Nature 一周论文导读 | 2017 年 11 月 30 日

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Nature 一周论文导读 | 2017 年 11 月 30 日

2017 年 12 月 9 日 科研圈 科研圈

审校访冬咖喱大头一条咸鱼

生物学

Biology

【封面故事】Orthogonal muscle fibres have different instructive roles in planarian regeneration

正交肌纤维在平滑肌再生中具有不同的指导作用

Peter W. Reddien, M. Lucila Scimone and Lauren E. Cote

https://www.nature.com/articles/nature24660

图片来源：Lucila Scimone/Whitehead Institute

（导读咖喱）涡虫身体受损后的再生过程中，分布于肌肉中的 PCG 家族基因可帮助确认位置信息，使正确的器官在正确的位置再生，而不同类型的肌肉细胞中 PCG 基因的表达不同。本研究发现纵向肌纤维缺失会导致彻底的再生失败，而环向肌纤维缺失会使一个再生位点中错误地再生出两个头。此结果说明肌肉不仅是运动器官，也具有再生调控功能。

Abstract

Salt-responsive gut commensal modulates TH17 axis and disease

盐响应的肠道共生菌群调节 TH17 轴与相关疾病

Eric J. Alm, Dominik N. Müller, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24628

（导读齐睿娟）高盐饮食可致高血压和心血管疾病，还可诱导 T 辅助细胞 17（TH17）启动自身免疫。TH17 细胞的诱导依赖肠道微生物群，而盐对肠道微生物的影响未知。本研究发现小鼠高盐饮食后肠道内鼠属乳酸杆菌（Lactobacillus murinus）显著耗竭，伴有 TH17 细胞数量增加和血压升高。此研究证实了高盐摄入与肠道-免疫轴的关联性，突出肠道微生物群作为对抗盐敏感性疾病的潜在治疗靶点。

Abstract

Mechanism of tandem duplication formation in BRCA1-mutant cells

BRCA1 突变细胞中串联重复形成的机制

Ralph Scully, Nicholas A. Willis, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24477

（导读大头）在 BRCA1 相关的但不是 BRCA2 相关的乳腺癌基因组中会富集小的约一万碱基微同源性介导的串联重复。本文发现在原代哺乳动物细胞中，BRCA1 而不是 BRCA2 可以特异性地在 Tus 蛋白结合 Ter 位点阵列形成的复制叉屏障处抑制串联重复的形成。BRCA1 失活与卵巢癌中约一万碱基串联重复也密切相关，暗示串联复制表型可能是 BRCA1 缺陷型癌症的一般特征。

Abstract

A lysosomal switch triggers proteostasis renewal in the immortal C. elegans germ lineage

线虫永生生殖细胞系中，溶酶体开关驱动蛋白质内稳态的更新

Adam Bohnert and Cynthia Kenyon

https://www.nature.com/articles/nature24620

（导读郭怿暄）生殖细胞如何避免将细胞内损伤在代间传播尚不清楚。本研究发现在缺乏精子时，线虫卵细胞成熟停滞，蛋白质聚集，出现蛋白质内稳态崩塌。而精子存在时，其分泌的激素在受精前可降解卵细胞中 GLD-1，激活质子泵 V-ATPase，酸化溶酶体，从而促进蛋白质沉积物降解，重新建立卵细胞中的蛋白质内稳态。这一溶酶体开关可能在其它物种中是保守的。

Abstract

A tethering complex drives the terminal stage of SNARE-dependent membrane fusion

系链复合物驱动 SNARE 依赖性膜融合的终末阶段

Andreas Mayer, Massimo D’Agostino, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24469

（导读咖喱）膜融合是细胞存活所必需的重要生理过程，其终末阶段（将膜融合中间体打通为融合孔）是非常耗费能量的。本研究结合酵母膜泡体内和体外融合实验，以及分子模拟，发现系链蛋白（tethering proteins）对这一过程至关重要，它们可以增加 SNARE 复合物的体积，帮助膜的变形和膜孔的形成。该研究说明了系链蛋白与 SNARE 蛋白在膜融合过程中的协作关系。

Abstract

NFS1 undergoes positive selection in lung tumours and protects cells from ferroptosis

NFS1 在肺部肿瘤中经历阳性选择并保护细胞免于铁死亡

David M. Sabatini, Kıvanç Birsoy, Richard Possemato, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24637

（导读大头）微环境中的营养物质影响癌细胞的代谢，表现出环境相关的基因依赖性。本文发现在高氧环境下生长的肿瘤（比如肺癌或转移瘤）通常表现出 NSF1 基因的依赖性。NSF1 维持蛋白质内的铁硫簇，它们对保护癌细胞免受氧化性损伤至关重要。使 NSF1 或铁硫簇失活会触发癌细胞铁死亡——一种非凋亡的细胞死亡形式。

Abstract

A semi-synthetic organism that stores and retrieves increased genetic information

可以存储和读取增长的遗传信息的半合成生物

Floyd E. Romesberg, Yorke Zhang, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24659

