Nature 一周论文导读 | 2018 年 7 月 26 日
审校 棒冰 大头 咖喱 访冬 小锅 小象
制版：阿金
生物学
Biology
Evolution of a central neural circuit underlies Drosophila mate preferences
中枢神经回路的演化影响果蝇伴侣选择偏好
Laura F. Seeholzer, Vanessa Ruta, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0322-9
（导读 阿金）黑腹果蝇和擬果蝇之间生殖隔离的部分原因在于雌性黑腹果蝇分泌出7,11-二十二烷二烯。本研究显示两种雄性果蝇通过使用同源外周感觉神经均能探测到该物质，但下游信号以不同方式传输至控制交配行为的P1神经元。提示物种特异性费洛蒙外周侦测机制和中枢神经回路多样化，以及神经回路中的灵活节点有助于物种的行为演化。
Abstract
Cryo-EM structure of a fungal mitochondrial calcium uniporter
真菌线粒体钙单向转运蛋白的冷冻电镜结构
Nam X. Nguyen, 白晓晨(德克萨斯西南医学中心), 姜有星(德克萨斯大学西南医学中心), et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0333-6
图片来源：nature.com
（导读 阿金）线粒体钙单向转运蛋白（MCU）是位于线粒体内膜的高选择性钙离子通道。本研究展示了真菌NfMCU冷冻电镜结构。其NTD与人类MCU结构相似，形成具有双重对称性的环状四聚体，通过延长的卷曲螺旋与跨膜结构域相连。离子传导孔结构域保持四层对称，选择筛位于成孔的TM2螺旋开端。该研究结果为理解通道组装、选择性钙渗透和抑制剂结合提供见解。
Abstract
X-ray and cryo-EM structures of the mitochondrial calcium uniporter
线粒体钙单向转运蛋白（ MCU）的X射线和冷冻电镜结构
Chao Fan, 廖茂富（哈佛大学医学院）, 冯亮（美国Stanford University医学院）, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0330-9
（导读 阿金）本研究通过X射线晶体衍射和单粒子冷冻电镜技术解析出两种真菌的成孔MCU蛋白结构。观察到跨物种存在的双重二聚体结构和化学环境，结构和功能分析揭示孔中关键残基的作用。该结果展示了一种新的离子通道结构，为了解钙协调、选择性和传导提供新见解，并建立起了解线粒体钙单向转运功能机制的结构框架。
Abstract
Cryo-EM structures of fungal and metazoan mitochondrial calcium uniporters
真菌和多细胞动物线粒体钙单向转运蛋白（MCU）的冷冻电镜结构
Rozbeh Baradaran, Stephen Barstow Long, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0331-8
（导读 阿金）MCU是一种具有高选择性的钙离子通道，是钙离子进入线粒体的主要途径。本研究报道了斑马鱼和Cyphellophora europaea的MCU离子通道冷冻电镜结构，发现它们都是四聚体。C. europaea的MCU结构中存在WDXXEP保守序列形成选择筛，卷曲螺旋将孔与NTD相连。其NTD组装为双重二聚体，而斑马鱼MCU中则形成非对称性新月形。该结果明确了这种通道的离子渗透和钙选择性机制。
Abstract
Complex silica composite nanomaterials templated with DNA origami
以DNA折纸为模板合成复杂二氧化硅纳米复合材料
Xiaoguo Liu, 颜颢（亚利桑那州立大学）, 樊春海（中科院上海应用物理研究所）, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0332-7
（导读 阿金）具备特定纳米结构的DNA可作为无机纳米材料的合成模板，但DNA模板只能在高离子浓度溶液中稳定存在，其潜力受此制约。本研究提出可以克服此限制的通用性Stober方法，该方法中无机分子不直接沉积而是首先形成团簇。该方法可合成10到1000纳米尺寸的复杂二氧化硅-DNA复合纳米结构，同时具备坚硬度和柔韧性。
Abstract
Triple oxygen isotope evidence for limited mid-Proterozoic primary productivity
中元古代有限初级生产力的三氧同位素证据
Peter W. Crockford, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0349-y
