Nature 一周论文导读 | 2018 年 8 月 9 日
审校 棒冰 小勺 小锅 小象 访冬
制版：阿金
生物学
Biology
Functional aspects of meningeal lymphatics in ageing and Alzheimer’s disease
脑膜淋巴管在衰老和阿尔茨海默病中的功能
Sandro Da Mesquita, Jonathan Kipnis, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0368-8
图片来源：Fourth Ventricle
（导读 王思菲）本研究发现小鼠脑膜淋巴管负责将脑脊液及间质液中的大分子排入颈部淋巴结，该功能受损导致小鼠认知障碍。血管内皮生长因子C可促进老年小鼠脑膜淋巴引流，改善大脑灌注和学习记忆表现。破坏阿尔茨海默小鼠模型中脑膜淋巴管促进淀粉样蛋白-β沉积，与人类患者脑膜病变相似。因此，增强脑膜淋巴管功能可能是预防或延缓衰老相关神经疾病的有效靶点。
Abstract
Cyclin-dependent kinase 12 is a drug target for visceral leishmaniasis
细胞周期蛋白依赖激酶12是内脏利什曼病的药物靶点
Timothy J. Miles, Kevin D. Read, Ian H. Gilbert, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0356-z
（导读 郭怿暄）内脏利什曼病在多个地区具有较高的发病率和死亡率，有效药物亟待开发。本研究基于吡唑嘧啶开展了抗利什曼类药化合物的系列开发，其中一个化合物在小鼠模型中非常有效，且具有很好的物理化学，药物动力学和毒理学性质，已成为临床前候选药物。研究发现该化合物通过抑制寄生虫cdc-2相关激酶12发挥作用，由此确定了内脏利什曼病的一个药物靶点。
Abstract
New mitochondrial DNA synthesis enables NLRP3 inflammasome activation
新线粒体DNA合成激活NLRP3炎性体
Zhenyu Zhong, Michael Karin, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0372-z
（导读 阿金）慢性疾病中NLRP3炎性小体失调致炎症失控，但巨噬细胞对不同结构炎症小体刺激的反应机制不明。本研究表明参与线粒体DNA（mtDNA）合成的Toll样受体信号通过MyD88和TRIF途径触发CMPK2的IRF1依赖性转录。mtDNA合成依赖CMPK2，暴露于NLRP3活化剂后产生氧化mtDNA片段，后者与NLRP3炎性小体复合物结合并将其激活。因此，炎性小体的CMPK2依赖性可为控制NLRP3炎性小体相关疾病提供有效靶点。
Abstract
Shared evolutionary origin of vertebrate neural crest and cranial placodes
脊椎动物神经嵴和脑神经基板的共同演化起源
Ryoko Horie, Michael Levine, Takeo Horie, et al.
（导读 阿金）脊椎动物基板和神经嵴之间的关系仍不明确。本研究结合谱系追踪、基因破坏和单细胞RNA测序分析玻璃海鞘（Ciona intestinalis）的侧板外胚层特征，发现其区室化网络中产生了不同但相关联的感觉细胞类型，与脊椎动物的脑神经基板和神经嵴衍生物相似。结果证明侧板外胚层区室化是脊椎动物脑神经基板和神经嵴的共同演化来源。
Abstract
Structure and function of the global topsoil microbiome
全球土壤表层微生物群的结构和功能
Mohammad Bahram, Leho Tedersoo, Peer Bork, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0386-6
图片来源：phys.org
（导读 郭思瑶）土壤是地球上多样性最高的微生物聚集地，对营养循环和碳储备起着及其重要的作用。本研究对全球189处的表层土壤微生物进行了宏基因组和宏条形码分析，发现温带地区细菌而非真菌具有最高遗传多样性，细菌与真菌生态位不同，其间存在拮抗作用。结果表明竞争作用和环境筛选都影响着细菌与真菌群落的丰度、组成与编码基因功能。
Abstract
Mitochondrial double-stranded RNA triggers antiviral signalling in humans
线粒体双链RNA触发人类的抗病毒信号传导
Ashish Dhir, Roman J. Szczesny, Nicholas J. Proudfoot, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0363-0
