Nature 一周论文导读 | 2019 年 8 月 8 日

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Nature 一周论文导读 | 2019 年 8 月 8 日

2019 年 8 月 18 日 科研圈

审校：咖喱小象小锅小勺紫苏

制版：阿金

生物学

Biology

De novo design of bioactive protein switches

从头设计生物活性蛋白质开关

图片来源：vectorfusionart

（导读郭怿暄）本研究从头设计了一种可开关蛋白质系统，其主体是一个五螺旋组成的“笼子”，笼子中包含的单一界面可以与蛋白质末端的“门闩”发生分子内相互作用，也可以与独立的肽段“钥匙”发生分子间相互作用。当笼子与钥匙结合时，具有功能的门闩被释放，蛋白质功能被激活，激活前后活性相差40倍。功能性蛋白质开关的从头设计是合成生物学和细胞工程的重大突破。[论文详细信息]

Modular and tunable biological feedback control using a de novo protein switch

通过从头设计蛋白质开关实现模块化、可调节的生物反馈控制

（导读郭怿暄）从头设计蛋白质是合成完整生物环路的基石。本研究将从头设计的、可由小肽段诱导激活的“门闩正交笼-钥蛋白质”模块degronLOCKR应用于酵母內源杂交通路和合成基因环路，实现了对相应环路的正向和反向反馈调节。在活细胞中进行反馈调控工程编辑是合成生物学的又一里程碑，证明了从头设计蛋白质实现复杂合成功能的巨大潜能。[相关报道：David Baker 团队实现从头合成具有生物活性的蛋白质开关，为合成生物学和细胞工程开辟新道路]

A human liver cell atlas reveals heterogeneity and epithelial progenitors

人类肝细胞图谱解释了细胞异质性和上皮祖细胞

（导读郭怿暄）本研究对来自9个捐赠者的正常肝脏组织进行单细胞RNA测序，发现了未知内皮细胞、Kupffer细胞和肝细胞亚型。EPCAM+细胞包含偏向肝细胞和胆管上皮细胞的细胞群及具有形成双向潜能肝脏类器官的TROP2int祖细胞群。该图谱可揭示肝癌细胞、移植到小鼠肝脏的人肝细胞和肝脏内皮细胞表型变化，为研究肝脏正常和疾病中未知细胞类型提供宝贵资源。[论文详细信息]

Soil nematode abundance and functional group composition at a global scale

土壤线虫全球尺度的丰度和功能群分布

（导读阿金）土壤生物是地球生物圈的关键组成部分，其中土壤线虫是地球上最丰富的动物。本研究收集了6758份地理参考样本，用来理解全球土壤线虫丰度和其功能群组成分布。所得出的分布图表明亚寒带的种群丰度最高（占总数的38%），随后则是温带（24%）和热带（21%）。区域变异为了解局部土壤肥力和功能格局提供了新见解，也向在全球生态地球化学模型中表征土壤生态过程迈出了第一步。[论文详细信息]

Non-photosynthetic predators are sister to red algae

非光合作用捕食者是红藻的亲近

（导读阿金）红藻是原始色素体生物的三大支系之一，具有丰富的种群多样性，但是其演化谱系很难重建。本研究利用系统基因组学，报道一种红藻密切相关的、新的真核门（Rhodelphidia），但它们的特征与红藻相反，它们是不进行光合作用，具有基因丰富的基因组鞭毛捕食者，其基因组缺乏可能参与血红素合成的质体。上述研究发现证明捕食和光养的混合营养在红藻类群的演化中曾持久存在。[论文详细信息]

Lysine harvesting is an antioxidant strategy and triggers underground polyamine metabolism