图片来源：Bill Kiosses/The Scripps Research Institute via AP

（导读郭怿暄）将三角褐指藻中三磷酸核苷转移蛋白引入大肠杆菌可构建出含有 dNaM–dTPT3 碱基对的半合成生物。本研究中将含有这两种碱基对的 DNA 体内转录为含有非自然密码子的 mRNA 和相对应非天然反密码子的 tRNAs，并在核糖体高效翻译出含有天然和非经典氨基酸的绿色荧光蛋白。这一研究证明除氢键外的相互关系可作为信息储存和读取的介质，为新生命形式和功能的创造提供平台。

Abstract

A gut bacterial pathway metabolizes aromatic amino acids into nine circulating metabolites

肠道细菌将芳香族氨基酸代谢成九种循环代谢物的代谢通路

Michael A. Fischbach, Justin L. Sonnenburg, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24661

（导读郭怿暄）人类肠道菌群可产生多种代谢物，通过血液循环对宿主产生系统影响。本研究在肠道共生菌梭状芽孢杆菌中发现一条代谢通路，以三种芳香族氨基酸作为底物，产生 12 种化合物，其中 9 种存在于宿主血清中。对梭状芽胞杆菌进行基因改造可影响无菌小鼠血清中相关代谢物的水平，还影响其肠道通透性以及系统免疫功能。

Abstract

Structural basis for the initiation of eukaryotic transcription-coupled DNA repair

启动真核生物转录偶联 DNA 修复的结构基础

Andres E. Leschziner, Dong Wang, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24658

（导读大头）转录偶联的 DNA 修复从模板链中去除造成 RNA 聚合酶 II 转位障碍的 DNA 损伤，修复过程的启动需要招募 CSB 蛋白（酵母中同源蛋白为 Rad26）。本文使用低温电子显微镜解析了来自芽殖酵母的 Rad 26 和 Pol II 复合物的结构，显示 Rad 26 与 Pol II 上游的 DNA 结合使 DNA 发生较大弯曲，其中 Swi2/Snf2 家族保守的 ATPase 结构域促进了 Pol II 的向前运动，清楚阐释了 Rad26 在转录偶联修复和转录延伸中的作用。

Abstract

物理

Physics

Probing many-body dynamics on a 51-atom quantum simulator

在 51 个原子的量子模拟器上探索多体动力学

Markus Greiner, Vladan Vuletić, Mikhail D. Lukin, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24622

图片来源：CC0 Public Domain

（导读阿金）可控、相干的多体系统有助于进一步了解量子物质的基本性质，实现新的量子相，最终产生性能强大的量子计算系统。本研究将由单个捕获的冷原子构成的可重构阵列与强相干相互作用结合，实现了 51 个量子位的可编程伊辛型量子自旋模型。研究人员从中观测到系统发生的相变及其动力学。

Abstract

Measurement of the multi-TeV neutrino interaction cross-section with IceCube using Earth absorption

冰立方测量 TeV 量级中微子的相互作用截面

The IceCube Collaboration

https://www.nature.com/articles/nature24459

（导读阿金）理论上，中微子-核子相互作用截面随着中微子能量的增加而增加，并且能量超过 40 TeV 的中微子在通过地球时会被吸收。本研究使用 10784 份样本数据来测量地球对中微子的吸收，确定能量为 6.3-980 TeV 的中微子与核子的相互作用截面约为标准模型预测值的 1.3 倍，但并未随中微子能量的增加而增加。

Abstract

Observation of a many-body dynamical phase transition with a 53-qubit quantum simulator

用 53 个量子比特的量子模拟器观测多体动力学相变

J. Zhang, G. Pagano, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24654

（导读阿金）可控制更多量子位的量子模拟器能够用于探索复杂的量子多体系统。本研究使用多达 53 个量子比特组成的量子模拟器，研究具有长距相互作用的横场伊辛模型的非平衡动力学。研究人员观测到哈密顿量突变后发生的动力学相变，并揭示了依赖量子比特间长距交互作用和高连接性的多体关联特征。

Abstract

化学

Chemistry

Mild oxidation of methane to methanol or acetic acid on supported isolated rhodium catalysts

负载隔离型铑催化剂将甲烷温和氧化成甲醇或乙酸

Sungsik Lee, Maria Flytzani-Stephanopoulos, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24640

（导读阿金）选择合适催化剂催化甲烷氧化仍有待解决。本研究展示一种单核铑元素催化剂，锚定在悬浮于水溶液上的沸石或二氧化钛载体上，温和条件下使用氧气和一氧化碳，可直接催化甲烷氧化为甲醇和乙酸。该反应的选择性可调。为进一步优化催化剂和开拓实际用途提供新思路。

Abstract

Site-selective and stereoselective functionalization of non-activated tertiary C–H bonds

非活化三级 C-H 键的位点和立体选择性官能化

Huw M. L. Davies, Kuangbiao Liao, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24641

（导读阿金）控制 C-H 键的官能团化反应以合成复杂有机化合物已成为可能，但其反应位点选择性仍具挑战。本研究报道一种具有不同反应性的双铑催化剂，能够在最易接近的三级 C-H 键上精确选择位点。研究人员由此修改了几种天然产物，表明这种合成方法适用于复杂分子的后期功能化，有望促进更复杂催化剂的设计开发。

Abstract