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Nature 一周论文导读 | 2017 年 10 月 05 日

2017-10-19 福州大学研究生教育



审校 谭坤 咖喱 金庄维


生物学

Biology


Massively parallel de novo protein design for targeted therapeutics

用于靶向治疗的大规模平行蛋白质从头设计

David Baker, Aaron Chevalier, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7674/full/nature23912.html


(导读 郭怿暄)蛋白质的从头设计为产生出稳定、定制化结合治疗靶点的小分子蛋白提供可能。本研究提出一种整合了计算机设计,核苷酸合成,酵母筛选和下一代测序的大规模平行设计方法,设计出针对流感血凝素、肉毒杆菌神经毒素的 2618 个高亲和性结合蛋白。部分设计产物表现出极强的稳定性,且几乎不会引发免疫反应,即使多次给药也依然能够针对流感病毒起到预防和治疗保护。


Abstract


Genome editing reveals a role for OCT4 in human embryogenesis

基因组编辑揭示 OCT4 在人类胚胎形成中的作用

Kathy K. Niakan, Norah M. E. Fogarty, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7674/full/nature24033.html


图片来源:cam.ac.uk


(导读 郭思瑶)决定人类早期胚胎细胞命运的分子机制尚不清楚。科学家利用 CRISPR–Cas9 基因编辑技术探究多能性转录因子 OCT4 在人类胚胎形成过程中的作用。当人类二倍体受精卵中 OCT4 的基因被靶定删除时,囊胚发育受到影响,并发现其不仅能调节滋养外胚层基因,还能影响多能外胚层。这表明 CRISPR–Cas9 基因编辑技术是研究人类发育中基因功能的有力手段。


Abstract


【封面故事】Strains, functions and dynamics in the expanded Human Microbiome Project

扩充的人类微生物项目中的菌株,功能和动力学

Curtis Huttenhower, Jason Lloyd-Price, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7674/full/nature23889.html


(导读 郭思瑶)2007 年美国国立卫生研究院(NIH)发起的人类微生物组计划提供了大量人类微生物群组数据。在第二阶段研究中他们采集了 265 个个体的 1631 份宏基因组数据,进一步描述了人类微生物组的个人特征,鉴定出不同人体部位的特异性,并描述了其组随时间的动态变化。该研究加深了我们对人类微生物组多样性以及其多样性动态的认识。


Abstract


Retrograde semaphorin–plexin signalling drives homeostatic synaptic plasticity

由逆向轴突导向蛋白-神经丛蛋白信号驱动的稳态突触可塑性

Graeme W. Davis, Brian O. Orr and Richard D. Fetter

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7674/full/nature24017.html


(导读 郭怿暄)稳态信号系统在保证神经活动和动物行为稳定的同时使其具有可变性。本研究发现在果蝇中轴突导向蛋白 2b(Sema2b)作用于突触前神经丛蛋白 B(PlexB)受体,介导神经肌肉连接处突触前神经递质释放的逆向稳态调节。同时通过调控 Mical 和 oxoreductase 依赖的突触前肌动蛋白调节突触前稳态可塑性。这一发现或为多种神经和精神疾病的病因和治疗提供线索。


Abstract


A reversible haploid mouse embryonic stem cell biobank resource for functional genomics

用于功能基因组学的可逆单倍体小鼠胚胎干细胞生物资源库

Ulrich Elling, Josef M. Penninger, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7674/full/nature24027.html


图片来源:nature.com


(导读 陈月欣)确定基因对某个表型的贡献是生物学研究的基础,但同群细胞的克隆变异直接危及分析和研究的可重复性。我们用基因组饱和诱变的方法创建了一个含有超十万个单倍体小鼠胚胎干细胞的生物资源库,并利用功能性注释使其变异可逆,为功能基因组学的高通量、可重复研究提供了便利。


Abstract


Inflammasome-driven catecholamine catabolism in macrophages blunts lipolysis during ageing

巨噬细胞中炎症小体驱动儿茶酚胺分解从而降低衰老过程中的脂质代谢

Vishwa Deep Dixit, Christina D. Camell, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7674/full/nature24022.html


