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Nature 532
審校：史靜雯，楊柳，魏若妍，譚坤
Natural speech reveals the semanticmaps that tile human cerebral cortex
自然語音揭示了人類大腦皮層上的語義地圖
Alexander G. Huth, Wendy A. de Heer, Thomas L. Griffiths,Frédéric E. Theunissen & Jack L. Gallant
http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7600/abs/nature17637.html
語言的含義表徵在大腦皮層統稱為「語義系統」的區域上。然而，只有極少部分的語義系統被全面地映射，大部分區域的語義選擇性是未知的。這裡，我們系統性地通過對功能核磁共振成像（fMRI）的數據進行基於體素的建模（voxel-wise modelling）來將語義選擇性映射到皮層上，而該數據是通過測試對象聽幾個小時的敘事性的故事採集而來。
我們表明，語義系統組織成錯綜複雜的模式，其在不同的個體間似乎是一致的。然後我們使用新穎的生成模型（generative model）來構建一個詳細的語義地圖集。我們的研究結果表明，語義系統內的大部分區域表示特定的語義域或者相關概念組的信息，而我們的地圖集顯示每一塊區域表示哪些語義域。這項研究表明，在人類神經解剖學和功能連接的研究方面很常見的數據驅動的方法，為映射大腦功能性表示區域的研究提供了一個強大而有效的方法。
Robust neuronal dynamics in premotor cortex during motor planning
在運動規劃時運動前皮層有強烈的神經元動態過程
翻譯：卓思琪
Nuo Li, Kayvon Daie, Karel Svoboda & Shaul Druckmann
http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7600/full/nature17643.html
神經活動能維持連接過去和未來事件的表徵，這個過程通常有數秒的時間。網絡模型可以產生持久的慢加速活動，但是對該慢動態過程至關重要的正反饋會導致對幹擾的易感性。
這裡我們利用電生理學和對小鼠運動前皮層進行幹擾，從而探測在運動規劃中持續神經表徵的強度。我們表示運動規劃的籌備活動強烈地表現為大規模的單側沉默：驅動特定未來運動的精細神經動態能被網絡非常迅速且具有選擇性地修復。但運動前皮層雙側沉默後是不存在選擇性修復的。對一個半球的感染因此會被來自另一個半球的信息所修復。胼胝體二分證明了運動前皮質雙邊的半球可以獨立維持籌備活動。正如我們在運動前皮層區觀察到的，選擇性耦合模塊之間的冗餘是強大控制系統的一個標誌。整合了這些原理的網絡模型展現了與數據一致的魯棒性。
Plankton networks driving carbon export in theoligotrophic ocean
驅動寡營養海洋中碳輸出的浮遊生物網絡
翻譯：劉小鷗
Lionel Guidi, Samuel Chaffron, Lucie Bittner…Chris Bowler& Gabriel Gorsky
http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7600/full/nature16942.html
生物碳泵是二氧化碳通過光合作用被轉化為有機碳，通過沉澱顆粒輸出並最終隔離於深海的過程。雖然碳泵的強度與浮遊生物群落組成相關，驅動這一過程的潛在生態系統結構目前仍未闡明。本研究中我們利用在」Tara Oceans」科考期間收集的環境及元基因組數據，增加我們對寡營養海洋中碳輸出的認識。
利用表層及深層葉綠素峰值，我們證明特定浮遊生物群落與150米的碳輸出相關，並發現了一些出乎意料的類群與亞熱帶營養貧化的寡營養海洋碳輸出最密切相關，例如放射蟲（Radiolaria）及蜂窩狀寄生蟲、聚球藻（Synechococcus）及其噬菌體。此外，我們證明一些細菌及病毒基因的相對豐度能夠預測這些區域中碳輸出的大部分差異。
