Nature 一周论文导读 | 2018 年 8 月 3 日
审校 棒冰 小勺 咖喱 访冬 小锅 小象
制版：阿金
生物学
Biology
Genome-centric view of carbon processing in thawing permafrost
以基因组为中心视角看待解冻永久冻土中的碳处理过程
Ben J. Woodcroft, Gene W. Tyson, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0338-1
图片来源：phys.org
（导读 陈月欣） 随着全球气温的上升，永久冻土中大量的有机物也会被微生物降解，而我们对这些微生物及碳处理过程所知甚少。本研究对不同融化状态下的大量永久冻土解冻样品进行宏基因组测序，发现了影响碳处理的关键微生物种群及代谢通路，为预测气候变化对于冻土系统的影响提供了关键信息。
Abstract
Leukaemia hijacks a neural mechanism to invade the central nervous system
白血病入侵中枢神经系统机制
Hisayuki Yao, Dorothy A. Sipkins, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0342-5
（导读 王思菲）急性淋巴细胞白血病（ALL）入侵中枢神经系统（CNS）的机制尚不明确。本研究发现ALL细胞沿脊髓或颅骨骨髓与蛛网膜下腔间桥血管迁移至CNS。桥血管基膜高表达的层黏连蛋白与ALL表达的受体α6整合素相互作用介导ALL细胞向脑脊液迁移。PI3Kδ抑制剂或α 6整合素中和抗体均可减少ALL小鼠中ALL细胞的迁移，脑脊液中原始细胞数目以及减轻CNS症状。
Abstract
Hurricane-induced selection on the morphology of an island lizard
飓风促使岛屿蜥蜴形态选择
Colin M. Donihue, Anthony Herrel, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0352-3
（导读 王思菲）飓风引起的自然选择尚未证实。本研究发现特克斯和凯科斯群岛常见的小型蜥蜴Anolis scriptus种群遭飓风袭击后，幸存蜥蜴种群的体型、四肢相对长度和趾垫大小均与前不同，属首次利用直观对比研究自然选择框架下飓风引起种群表型改变。鉴于预计未来极端气候事件将更普遍，需结合可能的高强度选择事件来研究演化动力。
Abstract
Differential tuning of excitation and inhibition shapes direction selectivity in ferret visual cortex
兴奋和抑制的差异化调节塑造雪貂视觉皮层中的方向选择性
Daniel E. Wilson, Benjamin Scholl and David Fitzpatrick
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0354-1
（导读 阿金）大脑皮层神经元对于不同刺激特征产生选择性应答从而对特定感觉输入信号进行编码，多种因素影响应答选择性。本研究综合在体全细胞记录、双光子钙成像及GABA神经元选择性光遗传操作，揭示雪貂视觉皮层（V1）layer-2/3细胞的方向选择性响应机制，发现兴奋和抑制的差异化调节会抑制对无效移动方向的响应，而皮质内抑制对方向选择性的程度发挥主要作用。
Abstract
Accumulation of succinate controls activation of adipose tissue thermogenesis
琥珀酸盐的积累控制脂肪组织产热过程的激活
Evanna L. Mills, Edward T. Chouchani, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0353-2
图片来源：medicalxpress.com
（翻译 掌灯小鱼）棕色和米色脂肪组织中脂肪分解、产热的热生成过程，可由环AMP-蛋白激酶A信号激活，该产热过程与代谢性疾病相关。本研究应用比较代谢组学方法发现在暴露于寒冷条件后，脂肪组织中会发生三羧酸循环中间体琥珀酸盐的实质性和选择性积累。给小鼠注射琥珀酸可诱发棕色脂肪组织产热。此项研究确定了琥珀酸脱氢酶介导琥珀酸氧化并产生活性氧物质，从而驱动产热的机制。
Abstract
Pancreatic islets communicate with lymphoid tissues via exocytosis of insulin peptides
胰岛通过胞吐胰岛素肽与淋巴组织沟通
Xiaoxiao Wan, Emil R. Unanue, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0341-6
