Nature 一周论文导读｜2020年10月8日

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制版阿金

生物学

Biology

Innovations present in the primate interneuron repertoire

存在于灵长类中间神经元库的新型神经元

图片来源：Kirsten Levandowski and Heather Zaniewski

（导读阿金）灵长类和啮齿类动物在行为和认知能力方面差异巨大，目前尚不清楚其中的细胞机制。本研究对三种灵长类、一种啮齿类和鼬鼠同源脑区中188776个中间神经元进行单核RNA测序。发现物种间的同源中间神经元类型在丰度和RNA表达水平上差异巨大，而灵长类内差异略小。同时还发现灵长类独有的纹状体中间神经元类型，表达独特组合的转录因子、受体和神经肽。[论文详细信息]

A hypothalamic novelty signal modulates hippocampal memory

下丘脑新信号调节海马记忆

（导读阿金）大脑识别与过去经历不一样的新信息对于生存至关重要。但尚不清楚不同类型信号在大脑中是否经过不同处理和传递。本研究发现乳状上核（SuM）是下丘脑新事物枢纽。SuM区域不仅对新刺激广泛应答，还将不同类型信息分离并选择性送到离散的皮质靶点区，从而调节记忆处理。投射至齿状回的SuM神经元被新环境信息信号激活，而SuM-CA2神经回路则优先被新社交信息信号激活。该结果揭示了下丘脑灵活调节认知特定部分的机制。[相关报道：大脑进化出新信号以增强注意力、感知力和记忆力]

Phenotypic landscape of intestinal organoid regeneration

肠道类器官再生的表型景观

（导读郭怿暄）本研究利用基于成像的筛选揭示小肠类器官形成和组织再生的机制。研究建立了类器官的多变量特征谱，对表型景观进行定量描述，找到调节细胞命运转换和维持再生和稳态平衡的基因。其中视黄酸核受体控制结束再生状态并驱动肠上皮细胞分化。内源性视黄酸代谢开启了指导小肠上皮细胞命运转换的转录程序，一种视黄醇X受体抑制剂可改善在体小肠的再生。[论文详细信息]

Na+ controls hypoxic signalling by the mitochondrial respiratory chain

钠离子通过线粒体呼吸链控制缺氧信号

（导读阿金）线粒体氧化磷酸化系统（OXPHOS）在缺氧情况下会利用氧气制造活性氧物质（ROS）驱动细胞适应性，目前尚不了解其机制。本研究表明，钠离子作为第二信使通过调节线粒体内膜的流动性来调控OXPHOS功能及ROS的产生。抑制钠离子通过Na+/Ca2+交换体进入基质可阻断该通路，阻止细胞适应缺氧环境。该结果揭示了钠离子通过和磷脂互作调控OXPHOS功能及氧化还原信号的机制。[相关报道：Na+作为第二信使调控ROS产生]

Repeat expansions confer WRN dependence in microsatellite-unstable cancers

微卫星不稳定癌症中重复序列扩增使其获得WRN依赖性

（导读郭怿暄）RecQ DNA解旋酶WRN是微卫星不稳定性（MSI）癌细胞的合成致死性靶点，但其分子机制不详。本研究发现MSI细胞中TA双核苷酸高度不稳定并出现大规模扩增，形成使复制叉停滞的非B型DNA二级结构，需要通过WRN解旋酶解开异常结构才能继续复制。没有WRN时，该重复序列会被MUS81核酸酶剪切，出现大规模染色体破碎，导致细胞分裂停滞或细胞凋亡。该结果说明靶向WRN的药物可能对MSI相关癌症有效。[论文详细信息]

The maternal microbiome modulates fetal neurodevelopment in mice

母体微生物组调节小鼠胎儿神经发育

图片来源：Pixabay

（导读阿金）母体肠道微生物组是否在关键产前期和缺乏环境挑战时影响胎儿神经发育尚不明确。本研究发现抗生素治疗或无菌母体的胚胎轴突生成相关基因表达下降，缺乏丘脑皮质轴突，丘脑轴突对细胞外因子应答的生长受损。母体微生物组调控母体血清和胎儿大脑中的大量小分子。特定微生物依赖代谢产物促进胎儿丘脑外植体的轴突生长。进行菌群定植或代谢物补充可纠正胚胎基因表达异常和丘脑皮质轴突生成缺陷。[相关报道：孕妇的肠道菌群，会影响胎儿的大脑发育]

Tumoural activation of TLR3–SLIT2 axis in endothelium drives metastasis

内皮中TLR3–SLIT2轴的激活促使肿瘤转移

（导读王思菲）血管为肿瘤提供氧及养分并充当散播癌症的管道。本研究利用乳腺癌和肺癌的小鼠模型研究内皮细胞是否主动指挥癌症细胞扩散。深度测序结果显示转移性肿瘤诱导内皮中Slit2表达。敲除内皮Slit2抑制肿瘤扩散，但敲除肿瘤Slit2则促进转移。肿瘤细胞的双链RNA通过激活TLR3诱导内皮中SLIT2的表达。该研究结果表明Slit2依据细胞来源具有抑制或促进癌症转移的作用。[论文详细信息]

CTCF orchestrates long-range cohesin-driven V(D)J recombinational scanning

CTCF统筹黏附素驱动的长距离V（D）J重排扫描

（导读王思菲）RAG内切酶在祖B细胞（pro-B）中启动Igh基因座的V(D)J重排。本研究检测线性RAG扫描以介导在G1阻滞的pro-B细胞系中远端VH的使用潜力。使用生长素诱导方式，降解细胞中的黏附素部件RAD21，从而消除和RAG扫描相关的V(D)J重排及互作。虽然CTCF的降解抑制大部分基于CBE的染色质互作，但仍促进远端VHs和重排中心及VH-to-DJH的结合。因此，下调CTCF阻滞物活性可促进长达2.7Mb的Igh基因座上黏附素驱动的RAG扫描。[相关报道：巴钊庆博士等揭示抗体重链V基因重排的重要机制]