Dynamics from noisy data with extreme timing uncertainty
極端計時不確定性的噪聲數據的動力學研究
翻譯:張奕林
R. Fung, A. Ourmazd, A. M. Hanna…R. Santra & A.Ourmazd
http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7600/full/nature17627.html
怎樣在合適的時刻給研究的體系「拍個快照」記錄下來，人們至今還不甚了解，這阻礙了我們研究體系的動力學信息，也對體系事件的序列產生幹擾。例如在X射線自由電子雷射中，所謂的計時抖動在光學觸發（泵浦）脈衝和探測X射線脈衝之間帶來的不確定度會超過X射線波長高達2個數量級，從而對這類儀器其他的精確時間分辨能力帶來毀滅性打擊。一般人們認為細微的動力學信息只在時間尺度短於這一不確定度時才能獲得，從而研究人員計劃建造了各種硬體來減少計時不確定度。這些硬體計劃非常昂貴，且更多地針對某種特定實驗手段，對於像地理科學現象這種在精度不高或不可控環境下得到的實驗記錄就更無能為力。
本文我們提供了一種基於單值分解和非線性拉普拉斯譜學分析的數據分析手段，可以從涵蓋大量多重計時不確定度的眾多噪聲數據中修復體系的歷史與動力學數據。我們從計時不確定度300飛秒的X射線自由電子雷射數據記錄中提取出幾個飛秒尺度的重要動力學信息，從而驗證了我們這一算法的重要意義。通過分析一個研究氮氣分子庫倫爆炸的泵浦-探測實驗得到的噪聲數據集，我們發現了一些由僅有15飛秒的分波合成的振動波包，且有更快的變化，後者還需進一步研究。但凡動力學或歷史信息被計時不確定度所遮蔽，我們的數據分析方法都有可能為研究提供方便
Quantumphases from competing short- and long-range interactions in an optical lattice
來自於光學晶格中短程和長程交互作用競爭的量子相
RenateLandig, Lorenz Hruby, Nishant Dogra, Manuele Landini, Rafael Mottl, TobiasDonner & Tilman Esslinger
http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7600/full/nature17409.html
從超冷原子仿真實驗中可以獲得對量子物質複雜現象的深度觀察， 尤其是理論特徵遭到質疑的情況。然而，這些實驗主要局限於短程碰撞引起的交互作用；近期的觀測到的長程交互作用微擾效果由於太微弱而不能達到新的量子相。這裡我們用實驗的方法實現了存在競爭的短程及長程交互作用的玻色子點陣模型，並且觀察到四個明顯的量子相，依次是超流體性、超固體、莫脫絕緣體和電荷密度波。我們的方法基於原子量子論下高精細度光學共振腔中光學晶格的氣阱。短程區域交互作用的重點在於依靠光學晶格的深度進行控制。長程（無限遠）交互作用勢通過腔的真空模式調控，並且是由協調空腔共振獨立控制。探索莫脫絕緣體和實時電荷密度波之間的相變時，我們觀察到一個一階相變的特徵行為。我們的測量值接近於多體系統量子模擬的狀況，即物理現象由兩種不同類型交互作用之間的複雜競爭及粒子零點運動決定。
Nanocrack-regulatedself-humidifying membranes
納米裂縫控制自增溼膜
Chi HoonPark, So Young Lee, Doo Sung Hwang…Michael D. Guiver & Young Moo Lee
http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7600/full/nature17634.html
