Nature 一周论文导读 | 2018 年 8 月 16 日
审校 棒冰 小勺 小锅 小象 访冬
制版：阿金
生物学
Biology
A revised airway epithelial hierarchy includes CFTR-expressing ionocytes
解析包括表达CFTR的离子细胞在内的气道上皮细胞层级构成
Daniel T. Montoro, Aviv Regev, Jayaraj Rajagopal, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0393-7
图片来源：The Scientist Magazine
（导读 郭怿暄）本研究利用单细胞测序和在体细胞追踪发现了罕见的Foxi1+
肺离子细胞。基底祖细胞对其进行持续更新和补充。小鼠和人类离子细胞是CFTR转录本的主要来源。敲除离子细胞中Foxi1导致Cftr表达下降，气道液体粘膜受损，与囊性纤维化表型类似。该研究透过细胞特异性表达程序与疾病关键基因的关系，建立了气道病变的全新细胞学阐释。
Abstract
Genetic and transcriptional evolution alters cancer cell line drug response
遗传和转录进化改变肿瘤细胞系对药物的反应
Uri Ben-David, Rameen Beroukhim, Todd R. Golub, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0409-3
（导读 郭怿暄）人类肿瘤细胞系是癌症研究的主要对象。本研究对106个人类细胞系进行基因组研究，发现了广泛的克隆多样性。快速的遗传改变伴随着基因表达程序的差异性激活和细胞形态、增殖的显著不同。编码实验表明细胞系进化是对培养条件高度敏感的正向克隆选择的结果。27个MCF7细胞株对321种抗肿瘤药物具有巨大的反应性差异。
Abstract
Creating a functional single-chromosome yeast
创建具有功能的单染色体酵母
Yangyang Shao, Guoping Zhao, Jin-Qiu Zhou, Xiaoli Xue, Zhongjun Qin, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0382-x
（导读 郭怿暄）本研究利用含有16条染色体的酿酒酵母单倍体细胞，依次将其染色体末端融合并删除着丝粒，制造出一个具有功能的单染色体酵母。单染色体酵母细胞的染色体三维结构变化显著，但转录组和表型组与野生型接近。该巨型单染色体可支持细胞存活，但生长、竞争性、配子产生和存活性均降低。这一研究为探索真核生物染色体结构和功能进化提供全新方法。
Abstract
Categorical perception of colour signals in a songbird
鸣禽对颜色信号的范畴感知
Eleanor M. Caves, Stephen Nowicki, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0377-7
（导读 阿金）范畴感知让感知系统通过处理连续变化的不同刺激，区分范畴边界不同方面的变化。本研究表明雌性斑胸草雀（Taeniopygia guttata）利用范畴化感知连续变化的评估信号，雌鸟在同一连续变化范围内将颜色刺激范畴化，并在跨边界时做出最明显区分。该结论首次证实鸟类范畴感知色彩信号，为了解普遍的色彩感知和信号演化提供思路。
Abstract
Ecosystem warming extends vegetation activity but heightens vulnerability to cold temperatures
生态系统变暖延长植被活动期，但使其在低温下更脆弱
Andrew D. Richardson, Koen Hufkens, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0399-1
图片来源：Northern Arizona University
（导读 阿金）植被物候变化是气候变化对生物影响的重要指标。本研究显示全生态系统气温实验性上升7到9°C与北方云杉-泥炭藓沼泽中主要木本物种秋季延迟凋谢及来年春季延迟发芽之间呈线性关系，高CO2排放时绿植活动周期明显增长，但面对春季霜冻的脆弱性也增大，该结果对了解北方森林对全球碳循环的关键作用具有重要意义。
Abstract
Accumulation of 8,9-unsaturated sterols drives oligodendrocyte formation and remyelination
8,9-不饱和甾醇的蓄积驱动少突胶质细胞形成和髓鞘再生
Zita Hubler, Drew J. Adams, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0360-3