Structural basis of salicylic acid perception by Arabidopsis NPR proteins

拟南芥NPR蛋白感知水杨酸的结构基础

（导读阿金）水杨酸（SA）是植物抵抗病原体的重要激素，植物NPR蛋白为SA受体。本研究报告了拟南芥NPR4的SA结合核及其配体结合的晶体结构，揭示了NPR4与SA结合的方式，以及结合导致的NPR4构象改变。研究者还通过一系列实验，探索了NPR4与NPR1与SA结合强度差异的结构基础。该结果为进一步研究NPR蛋白介导的SA信号传导和植物免疫铺平道路。[论文详细信息]

Structures of fungal and plant acetohydroxyacid synthases

真菌和植物乙酰羟酸合酶的结构

（导读阿金）乙酰羟酸合酶（AHAS）催化支链氨基酸合成的第一步，包含催化亚基和调控亚基。本研究描述了酿酒酵母AHAS十六聚体和拟南芥AHAS十二聚体的结构，发现这些复合物的调控亚基形成一个核心，催化亚基二聚体依附在核心上，形成马耳他十字星（Maltese corss）形状。这些结构揭示了催化和调控亚基之间相互通讯，以及AHAS受底物反馈调节的机制，并证明AHAS的结构在进化上保守。[论文详细信息]

其他

【Astronomy-天文】Four annular structures in a protostellar disk less than 500,000 years old

不到50万年历史的原恒星盘中的四个环形结构

图片来源：nature.com

（导读阿金）在主序前星中观测到的环形结构被认为是行星形成的证据。本研究报告了一颗年轻（不到50万年）原恒星IRS 63的星盘中观测到四个环状结构。IRS 63位于蛇夫座星际云附近，是毫米波长内最明亮的一等原恒星，与其他年轻的星盘相比，IRS 63恒星盘也相对较大，其中的环形亚结构是星际尘埃颗粒成长的早期痕迹，同时也是行星形成的前提条件。[论文详细信息]

【Physics-物理】Emergent electromagnetic induction in a helical-spin magnet

螺旋自旋磁体中涌现的电磁感应

（导读阿金）传统电感器由螺旋线圈组成，其电感大小与线圈体积成正比关系，因而难以缩小电感器尺寸。本研究制备出一种量子力学引起的电感，其由磁体中自旋螺旋电流驱动的动态变化诱导出的层展电场产生。在具有纳米尺度自旋螺旋的磁器件中，观测到-400nH的电感，可与商业电感器相媲美，但体积却小一百倍。该成果为制备基于量子力学贝里相层展电磁的简单微型电感器提供思路。[论文详细信息]

【Materials-材料】Near-perfect photon utilization in an air-bridge thermophotovoltaic cell

空气桥式热光伏电池中近乎完美的光子利用率

（导读阿金）热光伏电池利用局部辐射热能产生电能。本研究在In0.53Ga0.47As薄膜电池中嵌入一层空气层（作为空气桥），实现了近乎完美的低能光子反射，相对于现有的热光伏电池其寄生吸收减少了四倍，电能转换效率超过30%。当能带外反射区域统一时，热光伏能效对于增加电池带隙或者降低发射器温度几乎不敏感。该结果扩大了有潜力的材料和热源应用范围。[论文详细信息]

【Chemistry-化学】Intercepting fleeting cyclic allenes with asymmetric nickel catalysis

不对称镍催化拦截瞬态环丙二烯

（导读阿金）环状有机张力分子在许多反应过程中会产生瞬态的中间产物。本研究报告在不对称催化反应过程中拦截到外消旋环丙二烯中间产物，证明两种控制绝对立体化学的机制：丙二烯对映体的动态分化以及π-丙烯基镍配合物的去对称化。结果表明环丙二烯除环加成和亲核反应外，还具有新的反应活性，为进一步研发不对称催化反应奠定基础。[论文详细信息]

【Geoscience-地球科学】A comprehensive quantification of global nitrous oxide sources and sinks

全球一氧化二氮源和汇的全面量化

（导读紫苏）一氧化二氮(N2O)，是一种长期在大气中积累的温室气体，在过去150年的其大气浓度增加导致臭氧消耗和气候变化。本文采用自下而上（清单、测量通量的统计推断、基于过程的陆地和海洋模型）和自上而下（大气反演）的方法，对1980年至2016年全球N2O源和汇进行了全面的量化。估计2007年至2016年间全球N2O排放量为每年17.0兆吨氮（自下而上）和16.9兆吨氮（自上而下）。最近排放量的增长超过了一些最高的预测排放情景，强调了减少N2O排放量的紧迫性。[论文详细信息]

【Socieal Science-社会科学】Local exposure to inequality raises support of people of low wealth for taxing the wealthy

地域性不平等促使低收入人群支持向富人征税

图片来源：sgsme.sg

（导读阿金）个体之间的社会性比较有助于社会态度的形成，随着全球不平等的增长，比较在增加，日常经历通过社会阶级信号使经济差距更突出。本研究表明，拥有更低经济社会地位的个体群支持重新分配财富。研究人员在南非诸国展开一项安慰-对照田野实验，行人被要求在请愿书上签名，支持增加富人税收促进财富重新分配。结果发现社会不平等似乎会影响当地人对此的倾向，同时不平等可能也会压制参与度。[论文详细信息]

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