高分子薄膜的含水量控制在很多應用中都很重要，例如反向電滲析及質子交換燃料電池薄膜等。外部熱量和水分管理系統中添加了質量和尺寸參數，因此在以小系統尺寸為重點的應用中，這種薄膜中保水的內在機制和持續離子運輸尤為重要。例如，在質子交換薄膜燃料電池中，在高溫且無外部增溼作用時，薄膜的保水性對水合離子的有效運輸起是非常關鍵的。這種情況下，薄膜通過電化學反應所產生的水達到自增溼效果。這裡我們報導了一個不需要外部水調節或高溫處理的替代方案，即碳氫高聚物薄膜中的含水量通過疏水表面塗層中的納米尺度裂縫（納米裂縫）來調節。這個裂縫起到納米級閥門的作用，來減緩失水過程，並維持薄膜在去溼過程中的離子傳導性。經過中溫下表面納米裂縫塗層操作的碳氫化合物燃料電池薄膜表現了良好的電學性能，且反向電滲析薄膜顯示出更強的低體積電阻離子選擇率。
The pentadehydro-Diels–Alder reaction
脫五氫狄爾斯 - 阿爾德反應
翻譯：卓思琪
Teng Wang, Rajasekhar Reddy Naredla, Severin K. Thompson & Thomas R.Hoye
http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7600/full/nature17429.html
在經典的狄爾斯-阿爾德(Diels–Alder ，D-A)[4+2]環加成反應中，反應物中成對的4π（二烯）和2π（親二烯體）的整體不飽和度（或氧化態）決定了新生成的六元碳環的氧化態。例如，在經典的D-A反應中，丁二烯和乙烯結合生成環己烯。近期的發展包括了該反應的變異型：在反應中反應物對的氫原子數目減少，例如在四脫氫D-A（TDDA）反應中減少四個氫，六脫氫D-A（HDDA）反應中減少六個氫。任何比脫四氫氧化態高的（即缺少四個以上的氫）反應都會導致反應中間體的形成，這些中間體的氧化態比苯更高。這個充分的提升了整個過程的能量，因為反應中間體的捕獲能以可控和通用的方式來提高終產物的結構複雜性。這裡，我們報導了一個前所未有的整體4π+2π環加成反應，在這個反應中生成了不同以往的、高活性中間體，這個中間體成為α,3-脫氫甲苯。這種中間體和苯炔的氧化態相同。與苯炔一樣，α,3-脫氫甲苯可以被多種捕獲試劑捕獲，從而用來生產結構多樣的產物，從而對HDDA反應產物的進行補充。我們把這種新的環異構化過程稱為脫五氫D-A（PDDA）反應——這是一個從化學意義上來命名的反應，而不是從機理出發。另外，儘管炔烴、腈類在雜HDDA反應中沒有參與反應，但它們在PDDA環加成中卻容易起到2π組分的作用，通過捕獲 α,3-(5-雜化)脫氫甲苯中間體，含有哌啶的產物得以產生。
Rapid cyclingof reactive nitrogen in the marine boundary layer
海洋邊界層活性氮的快速循環
翻譯：趙晴
Chunxiang Ye,Xianliang Zhou, Dennis Pu…ohn Ortega & Christoph Knote
http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7600/full/nature17195.html
氮氧化物對次生大氣氣溶膠以及如臭氧和羥基自由基等大氣中的氧化劑的形成至關重要，控制著大氣的自我淨化能力。硝酸是氮氧化物的主要氧化產物，傳統上被認為是氮氧化物的永久性儲存庫。然而，模型研究預測出的對流層中硝酸向氮氧化物轉化比例要比觀察值高。為了讓觀測數據與模型一致，人們提出一個「脫氮」過程，即從硝酸鹽向氮氧化合物的轉化過程，但是仍然不確定這個過程的機理。
我們展示了在北冰洋上空通過飛機測量到的到數據，發現了在清潔海洋邊界層中，通過顆粒硝酸鹽的光解，鹽酸向亞硝酸以及氮氧化物的快速循環的證據。實驗室實驗進一步證明了從濾器上收集的硝酸鹽微粒光解的主要產物亞硝酸鹽，其光解速率比氣態硝酸的光解大兩個數量級。基於Master Chemical Mechanism的箱模型（box model）提示典型海洋邊界層條件下微粒硝酸鹽光解主要維持了可觀測的亞硝酸鹽和氮氧化物水平。由於海洋佔據大於70%的地球表面，我們認為微粒硝酸鹽光解可以成為對流層氮氧化物的一個持續源。具在遠洋地區有最小一氧化氮直接排放量的的氮氧化物循環，可以在全球範圍增加對流層氧化劑和次生大氣氣溶膠。