（导读 阿金）研究者普遍认为在真核生态系统出现前，全球生物圈的生产力要低于今天，但缺乏直接证据。本研究展示加拿大安大略省Sibley盆地14亿年前硫酸盐沉积物中的三氧同位素测量数据，其最低值达−0.88‰，证明中元古代大气中CO2 和 O2含量与现代不同，而当时生物圈的生产力较低。建模结果则显示在地质历史中，大气氧含量增加与生物圈初级生产力的逐步提高相关。
Abstract
The outer membrane is an essential load-bearing element in Gram-negative bacteria
外膜是革兰氏阴性细菌中必不可少的承重元素
Enrique R. Rojas, Kerwyn Casey Huang, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0344-3
图片来源：nature.com
（导读 掌灯小鱼）革兰氏阴性细菌具有复杂的细胞包膜，本文发现大肠杆菌细胞的刚度和强度很大程度上是由外膜决定的。通过化学或遗传方式破坏外膜会大幅增加细胞包膜的变形，并且在机械扰动或L-形式增殖期间提高细胞裂解水平。脂多糖和蛋白质都有助于外膜的硬度。本研究颠覆了细胞壁是革兰氏阴性细菌中的主要机械元素的观点，并阐明了细菌细胞壁承受机械载荷的机制通常是在这些结构间谋求平衡点。
Abstract
Single-cell mapping of the thymic stroma identifies IL-25-producing tuft epithelial cells
胸腺基质的单细胞测序发现产生IL-25的上皮簇细胞
Chamutal Bornstein, Jakub Abramson, Ido Amit, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0346-1
（导读 王思菲）本研究结合大规模并行单细胞RNA测序、空间定位、染色质分析和基因靶向的技术重新描绘小鼠胸腺基质，发现mTEC IV是新发现高度异化的胸腺上皮细胞谱系，可以表达肠道化学感应上皮簇细胞的分子特征。mTEC IV缺失的小鼠胸腺中2型天然淋巴细胞增加。综上所述，本研究提供胸腺基质的全面表征并发现新型簇样TEC群，其对塑造胸腺的免疫微环境至关重要。
Abstract
Thymic tuft cells promote an IL-4-enriched medulla and shape thymocyte development
胸腺簇细胞促进富含IL-4的髓质的形成与胸腺细胞发育
Corey N. Miller, Mark S. Anderson, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0345-2
（导读 掌灯小鱼）本研究在胸腺发现了一种和粘膜屏障外周簇细胞相似的亚群，它们同样表达经典味觉转导途径和IL-25。但与角质化颗粒的空间关联独特，具抗原递呈能力并表达多种味觉受体。这群细胞表达的TRPM5支持胸腺不变自然杀伤T细胞的发育和极化，并建立富集IL-4的髓质微环境。本研究发现具高特异性的上皮细胞少数亚群在髓质区域分化和胸腺功能塑造中扮演无可替代的角色。
Abstract
Histidine catabolism is a major determinant of methotrexate sensitivity
组氨酸代谢是甲氨蝶呤敏感性的主要决定因素
Naama Kanarek, David M. Sabatini, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0316-7
（导读 郭怿暄）化疗药物甲氨蝶呤通过抑制二氢叶酸还原酶降低胞内四氢叶酸水平从而杀死肿瘤细胞，但其高毒性常导致提前终止药物使用。本研究通过CRISPR-Cas9筛选发现组氨酸代谢必需酶FTCD参与调节肿瘤细胞对甲氨蝶呤的应答。抑制组氨酸降解使细胞对甲氨蝶呤敏感性降低。组氨酸代谢限速酶表达水平与甲氨蝶呤敏感性和患者生存率相关。膳食补充组氨酸即可增强肿瘤对甲氨蝶呤的敏感性。
Abstract
Glucose-regulated phosphorylation of TET2 by AMPK reveals a pathway linking diabetes to cancer
由葡萄糖调节，AMPK介导的TET2的磷酸化揭示了连接糖尿病与癌症的通路
吴镝（复旦大学）, 石雨江（复旦大学）, 等
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0350-5
（导读 郭怿暄）流行病学研究发现糖尿病与癌症风险增加相关，但其分子机制尚不清楚。AMPK介导的TET2磷酸化有助于稳定肿瘤抑制因子。本研究发现高血糖阻碍这一过程发生，从而使TET2稳定性降低，5hmC水平和肿瘤抑制功能失调。给予细胞二甲双胍治疗后，细胞TET2稳定性和5hmC水平均增加。这一发现揭示了一个连接糖尿病与癌症的“磷酸化开关”，为肿瘤预防和治疗提供了全新方案。
Abstract
其他
【Chemistry-化学】Niobium tungsten oxides for high-rate lithium-ion energy storage