(导读 郭怿暄)脂肪组织中的交感神经细胞可在饥饿等条件下分泌去甲肾上腺素(NE)等儿茶酚胺,从而诱导脂质分解以产生能量。而这一过程在年老个体中减弱。本研究发现在小鼠中,这一降低是由于衰老提高了脂肪组织中巨噬细胞通过炎症小体对 NE 的降解,从而降低了可以被脂肪细胞感知和利用的 NE。这一发现为缓解老年性慢性炎症提供了新思路。


Abstract


CG dinucleotide suppression enables antiviral defence targeting non-self RNA

CG 二核苷酸抑制使细胞能够进行靶向非自身RNA的抗病毒防御

Paul D. Bieniasz, Matthew A. Takata, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7674/full/nature24039.html


(导读 郭怿暄)CG 抑制现象,即 CG 二核苷酸序列出现频率低于随机预期,是脊椎动物基因组的特征。而许多 RNA 病毒亦表现出此现象。本研究发现 CG 抑制可能是 HIV-1 等 RNA 病毒在宿主体内成功复制的重要策略:宿主细胞内的锌指抗病毒蛋白可以识别 CG 数目符合随机水平的外源 RNA 序列,与之结合并抑制病毒的复制,而 CG 抑制的病毒则可以逃过此免疫机制。


Abstract


Discovery of a selective catalytic p300/CBP inhibitor that targets lineage-specific tumours

一种靶向细胞系特异肿瘤的选择催化性 p300 / CBP 抑制剂

Albert Lai, Kenneth D. Bromberg, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7674/full/nature24028.html


(导读 郭怿暄)由组蛋白乙酰转移酶(HAT)和组蛋白去乙酰化酶(HDAC)催化的蛋白质乙酰化修饰是重要的转录表观调节机制,与多种疾病相关。本研究发现了一种针对两种 HAT,即 p300 和 CBP 的高选择性、类药催化性抑制剂 A-485。结构研究显示,它可与乙酰辅酶 A 竞争结合 p300 催化活性位点,选择性抑制去势抵抗的前列腺癌等细胞系特异的肿瘤细胞增殖。


Abstract


PAK signalling drives acquired drug resistance to MAPK inhibitors in BRAF-mutant melanomas

在 BRAF 突变造成的黑色素瘤中,PAK 信号通路驱动 MAPK 抑制剂药物耐药性的获得

郭巍(宾夕法尼亚大学),Meenhard Herlyn等

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7674/full/nature24040.html


图片来源:ebiotrade.com


(导读 榴莲君)由于耐药性的获得,BRAF 抑制剂和 BRAF 与 MEK 抑制剂的组合疗法对转移性黑色素瘤的治疗效果转瞬即逝。本研究发现,接受 BRAF 抑制剂治疗的患者,其癌细胞内的 ERK 蛋白被重新激活,可以规避 BRAF 的抑制,导致耐药性产生。接受 BRAF 和 MEK 抑制剂组合疗法的患者,其癌细胞内的 ERK 蛋白没有激活,但控制细胞生长的 PAK 通路得到激活,导致耐药性产生。本研究为针对 PAK 通路的新药开发提供了研究思路。


Abstract


How type II CRISPR–Cas establish immunity through Cas1–Cas2-mediated spacer integration

Cas1-Cas2 介导的间隔序列整合是如何在 II 型 CRISPR–Cas 免疫中发挥作用的

柯爱龙(康奈尔大学), Ki Hyun Nam等

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7674/full/nature24020.html


(导读 榴莲君) 细菌的 CRISPR/Cas 系统依赖 Cas1-Cas2 整合酶抓取外源 DNA,并整合到其前间隔序列(prespacer)中,形成免疫记忆。在本文中,研究人员对机制尚不明确的 II-A 型 CRISPR 系统中 cas1-cas2 介导间隔序列整合的过程进行快速捕捉成像,得到了 4 个不同结构并构建出了包含 3 个步骤的整合过程框架,对此过程中蛋白质与 DNA 链的相互作用增进了理解。


Abstract

材料

Materials


Giga-voxel computational morphogenesis for structural design

用于结构设计,分辨率达到千兆体素的计算机结构生成工具

Niels Aage, Erik Andreassen, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7674/full/nature23911.html


图片来源:nature.com


(导读 阿金)目前,计算机辅助设计的“拓扑优化”方法因其优化分辨率有限而仅能用于单个或简单结构的设计。本研究报道一种基于超级计算机的设计工具,其产品设计分辨率能够达到千兆体素,比以往工具高出两个数量级以上。将该工具用于全尺度机翼结构设计,得到的内部结构与天然鸟翼骨骼类似,可使机翼质量较现有机翼减轻 2-5%。