（翻译 掌灯小鱼） 本研究使用活体成像来记录胰岛素特异性CD4 T细胞在淋巴结中的分布，并鉴定鼠和人的 b分泌颗粒，分析其中含有致病表位的胰岛素肽段。葡萄糖刺激后，这些肽段被释放至血液并激活抗原特异性CD4 T细胞，导致其转录重编程和促使其攻击胰岛引发糖尿病。本研究结果揭示了主要自身抗原的自我识别过程，并为检测全身性淋巴组织中致病抗原靶点奠定了基础。
Abstract
53BP1–RIF1–shieldin counteracts DSB resection through CST- and Polα-dependent fill-in
53BP1-RIF1-shieldin通过CST和Polα依赖性填充抵消双链断裂（DSB）切除
Zachary Mirman, Titia de Lange, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0324-7
（导读 阿金）BRCA1突变性癌症中的DSB最少切除使得断裂的双链缺乏同源介导修复，因此对PARP1抑制剂敏感。本研究分析53BP1–RIF1–shieldin复合物调节3′突出端生成的机制，发现CTC1–STN1–TEN1（CST）复合物位于53BP1通路的下游，它通过53BP1和shieldin依赖性途径和shieldin相互作用并与Polα定位至DNA损伤位点，通过阻断RAD51负载促进BRCA1缺失细胞中PARP1抑制剂的功效。该结果可能对癌症治疗产生一定影响。
Abstract
The shieldin complex mediates 53BP1-dependent DNA repair
Shieldin蛋白复合物介导53BP1依赖的DNA修复
Sylvie M. Noordermeer, Daniel Durocher, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0340-7
（导读 阿金）染色质结合蛋白53BP1通过抑制DNA末端的溶核切除来调节DNA双链断裂修复，但53BP1通路保护DNA末端机制尚不清楚。本研究发现一种53BP1效应子复合物shieldin以53BP1-和RIF1-依赖的方式存在于双链断裂位点，其SHLD2亚基通过OB折叠结构域结合到DNA单链上。失去shieldin使非同源末端连接损伤，免疫球蛋白类型转换错误，DNA断端过度切除。这一发现表明Shieldin保护DNA末端并介导53BP1依赖的DNA修复。
Abstract
53BP1 cooperation with the REV7–shieldin complex underpins DNA structure-specific NHEJ
53BP1与REV7-shieldin复合物共同参与DNA结构特异性的非同源末端连接（NHEJ）
Hind Ghezraoui, J. Ross Chapman, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0362-1
（导读 阿金）在DNA双链断裂的经典非同源末端连接修复中，53BP1负责其中一个特化分支，该蛋白受损与多种疾病相关。本研究发现四亚基复合物shieldin，53BP1与shieldin的REV7亚基共同促进免疫球蛋白类型转换重组中非同源末端连接，但REV7对53BP1依赖的V(D)J重排不必需。因此，53BP1通路对处于染色质和单链DNA部分的DNA断裂修复发挥不同作用。
Abstract
Structures of human Patched and its complex with native palmitoylated sonic hedgehog
人源Patched蛋白及其与天然棕榈酰化sonic Hedgehog的复合体的结构
Xiaofeng Qi, Jiawei Wang, Xiaochun Li, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0308-7
（导读 陈月欣）Hedgehog（HH）通路调控胚胎发育和组织内稳态。Patched1是N端棕榈酰化HH的主要受体，但Patched识别HH的机制尚不明确。本研究展示了人patched 1及其与N端棕榈酰化sonic Hedgehog（SHH）复合体的冷冻电镜结构，并揭示了配体的识别机制。
Abstract
地球科学
Geoscience
A two-million-year-long hydroclimatic context for hominin evolution in southeastern Africa
两百万年前非洲东南部水文气候背景下的古人类进化
Thibaut Caley, Thomas Extier, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0309-6
图片来源：phys.org
（导读 刘晓娟）我们对于两百万年前非洲东南部的气候变动知之甚少。本文通过对林波波河流域水文气候和214万年前印度洋西南部海面温度重建，发现林波波流域约在一百至六十万年前出现长期干旱，高纬冰量增加并引起雨带向赤道低纬收缩。由于林地和草地的减少，非洲东南部水文气候变化可能对人类进化有一定的影响。
Abstract