（导读 阿金）髓鞘再生由中枢神经系统中的少突胶质祖细胞介导，该细胞的丧失与多种神经疾病相关。本研究通过高通量筛选发现一些具有促进髓鞘再生及少突胶质细胞形成的小分子化合物。其作用机制是直接抑制胆固醇合成通路中的酶CYP51, TM7SF2或EBP，令其底物8,9-不饱和甾醇底物在细胞中蓄积。研究结果为进一步研发髓鞘再生最佳治疗方案提供特定靶点。
Abstract
A single-cell atlas of the airway epithelium reveals the CFTR-rich pulmonary ionocyte
气道上皮的单细胞图谱发现富含CFTR的肺部离子细胞
Lindsey W. Plasschaert, Allon M. Klein, Aron B. Jaffe, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0394-6
（导读 阿金）上皮组织的功能取决于构成的细胞类型、数量和分布。本研究对人类支气管上皮和小鼠气管上皮进行单细胞测序，对传导气道中的细胞类型以及其内稳态和再生时的行为状态进行分析，明确其不同的分化轨迹，还发现一种共表达FOXI1，多个V-ATPase亚基及CFTR的新型肺部离子细胞。该细胞是呼吸道中CFTR活性的主要来源。Notch信号和FOXI1表达对离子细胞的产生至关重要。
Abstract
Exosomal PD-L1 contributes to immunosuppression and is associated with anti-PD-1 response
外泌体PD-L1有助于免疫抑制并与抗PD-1反应相关
Gang Chen, 徐小威（宾夕法尼亚大学医学院）, 郭巍（宾夕法尼亚大学医学院）, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0392-8
（导读 陈月欣） 肿瘤细胞通过提高表面PD-L1的表达绕开免疫系统的监视。抗PD-1疗法有着良好的效果，但病患反应率偏低。本研究发现，恶性黑色素瘤细胞的外泌体上携带有PD-L1，其含量与体内IFN-γ水平成正相关。在抗PD-1疗程早期，肿瘤细胞会提高PD-L1外泌体的分泌量以应对抗体的攻击。研究结果为应用抗PD-1疗法提供了新的指标。
Abstract
A multiprotein supercomplex controlling oncogenic signalling in lymphoma
多蛋白超复合物控制淋巴瘤中的致癌信号传导
James D. Phelan, Thomas Oellerich, Louis M. Staudt, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0290-0
（导读 王思菲）伊鲁替尼（ibrutinib）对具有CD79B和MYD88(L265P)突变的激活B细胞样弥漫性大B细胞淋巴瘤（ABC DLBCL）高度有效，本研究利用全基因组CRISPR-Cas9筛选和功能蛋白质组学确定了伊鲁替尼作用的分子机制。在伊鲁替尼反应细胞系和活检组织中发现MYD88、TLR9和BCR形成多蛋白超复合物My-T-BCR，与mTOR共位，可激活NF-κB和mTOR信号通路。此研究为针对DLBCL特定亚型设计致癌信号抑制剂提供框架。
Abstract
Karyotype engineering by chromosome fusion leads to reproductive isolation in yeast
通过染色体融合的核型工程导致酵母产生生殖隔离
Jingchuan Luo, Jef D. Boeke, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0374-x
（导读 阿金）基因组不变，物种能否容忍染色体数目改变尚不清楚。本研究利用CRISPR–Cas9对酿酒酵母染色体进行融合，产生含有16条到2条不等的同基因酵母株。具有2条染色体的酵母仅出现中度转录变化，但无明显生长缺陷。当16染色体酵母与染色体数目更少的酵母交配时，孢子成活率和孢子生成显著降低，但染色体数目相同酵母交配均正常。提示染色体融合导致了生殖隔离的产生。
Abstract
Gamete fusion triggers bipartite transcription factor assembly to block re-fertilization
配子融合触发二元转录因子组装以阻止再次的配子结合
Aleksandar Vještica, Sophie G. Martin, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0407-5
（导读 郭怿暄）裂殖酵母有性生殖中单倍体P和M细胞融合为合子后迅速开始减数分裂。本研究发现P细胞核特异蛋白Pi可捕获M细胞质中的Mi肽，配子结合后形成二元转录因子复合体，迅速开启P细胞中非对称性转录并诱导减数分裂。推迟Mi表达或删除P基因组中转录靶点导致合子与更多配子结合。这一发现表明配子融合后的细胞质连接阻断再次的配子结合，维持了有性生殖中基因组的稳定倍数。
Abstract
化学
Chemistry