赖氨酸收获是一种抗氧化策略，可触发地下多胺代谢

图片来源：pixabay

（导读阿金）本研究揭示了一种在应激情况下发生的微生物代谢适应途径。细胞从环境中摄入超过生长所需浓度100倍的赖氨酸，高浓度赖氨酸开启以赖氨酸脱羧生成多胺为起始的一系列酶促反应。与此同时，原本用于赖氨酸生物合成的NADPH转而合成谷胱甘肽，还原性的谷胱氨态可以降低活性氧水平并增加微生物的氧化耐受能力。该研究结果证明营养吸收可以在氧化应激中发挥作用。[论文详细信息]

Cholera toxin promotes pathogen acquisition of host-derived nutrients

霍乱毒素促进病原体获取宿主来源的营养素

（导读王思菲）霍乱弧菌分泌霍乱毒素（CTX）导致严重疾病。本研究发现CTX能促进弧菌生长并诱导其出现缺铁微环境的转录组特征。CTX使具有可利用血红素和弧菌素中铁元素基因的病原体获得生长优势。CTX诱导回肠末端毛细血管充血和肠腔血红素的生物利用度增加相关。CTX创造了肠道铁缺乏的代谢微环境，选择性地促进可获取宿主来源血红素及长链脂肪酸的霍乱弧菌生长。[论文详细信息]

Flower isoforms promote competitive growth in cancer

Flower蛋白同种型促进癌症的竞争性增长

（导读阿金）在人体中适应性免疫系统利用细胞之间的信息交换来检测和清除外来或受损细胞。本研究发现人类两种Flower-Lose蛋白亚型(hFWE1 and hFWE3)和Flower-Win蛋白亚型(hFWE2 and hFWE4)。表达Win比表达Lose的细胞更具竞争优势，但当相邻细胞表达Lose水平接近时Lose表达细胞不会被清除。人类肿瘤细胞Win亚型表达增加并在表达Lose的基质中增殖。抑制Flower蛋白表达可减少肿瘤生长和转移，提高化疗敏感性。[相关报道：新方法！阻击癌细胞猎杀健康组织]

Mechanisms of RALF peptide perception by a heterotypic receptor complex

通过异型受体复合物感知RALF肽的机制

（导读阿金）长春花（Catharanthus roseus）RLK1-like（CrRLK1L）家族的受体激酶是植物繁殖、生长和环境响应的重要调控因子。本研究发现RALF23引起FER与LLG1复合物来调控免疫信号。结构和生化结果表明LLG1和相关的LLG2分别直接结合RALF23来引起RALF23-LLG1-FER和RALF23-LLG2-FER异源复合物的组装。该研究结果为了解不同RALF多肽如何通过被CrRLK1L受体激酶与LRE和LGG家族的GPI锚定蛋白形成异源复合物所识别来调控多个生理过程提供了分子框架。[论文详细信息]

Absence of NKG2D ligands defines leukaemia stem cells and mediates their immune evasion

白血病干细胞缺乏NKG2D配体并介导细胞免疫逃逸

（导读王思菲）急性髓性白血病（AML）患者常出现白血病干细胞（LSC）驱动的复发。本研究发现人AML小鼠异种移植模型中多数AML细胞表达NKG2D配体（NKG2DLs），而LSC不表达。这些NKG2DL阴性AML细胞具有不成熟的形态，分子和功能干性，逃避NK细胞杀伤。PARP1抑制剂可诱导NKG2DLs在LSC表面表达，结合转移多克隆NK细胞可抑制异种移植模型发生白血病。该结果为使用PARP1抑制剂靶向LSCs提供理论基础。[论文详细信息]

地球科学

Geoscience

Observed controls on resilience of groundwater to climate variability in sub-Saharan Africa

对撒哈拉以南非洲地下水对气候变化适应控制能力的观察

图片来源：miragenews.com

（导读刘奇）因缺乏牢靠的观测，对撒哈拉以南干旱地区水资源减少的模型预测是否合理仍有待观察。本研究分析了该地区多年地下水水位曲线，表明湿润地区的地下水补给较为稳定，在干旱地区由气候驱使，但即使在比较干旱的时期，年度强降水仍能促进地下水补给。研究结果挑战地下水资源下降的共识，揭示多地区地下水对气候变化的潜在恢复能力。[论文详细信息]