Bubble accumulation and its role in the evolution ofmagma reservoirs in the upper crust
氣泡累積及其在上地殼巖漿庫演化中的作用
翻譯：劉小鷗
A. Parmigiani, S. Faroughi, C. Huber, O. Bachmann &Y. Su
http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7600/full/nature17401.html
火山噴發向大氣釋放大量氣體。尤其是大型的含矽爆裂式噴發所釋放的硫能夠引起全球變冷。因此，火山學的最基本目標是評估大量儲存在地殼淺層、晶體含量較少的矽酸巖漿的噴發可能，並確定噴發能釋放的揮發物量的理論界。令人困惑的是，高度演化的、晶體含量較少的矽酸巖漿更有可能形成火山巖而非深成巖。這一觀察表明此類巖漿比富含晶體的巖漿更易噴發。此外，充分研究的晶體含量極少的噴發案例（例如卡特邁、陶波及米諾斯火山噴發）普遍顯示硫釋放量高於其在熔體中被估計的儲存含量的10至20倍。本研究中，我們論證這兩項觀察結果是基於巖漿揮發份相（MVP）在分帶的巖漿庫上浮過程中如何表現。通過研究晶體含量較高和較低的巖漿中控制MVP遷移的流體動態，我們揭示了MVP與主熔體間毛細壓力與粘度對比的相互作用如何導致一種反直覺的動態，即MVP趨向於在巖漿庫中富含晶體的部分高效遷移，並累積於晶體含量較少的區域。在晶體含量較少的巖漿中，MVP中氣泡的低密度累積影響其噴發的可能性，並且是爆裂式噴發中過量硫釋放的可能原因。
The 『Tullymonster』 is a vertebrate
「塔利怪物」是脊椎動物
翻譯：吳倩
Victoria E.McCoy, Erin E. Saupe, James C. Lamsdell…Emma R. Locatelli & Derek E. G.Briggs
http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7600/full/nature16992.html
有疑問的的化石，具有難以歸類到任何已知主要類群的神秘形態的滅絕生物種類，一度是古生物學的主要問題。對於這種「有疑問的的問題」，尤其對於寒武紀伯吉斯頁巖中出現的大量「怪異生物」, 長期以來頗受歡迎的解決方法是認為它們代表了一個已經滅絕的門類。現在，綜合了新的證據和系統發生分析方法解決了其中大量種類的分類地位。不過，也許其中最著名的例外就是Tullimonstrum gregarium，也就是通常說的「塔利怪物」，發現於美國伊利諾斯州晚石炭紀伊麥尚河生物群（大約3億9百萬至3億7百萬年前）的一種的身體柔軟的大型動物，並於1989年被指定為伊利諾州官方化石。儘管與紐形動物、多毛動物、腹足類、牙形石和節肢動物中的歐巴賓海蠍都進行了對比，它在生物進化中的位置依然難以確定。
這次，通過分析超過1200件標本，我們重新審視了Tullimonstrum的形態。研究發現，「塔利怪物」吻前端狹長並長有牙齒，眼睛長在一根長柄兩側，狹長分段的身體末端是一個具有背葉和腹葉的尾鰭。我們描述了脊索、軟骨弓、鰓囊、吻內關節以及近口處多排牙齒等存在的證據。綜合這些特徵以及系統發生學分析的支持，我們將Tullimonstrum確認為脊椎動物，並將其歸入七鰓類（七鰓鰻綱）。除了增加了滅絕七鰓類的形態多樣性外，Tullimonstrum 歸類為脊索動物也結束了關於這一軟體動物化石持續半個多世紀的爭論。
The eyes of Tullimonstrum reveal a vertebrate affinity
Tullimonstrum的眼睛顯示其是脊椎動物
翻譯：吳倩
ThomasClements, Andrei Dolocan, Peter Martin, Mark A. Purnell, Jakob Vinther &Sarah E. Gabbott
http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7600/full/nature17647.html