Building C(sp3)-rich complexity by combining cycloaddition and C–C cross-coupling reactions
通过结合环加成和C-C交叉偶联反应来构建富含C（sp3）的复杂化合物
Tie–Gen Chen, Phil S. Baran, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0391-9
（导读 卓思琪）环加成反应和碳-碳（C-C）交叉偶联在化学上十分重要。交叉偶联具有可编程、模块化、可靠的优点。环加成可以一次性产生多个sp3碳中心，但缺乏模块化。因此本研究将两种化学转化的优点结合成单步反应，以实现可模块化、可对映选择的、可扩展和编程的制备有用的基体和天然产物，进而用以药物开发。
Abstract
Cooperative asymmetric reactions combining photocatalysis and enzymatic catalysis
光催化和酶催化协同的不对称反应
Zachary C. Litman, Yajie Wang, Huimin Zhao and John F. Hartwig
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0413-7
（导读 阿金）本研究报道一类化学酶协同反应，将异构烯烃的光催化剂与烯还原酶结合，减少碳-碳双键，产生高价值对映体富集产物，使烯烃的E/Z混合物发生立体聚合还原反应，或者促进不反应的烯烃立体异构体还原。该结果提供了将立体选择性酶反应转化为立体聚合反应的一般策略。
Abstract
材料科学
Materials
Room-temperature electrical control of exciton flux in a van der Waals heterostructure
室温下范德华异质结构中电子控制的激子通量
Dmitrii Unuchek, Andras Kis, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0357-y
图片来源：Compound Semiconductor
（导读 阿金）依赖于激子操控的光学器件有望实现光学数据传输和电子处理系统间的有效互联，但低温运行环境限制了其实际应用。本研究报道了由封装在六方氮化硼中的MoS2–WSe2范德华异质结制成的激子器件。其能在室温下发挥晶体管电控作用，并可通过为激子通量创造电子可重构束缚和排斥势来操纵激子动态变化。这为通过整合二维材料实现激子器件的室温运行提供了先例。
Abstract
Ferroelectric switching of a two-dimensional metal
二维金属的铁电翻转
Zaiyao Fei, Wenjin Zhao, David H. Cobden, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0336-3
（导读 书牧）极性金属十分罕见。从理论上讲，一个足够薄的极性金属可在电场作用下发生极性翻转。本研究发现两或三层WTe2具有自发的面外电极化且可用栅电极进行翻转，用石墨烯作为电场传感器可以探测和量化极化。当WTe2被夹在石墨烯层之间时，在室温下仍可保持极性翻转的能力，表明它能够稳定地与其他二维材料结合应用。
Abstract
其他
【Physics-物理】Cryo-STEM mapping of solid–liquid interfaces and dendrites in lithium-metal batteries
在锂金属电池中固液界面和枝晶的Cryo-STEM成像
Michael J. Zachman, Lena F. Kourkoutis, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0397-3
（导读 书牧）固–液界面由于缺乏有效的高分辨率表征方法而得不到充分的认识。本研究利用冷冻电镜对锂金属电池固体-液体电解质界面结构和成分成像，确定了两种共存于锂负极上的枝晶类型，它们对电池容量损耗的影响不同。本工作展示了冷冻电镜在探测可充电电池等功能器件中，完整的固–液界面间在纳米尺度下发生的行为的潜力。
Abstract
【Geoscience-地球科学】Marine heatwaves under global warming
全球变暖下的海洋热浪
Thomas L. Frölicher, Erich M. Fischer and Nicolas Gruber
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0383-9
（导读 阿金）近来观察到的海洋热浪（MHWs）揭示海洋生态系统和极端气候下捕鱼业的高度脆弱性。本研究通过卫星观测和地球系统模拟，发现1986年至2016年MHWs持续天数翻倍，频率更高，范围更广，强度更大，而现今87% 的MHWs由人类活动造成。该结果表明MHWs会把海洋生物和生态系统推向生存极限并造成不可逆的变化。
Abstract
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