Deep roots for mid-ocean-ridge volcanoes revealed by plagioclase-hosted melt inclusions

斜长石为主的熔融包裹体揭示的洋中脊火山的深根

（导读刘奇）洋中脊的垂直范围由熔融包裹体的挥发性元素含量来确定，但通过橄榄石、玄武岩熔融包裹体及岩石圈测量的压力不一致。本研究对比研究Gakke洋中脊中橄榄石型和斜长石型熔融包裹体，发现后者挥发物含量比前者结晶压力更高，最高记录压力约海拔-16.4公里，符合Gakke洋中脊岩石圈厚度与玻璃成分重建压力，洋中脊火山在岩石圈地幔深处可能有岩浆根，至少存在于超低扩展脊。[论文详细信息]

物理学

Physics

Collisions between cold molecules in a superconducting magnetic trap

超导磁阱中冷分子之间的碰撞

（导读阿金）冷分子之间的碰撞是研究量子化学的基础部分。本研究报道了在无激光冷却条件下直接观察到冷分子碰撞。研究人员在800mK深中的超导磁阱中捕获分子氧，并设定了弹性和非弹性散射比率的界限。随后同时捕获原子和分子，识别它们之间的碰撞，为研究磁阱中冷原子-分子碰撞提供新思路。[论文详细信息]

Signatures of tunable superconductivity in a trilayer graphene moiré superlattice

三层石墨烯摩尔超晶格中可调超导特征

（导读阿金）理解高转变温度超导性的机制是凝聚态物理的核心问题。本研究报道了在ABC三层石墨（TLG）和六方氮化硼（hBN）摩尔超晶格中可谐调超导性的特征。通过施加垂直位移场，ABC-TLG/hBN超晶格结构在20K以下表现出莫特绝缘态，进一步冷却到1k以下出现超导特征。该实验为深入探索可调三角Hubbard模型中出现的关联行为提供可能。[论文详细信息]

Signatures of tunable superconductivity in a trilayer graphene moiré superlattice

二维异质结构中静电门控效应的成像

（导读阿金）在现代场效应器件中直接检测的电子状态能力能够改变人们对器件物理属性和功能的理解。本研究表明应用于二维范德瓦尔斯异质结构的微米级角分辨光谱学便具备这种能力。研究人员在双端石墨烯器件中观察到，当施加栅极电压时，费米能级在狄拉克点上有位移，但无色散变化。该技术为研究半导体基础物理提供了有用的方法。[论文详细信息]

Controlling organization and forces in active matter through optically defined boundaries

通过光学定义边界控制活性物质中的组织和力量

（导读阿金）活性物质系统能够运动、重组和复制。本研究通过光学调控活性生物分子工程系统中的结构和流体，揭示非平衡现象和边界介导的控制原理，该系统由提纯的微管和光激活马达蛋白组成，研究人员创造出长达数百微米的可收缩微管网络，并操控这些网络产生并调节流体的持续流动。该原理可用来研究新兴的细胞结构和力量，来研发可编程活性物质器件。[论文详细信息]

其他

【Astronomy-天文】A dominant population of optically invisible massive galaxies in the early Universe

早期宇宙中光学隐形大质量星系的主要星系

图片来源：pixabay

（导读刘奇）大质量星系的真实丰度和早期宇宙中恒星形成率密度尚待解决，早期研究尚未找到代表大质量星系的星系。本研究报告了对39个大质量恒星形成星系的亚毫米探测空间密度等，其中恒星形成率为每年200个太阳质量，总恒星形成率密度是等质量紫外线明亮星系10倍，位于暗物质晕中。早期宇宙中如此大质量尘埃星系挑战了人们对大质量星系形成的理解。[相关信息：这些古老的庞然大物，填补了宇宙演化史的一大片空白]

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