Abstract


Printable organometallic perovskite enables large-area, low-dose X-ray imaging

通过可印刷的有机金属钙钛矿实现大面积、低剂量的 X 射线成像

In Taek Han, Nam-Gyu Park, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7674/full/nature24032.html


(导读 寒雨)以溶液处理的混合钙钛矿作为光导层的探测器可减少医疗 X 射线成像所需的射线强度,但大面积制备数百微米厚的钙钛矿膜非常困难。本研究开发出全基于溶液的合成途径来生产可印刷的高灵敏度多晶钙钛矿,并利用 830 微米厚的钙钛矿膜和另外两种聚合物/钙钛矿复合材料作为中间层实现了低剂量的 X 射线成像。


Abstract


化学

Chemistry


A solvent- and vacuum-free route to large-area perovskite films for efficient solar modules

无溶剂非真空条件下大面积钙钛矿薄膜和高效太阳能电池模块的制备

韩礼元(上海交通大学), 杨旭东等

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7674/full/nature23877.html


(导读 寒雨)有机-无机杂化钙钛矿可用作太阳能电池材料,但尚不能大面积制备。韩礼元团队新研发的无溶剂、非真空沉积方法可制备高度均匀的无针孔钙钛矿薄膜。该团队利用胺络合物前体到钙钛矿膜的快速转化并施加压力,得到了有效面积达 36 平方厘米的钙钛矿电池模块,认证功率转换效率达 12.1%。


Abstract


A spin transition mechanism for cooperative adsorption in metal–organic frameworks

金属-有机框架材料中协同吸附的自旋转换机理

Jeffrey R. Long, Douglas A. Reed, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7674/full/nature23674.html


(导读 寒雨)以金属-有机框架为基础的多孔材料具备良好的协同吸附性能。本研究对一系列此种材料对一氧化碳的吸附进行研究,确认其选择性吸附作用的原理是材料中相邻未饱和金属位点间的电子传递。该原理为设计出适用于多种分离物的高效选择性吸附剂提供了通用策略。


Abstract


其他


【Astronomy-天文】A hybrid type Ia supernova with an early flash triggered by helium-shell detonation

由氦壳爆炸触发的具有早期闪光的混合型 Ia 型超新星

Ji-an Jiang, Mamoru Doi, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7674/full/nature23908.html


(导读 阿金)天文学家一直争论导致 Ia 型超新星的爆炸方式及相关伴星类型。本研究报道了一颗 Ia 型超新星爆炸半天后观测到的红色闪光。该超新星表现出混合的特征:具备正常光度超新星的典型光变曲线,但钛吸收很强。模拟数据表明闪光来自爆炸恒星周围的一个稀薄氦壳的爆炸。该发现为氦引爆路径理论提供了支撑。


Abstract


【Geoscience-地球科学】Delta progradation in Greenland driven by increasing glacial mass loss

冰川质量损失增加导致格陵兰三角洲推进

Mette Bendixen, Lars Lønsmann Iversen, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7674/full/nature23873.html


图片来源:nature.com


(导读 刘晓娟)本研究对 20 世纪 40 年代以来格陵兰 121 个三角洲变化进行监测,发现从 1980 到 2010 年三角洲西南发生由大量淡水径流引起的推进,而这完全是由于 1980 当年,而非以后的环境条件引发。这与阿拉斯加、西伯利亚和加拿大沿海的侵蚀模式以及北极三角洲的侵蚀与增生空间模式形成鲜明对比。


Abstract


【Ecology-生态】Temporal coexistence mechanisms contribute to the latitudinal gradient in forest diversity

时间共存机制有助于森林纬度多样性

Jacob Usinowicz, Chia-Hao Chang-Yang, et al.

http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7674/full/nature24038.html


(导读 刘晓娟)本文发现在存储效应下,热带的潜在竞争排斥低于温带和北方针叶林带,每向赤道一个纬度,种间/种内竞争比降低 0.25%。此外,热带的长生长季允许各种物种不同步繁殖,因而可提高储存效应的生态位划分。本研究表明生物间相互作用对地理多样性格局的重要作用。


Abstract


—— END ——


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