铌钨氧化物用于高速锂离子储能
Kent J. Griffith, Clare P. Grey, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0347-0
（导读 阿金）锂离子电池的最大输出功率和最短充电时间取决于离子和电子的传输，将活性颗粒制备成多孔纳米尺寸结构可实现快速充电，但会限制电池体积能量等参数。本研究发现特定结构的微米级铌钨氧化物Nb16W5O55和Nb18W16O93可稳定锂嵌入过程，其锂离子扩散系数优于传统材料数个数量级，保持高容量和高锂存储性能，为制备高性能电池提供新策略。
Abstract
【Astronomy-天文】The formation of solar-neighbourhood stars in two generations separated by 5 billion years
太阳系邻域两代恒星的形成相隔50亿年
Masafumi Noguchi
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0329-2
图片来源：nature.com
（导读 雷鸣）恒星的化学组分可为星系形成的历史提供重要的线索。恒星[α/Fe]丰度比与其形成周期长短有关。太阳系邻域恒星具有[α/Fe]双峰特征，即同时存在高[α/Fe]和低[α/Fe]两种不同的恒星群体，暗示其有不同的起源。本研究通过建立盘星系演化模型，发现预测恒星形成两阶段论的冷流理论可以解释太阳系邻域[α/Fe]双峰特征，并计算出高[α/Fe]和低[α/Fe]两代恒星间隔50亿年。
Abstract
【Physics-物理】Spontaneous emission of matter waves from a tunable open quantum system
可调开放量子系统中物质波的自发辐射
Ludwig Krinner, Dominik Schneble, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0348-z
（导读 胡琦琳）周期性结构中禁带光子的色散会禁止某些频率范围内的光子传播，产生不寻常的自发衰变行为，但该效应仅限于光学领域。本研究发现人造发射系统中也有相似的行为，在光学点阵中的超冷原子的衰减是通过向自由空间发射物质波而不是光波。该系统为模拟开放系统的量子动力学和利用超冷原子研究耗散多体物理提供了一个灵活的平台。
Abstract
【Ecology-生态】Atmosphere–soil carbon transfer as a function of soil depth
大气 - 土壤碳转移与土壤深度的关系
Jérôme Balesdent, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0328-3
（导读 阿金）本研究对1965 到 2015年间不同气候的112处草场、森林和农田的稳定碳同位素特征变化进行元分析，量化进入全土壤剖面的大气来源碳原子，发现地表以下30-100厘米深处土壤包含有47%的表层SOC储量，但其中仅含过去50年进入土壤表层SOC的19%。结果表明SOC动态和其对气候控制或土地利用类型的响应强烈依赖土壤深度。
Abstract
【Geoscience-地球科学】Rapid glaciation and a two-step sea level plunge into the Last Glacial Maximum
末次盛冰期的快速冰川作用和海平面变化
Yusuke Yokoyama, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0335-4
（导读 阿金）末次盛冰期到全新世间气候转变速率、时间和量级尚不明确。本研究发现相对海平面下降和全球冰量增加之后，大堡礁大陆架变边缘相对海平面在约2万年前下降20米，随后4000年间以每年3.5毫米速度上升，推导末次盛冰期在20500年前达到鼎盛，同时全球海平面达-125到-135米的最低水平。
Abstract
【Archaeology-考古】Hominin occupation of the Chinese Loess Plateau since about 2.1 million years ago
大约210万年前人类占领中国黄土高原
朱照宇（中国科学院广州地球化学研究所）, Robin Dennell, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0299-4
（导读 阿金）在非洲以外地区出现人类的最早时间广受关注。本研究报道来自中国黄土高原早期更新世上陈遗址和大型人造工具，遗址地层剖面中包含17个人造工具层面，可追溯到约1.26Ma到2.12Ma年之间。该发现表明人类离开非洲的时间可能会比之前认为的更早。
Abstract
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