Tullimonstrum gregarium 化石發現於美國伊利諾州石炭紀伊麥尚河生物群，是一種身體柔軟的動物。雖然化石數量眾多且結構特徵鮮明，過去50年中眾多研究都未能確定Tullimonstrum的分類地位。儘管人們曾把它與軟體動物、環節動物和脊椎動物等若干迥然不同的門類相聯繫，這仍然是個未解之謎。它所有保存的結構特徵都不能作為明確的分類依據，因此無法進行比較分析，這公然挑釁了一向自信的系統分類。
在此，我們發現它眼睛的超微結構提示了其與脊椎動物眼睛的同源性。掃描電鏡結構分析顯示，Tullimonstrum的眼睛具的視網膜，其特徵為由球狀和圓柱狀黑色素體的清晰成層分布構成的厚板。飛行時間二次離子質譜分析和多元變量分析結果進一步證實這些微小結構就是黑色素體。很多動物的眼睛裡都有黑色素體，但兩種形態的黑色素體成層分布並形成視網膜色素上皮細胞，是脊椎動物的共源性狀。我們的研究顯示，化石黑色素體除了作為色彩、生態學和體溫調節能力上的證據外，也能作為系統演化的信號。在Tullimonstrum中發現由球狀和圓柱狀黑色素體構成的視網膜上皮細胞表明它是一種脊椎動物；在這種新的框架下，鑑於對其身體結構，Tullimonstrum是脊椎動物中形態奇異的一員。
In situ imaging reveals the biomass of giant protists in the global ocean
原位成像揭示全球海洋中大型原生生物的生物量
翻譯：譚巧珠
Tristan Biard, Lars Stemmann, Marc Picheral…Rainer Kiko & Fabrice Not
http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7600/full/nature17652.html
浮遊生物在海洋食物網和全球生物地球化學循環中發揮重要的作用。我們關於大型浮遊生物對生態影響的知識大部分來源於對豐富和健壯的甲殼類的研究，特別是橈足類。許多其他組成浮遊生物群落的有機體是脆弱的。因此很難採樣和量化，這意味著我們對它們的豐度和對海洋生態系統的影響了解甚少。
我們使用對大於600 um的浮遊生物的全球原位成像調查數據，發現在這一範圍內的很大一部分生物量是由巨型原生生物有孔蟲組成，這是一個由很多脆弱的單細胞海洋生物組成的超群，其中包括稀孔蟲和放射蟲（例如Collodaria 和棘骨蟲）。就全球而言，我們估計世界海洋200m深度內的有孔蟲內的碳的現存量為0.089 Pg，相當於整個海洋生物碳存量的5.2%。在浩瀚貧瘠的熱帶大海區中，有孔蟲的生物量估計和所有的其他中型浮遊生物（0.2-20 mm的浮遊生物）相同。許多有孔蟲與微藻類的光共生可能是解釋它們分布的重要原因。這些地球上最大的生態系統的巨型原生生物改變了我們對海洋浮遊生物生態系統的理解，我們之前忽略了其的重要性。
Musashi-2 attenuates AHR signalling to expand human haematopoietic stemcells
Musashi-2衰減AHR信號擴增人造血幹細胞
翻譯：鄒晏
Stefan Rentas, Nicholas T. Holzapfel, Muluken S. Belew, Gabriel A. Pratt,Veronique Voisin, Brian T. Wilhelm, Gary D. Bader, Gene W. Yeo & Kristin J.Hope
http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7600/full/nature17665.html
