0245-5
（导读：阿金）硬盘驱动器的读取磁头因空气动力学原因可以纳米级精度悬浮于高速旋转的磁盘之上。本研究受此启发，制造出能在距离球形谐振器几纳米之上悬浮的光耦合器。谐振器的旋转速度快到可分离其逆向循环光学模式，产生不可逆传输。该成果使纳米级分离的表面科学研究成为可能。
Abstract
A standing molecule as a single-electron field emitter
可作为单电子场发射器的单个直立分子
Taner Esat, F. Stefan Tautz, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0223-y
（导读：阿金）扫描探针显微镜可对纳米尺度的物体进行成像和谱学表征，并能操纵和激发这些物体。本研究使用扫描探针显微镜的针尖提起一个大平面芳香分子（PTCDA），将其变成吸附在两个银原子上的直立结构。这种非典型单分子稳定直立结构使该体系可作为相干单电子场发射器。该研究使在表面上设计三维功能纳米结构成为可能。
Abstract
其他
【Materials-材料】Self-assembly of highly symmetrical, ultrasmall inorganic cages directed by surfactant micelles
由表面活性剂胶束导向的高度对称超小型无机笼的自组装
Kai Ma, Ulrich Wiesner, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0221-0
图片来源：nature.com
（导读：阿金）最近已有能够从DNA,RNA或蛋白质组装而成高度对称的纳米级笼状多面体。本研究结合冷冻电镜和单颗粒三维重建技术，观察到了具有十二面体结构的孤立的超小型二氧化硅笼（silicage），其由带有相反电荷的表面活性剂胶束表面上水溶液中的原始二氧化硅簇排列所成。该发现为将纳米笼引入先进功能材料开辟了新道路。
Abstract
【Chemistry-化学】Enantioselective remote meta-C–H arylation and alkylation via a chiral transient mediator
通过手性瞬态介质实现对映选择性远程间位C-H键芳基化和烷基化
Hang Shi, 余金权（美国斯克里普斯研究所）, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0220-1
（导读 卓思琪）通过不对称金属化实现的对映选择性碳-氢（C-H）键活化反应是构建手性分子的新路线，但为了防止距离远端C-H键的不对称官能化，目前仅限于五、六元金属环的合成。本研究报道了一种对映选择性远程C-H键活化方法，利用手性降冰片烯作为瞬态介质，使C-H键活化从邻位传递至间位。该中继方法可用于苄胺的对映选择性间位C-H芳基化、高苄氨的芳基化和烷基化，为远程手性诱导提供替代方法。
Abstract