（导读 王思菲）本研究在单细胞水平发现线粒体中存在高度不稳定双链RNA，并确立SUV3和PNPase在限制线粒体双链RNA水平的关键作用。二者缺失可导致线粒体双链RNA堆积并通过PNPase依赖通路进入细胞质，诱发MDA5驱动的抗病毒通路，启动I型干扰素应答。此机制避免线粒体双链RNA触发脊椎动物中抗微生物及病毒的固有免疫反应。
Abstract
Human glioblastoma arises from subventricular zone cells with low-level driver mutations
人类胶质母细胞瘤源于具有低水平驱动突变的脑室下区细胞
Seok-Gu Kang, Jeong Ho Lee, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0389-3
（导读 阿金）胶质母细胞瘤（GBM）是一种破坏性强且无法治愈的脑部肿瘤，了解驱动其突变的起源细胞有助于研发新的治疗方案。本研究分析人类患者脑组织和基因组编辑小鼠模型的直接分子遗传证据，表明脑室下区的星形胶质细胞样神经干细胞含有驱动人类GBM突变的起源细胞，并发现这些细胞会在大脑远部区域中发展出高级恶性胶质瘤。
Abstract
CRISPR-guided DNA polymerases enable diversification of all nucleotides in a tunable window
CRISPR引导的DNA聚合酶在可调节窗口内实现所有核苷酸多样化
David V. Schaffer, John E. Dueber, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0384-8
（导读 阿金）遗传密码的多样化能力提高了我们理解和设计生物系统的能力。本研究展示一个在用户定义的基因座可调节长度内实现所有核苷酸连续多样化的系统EvolvR，该系统借助CRISPR引导的切口酶使编程的DNA聚合酶靶向基因座而产生直接突变。实验确认切口酶和聚合酶的靶向突变率是野生细胞的777万倍，编辑窗口长度可达350个核苷酸。
Abstract
Inhibitors of histone acetyltransferases KAT6A/B induce senescence and arrest tumour growth
组蛋白乙酰转移酶KAT6A / B的抑制剂诱导衰老并阻止肿瘤生长
Jonathan B. Baell, Anne K. Voss, Tim Thomas, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0387-5
（导读 郭怿暄）组蛋白赖氨酸乙酰转移酶（KATs）对染色质结构和功能至关重要。前人研究发现KAT6A和KAT6B与癌症相关并可作为潜在药物靶点。本研究发现强效高选择性的KAT6A和KAT6B抑制剂WM-8014和WM-1119。二者作为乙酰辅酶A可逆竞争因子抑制MYST-催化的组蛋白乙酰化，诱导细胞脱离细胞周期，发生细胞衰老但不导致DNA损伤。此类抑制剂有助于由组蛋白乙酰化调控的基因转录相关疾病的靶向治疗。
Abstract
Cryo-EM of the dynamin polymer assembled on lipid membrane
发动蛋白聚合物在脂质膜上的冷冻电镜结构
Leopold Kong, Jenny E. Hinshaw, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0378-6
（导读 阿金）大GTP酶发动蛋白通过组装、收缩和剪切出芽囊泡颈部介导细胞膜裂变。本研究展示分辨率为3.75埃的人类发动蛋白1在结合GMPPCP状态下的膜相关螺旋聚合物冷冻电镜结构。该结构确定了蛋白聚合物的螺旋对称结构和其寡聚体接口的位置。研究结果为解释发动蛋白对脂质膜的作用机制提供结构基础。
Abstract
Unique features of mammalian mitochondrial translation initiation revealed by cryo-EM
冷冻电镜揭示哺乳动物线粒体翻译启动的独特特征
Eva Kummer, Nenad Ban, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0373-y
（导读 阿金）目前缺乏对哺乳动物线粒体翻译启动机制的了解，尚不清楚mRNA的参与、启动子-tRNA的招募和起始密码子的选择过程。本研究确认了分辨率为3.2埃的哺乳动物线粒体的完整翻译启动复合物的冷冻电镜结构，发现其线粒体启动因子2（mtIF2）具有附加结构域的插入功能，并确认特异性识别fMet-rRNAMet并调节GTP酶活性所需的mtIF2的独特特征。
Abstract
材料科学
Materials
Topological band engineering of graphene nanoribbons
石墨烯纳米条带的拓扑能带工程