Globally rising soil heterotrophic respiration over recent decades
近几十年来全球土壤异养呼吸增加
Ben Bond-Lamberty, Vanessa L. Bailey, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0358-x
（导读 刘晓娟）土壤-大气co2交换正在增强，但异养呼吸引起土壤碳释放总量仍不确定。我们分析全球土壤呼吸数据库，发现1990-2014年土壤总呼吸（Rs）和异养呼吸（Rh）之比从0.54增长到0.63，Rh和Rs与初级生产总量比率都随时间增加，且夜间生态系统净交换量与总初级生产量比率呈上升趋势。多重证据表明气候变化导致全球多种生态系统土壤碳元素释放。
Abstract
【封面故事】Blue boron-bearing diamonds from Earth’s lower mantle
来自地球下地幔的蓝色含硼钻石
Evan M. Smith, Steven B. Shirey, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0334-5
（导读 卓思琪）地幔深处存在蓝色含硼金刚石(IIb型)，但其来源和成矿地质条件尚不明确。本研究显示新发现的含硼钻石前体稳定存在于洋壳接近下地幔处，据此提出蛇纹石化洋壳中的硼俯冲进入地幔深处后形成钻石。因此，IIb型是目前发现最深的钻石，并指出了一条地壳元素深地幔循环的可行途径。
Abstract
化学
Chemistry
Photoswitching topology in polymer networks with metal–organic cages as crosslinks
聚合物网络中以金属有机笼为交联的光切换拓扑
Yuwei Gu, Jeremiah A. Johnson, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0339-0
（导读 阿金） 聚合物网络具备一系列优秀性能，但许多现有系统仅表现出限于单个网络特性的单一的运作状态。本研究通过使用聚合物连接的金属有机笼网络，协作自组装为设计原则，制造出能在两种拓扑态间切换的材料。金属笼受照射后会改变形状和尺寸，同时在多个网络特性中产生相干变化。该材料应用前景广发并为基础聚合物物理研究提供了可用的体系。
Abstract
Direct arylation of strong aliphatic C–H bonds
脂肪族牢固的C-H键的直接芳基化
Ian B. Perry, David W. C. MacMillan, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0366-x
（导读 卓思琪）用亲电芳基实现对牢固的中性C(sp3)–H的温和偶联尚未实现。本研究结合光驱动的、多金属氧化盐促进的氢原子转移和镍催化，提出了含C-H键的脂肪族有机物中C（sp3）的直接芳化方法。该双催化方法可使中性C-H键形成碳中心自由基，该自由基在镍催化介导的交叉偶联中作为亲核物质。该策略可一步合成某些复杂物质，而传统方法中这些位点的官能团化是不反应的。
Abstract
其他
【Physics-物理】Topological negative refraction of surface acoustic waves in a Weyl phononic crystal
外尔声子晶体中的声表面波拓扑负折射
何海龙（武汉大学）, 邱春印（武汉大学）, 刘正猷（武汉大学）等
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0367-9
图片来源：physicsworld.com
（导读 阿金）波的反射和折射发生在不同介质间交界面上的特性，为设计各种波动器件提供理论基础。本研究报道了由外尔声子晶体主导的拓扑表面波负折射现象，其发生在晶体不同表面交界处的一维边缘上。通过剪裁晶体表面终端能调制表面声波的恒定频率轮廓，在同一晶体不同表面上产生正负折射，而反射能被抑制。
Abstract
【Ecology-生态】Ecosystem restructuring along the Great Barrier Reef following mass coral bleaching
大规模珊瑚礁白化后大堡礁的生态系统重建
Rick D. Stuart-Smith, Christopher J. Brown, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0359-9
（导读 刘晓娟）我们使用2016年珊瑚礁白化前后数据评估186个样点的珊瑚、藻类和无脊椎动物的生态效应，发现白化事件后一年珊瑚覆盖率降低51%，以珊瑚为食的鱼类持续减少，而珊瑚鱼和无脊椎动物的短期生态响应基本与珊瑚覆盖率变化无关。结果表明，珊瑚礁生态系统的恢复和最终影响规模受群落功能变化的影响，进一步取决于珊瑚礁及相关生物对温度的耐受及分布。
Abstract
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