Steven G. Louie, Michael F. Crommie, Felix R. Fischer, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0376-8
图片来源：UC Berkeley News
（导读 书牧）最近理论工作预测了石墨烯纳米带（GNR）中一维拓扑相的存在。本研究利用分子前驱体在金表面上合成了具有界面电子态一维阵列的GNR超晶格，实验和理论结果表明其前沿能带结构完全由相邻拓扑界面态的耦合决定。这种材料和其一维拓扑相的表现，为实现能带工程提供途径是研究一维量子自旋物理的理想体系。
Abstract
Engineering of robust topological quantum phases in graphene nanoribbons
石墨烯纳米条带中强大拓扑量子相的工程设计
Oliver Gröning, Shiyong Wang, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0375-9
（导读 书牧）Su、Schrieffer和Heeger（SSH）在其奠基性论文中描述了不同拓扑相边界的奇异量子态，如何在冷原子、声、光等实验中实现SSH哈密顿量一直是科学家努力的方向。本研究利用原子级精确的石墨烯纳米条带（GNR）设计出能用SSH哈密顿量描述的具有价电子结构的纳米材料。该体系策略有望调控拓扑电子带的带宽，实现类Kitaev哈密顿量和Majorana型终端态。
Abstract
Diode fibres for fabric-based optical communications
用于纺织级光学通信的二极管光纤
Michael Rein, Yoel Fink, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0390-x
（导读 阿金）半导体二极管是现代计算、通信和传感的基本构建模块，将其结合到纺织级纤维中可增加织物的性能。本研究通过一种新型制造方法，实现两种光纤内装置：发光和光检测p-i-n二极管。器件间隔小于20厘米，可直接织入纺织级聚合物纤维中。用该二极管做出的心率测量表明它们可应用于全纺织物生理状态监测系统中。
Abstract
地球科学
Geoscience
Extensive loss of past permafrost carbon but a net accumulation into present-day soils
过去永久冻土碳含量曾大量损失，但现今土壤碳含量净积累
Amelie Lindgren, Gustaf Hugelius and Peter Kuhry
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0371-0
（导读 阿金）具认为末次盛冰期(LGM）到前工业时代之间大气二氧化碳浓度增高源于永久冻土融化时其中有机碳的分解和释放。本研究通过重建LGM生物群落、泥炭地区和深层沉积物的范围和碳含量，发现同域永久冻土碳含量小于当前，而土壤碳总量显著增加，暗示永久冻土层对大气碳含量无净贡献，如今碳几乎平均分布在泥炭地、矿质土壤和冻土黄土沉积之中。
Abstract
Xenon isotopic constraints on the history of volatile recycling into the mantle
氙同位素限定挥发物进入地幔循环的历史年份
Rita Parai and Sujoy Mukhopadhyay
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0388-4
（导读 阿金）地球深处和地表间挥发性物质的长期交换调控地球表面适居性，对输入地球深处挥发物流量的约束可加深对地幔对流和板块构造的了解。本研究使用地幔氙同位素系统学来确定挥发物注入地球深处的起始年份，发现大气氙元素进入地球深处的大规模循环不可能早于25亿年前，而太古代地幔的渐进性干化减缓了内部对流，降低了来自地幔的热传输。
Abstract
其他
【Physics-物理】Coherent spin–photon coupling using a resonant exchange qubit
利用谐振交换量子比特的相干自旋光子耦合
A. J. Landig, J. V. Koski, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0365-y
（导读 胡琦琳）电子自旋相干时间长的特点在量子计算中具有巨大的潜力。本研究展示了单微波光子与三电子自旋比特间的强耦合（即谐振交换量子比特）现象，并观察到谐振腔共振的真空拉比模式的分裂，即强耦合出现的标志。该研究展示的三电子自旋比特的量子比特-光子间强耦合现象是实现自旋量子比特远距离相干耦合的重要一步。
Abstract
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