臍帶血來源的造血幹細胞（HSCs）對於許多挽救生命的再生療法至關重要。雖然HSCs具有移植優勢，但臍帶血中所發現的HSCs只在少數，這使其臨床應用受到限制。促進造血幹/祖細胞（HSPC）培養擴增的小分子已被確定，但許多情況下它們作用機制或影響的通路尚未清楚。更好地理解人HSCs自我更新相關分子通路將促進完善擴增造血幹細胞用以再生治療的靶向策略。雖然轉錄因子網絡影響人HSCs自我更新和細胞譜系決定，但導向HSC命運的轉錄後調控機制尚未查明。這裡我們報導RNA結合蛋白Musashi-2 （MSI2）誘導多重前自我更新（pro-self-renewal）表現型的過表達，其中包括短期再生細胞數量增加17倍，以及長期再生HSCs數量體外淨增加23倍。經過全局分析MSI2–RNA相互作用，我們發現MSI2通過轉錄後下調臍帶血HSPCs經典AHR通路的組成成分，直接衰減AHR信號通路。我們的研究為自我更新功能背後RNA結合蛋白調控RNA網絡提供機理性見解，並證明體外操縱這些網絡能提高人HSCs的再生潛能。
Normalizing theenvironment recapitulates adult human immune traits in laboratory mice
環境正常化可在實驗室老鼠中重現成年人的免疫性狀
翻譯：寧葉
Lalit K. Beura,Sara E. Hamilton, Kevin Bi…Stephen C. Jameson & David Masopust
http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7600/full/nature17655.html
我們目前對免疫學的認識大多是在實驗室小鼠中確定的，這一定程度上是因為實驗小鼠是近交系小鼠，遺傳上純合，可進行遺傳操作，可以從發病開始進行動態組織分析，且便於作為易於處理的疾病模型使用。而無論是技術上還是倫理上，都不能用人體進行可比還原方法實驗。然而令人愈發關切的是實驗室小鼠無法反映人類免疫系統的有關方面，這也許是將疾病治療由實驗室轉向臨床過程中出現失敗的原因。實驗室小鼠生活在異常潔淨的無特定病原 (SPF) 的屏障設施內。
這裡我們發現，標準的實驗室小鼠養殖對其免疫系統有著巨大影響，而環境的改變可產生免疫系統更接近成年人免疫系統的小鼠。與成年人不同，實驗室小鼠和新生兒一樣，缺乏分化的效應T細胞和黏膜分布的記憶T細胞。這些細胞群存在於自由生活的野生穀倉小鼠和有多種不同微生物接觸經歷的寵物店小鼠中。在實驗室小鼠與寵物店小鼠共同居住後也可誘導產生這些細胞，提示環境參與了誘導。改變小鼠的生活環境顯著影響了先天免疫和適應性免疫的細胞組成，導致血液細胞基因表達的全局變化。改變後的基因表達型式更貼切地反映了成年人而不是新生兒的免疫特徵，改變了對感染的抵抗力，並影響了應對新生 (de novo) 病毒感染而產生的T細胞分化。這些數據強調了環境對基礎免疫狀態和應對感染產生的影響，這意味著恢復實驗室小鼠的生理性微生物接觸可作為合適的手段，用於模擬自由生活的生物體包括人的免疫事件。
The CRISPR-associated DNA-cleaving enzyme Cpf1 also processes precursorCRISPR RNA
CRISPR相關的DNA切割酶Cpf1也加工前體CRISPRRNA
翻譯：鄒晏
Ines Fonfara, Hagen Richter, Majda Bratovič, Anaïs Le Rhun &Emmanuelle Charpentier
http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7600/full/nature17945.html
細菌和古細菌防禦可移動遺傳因子的CRISPR-Cas系統已經進化到包括許多用以靶向和切割RNA或DNA的機制。研究較多的I， II 及 III型CRISPR-Cas系統利用一系列特定的CRISPR關聯蛋白（Cas）產生成熟的CRISPR RNA（crRNAs），並幹擾入侵的核酸。在 I 和 III型中, Cas6 或 Cas5d 蛋白切割前體crRNA (pre-crRNA)，隨後成熟crRNAs引導Cas蛋白 (I 型中為Cascade-Cas3；III型中為Csm或 Cmr)靶向並切割入侵DNA或RNA。在II型系統中，在Cas9蛋白存在的情況下，III型RNA酶切割與反式激活crRNA(tracrRNA)鹼基互補配對的pre-crRNA。隨後，成熟tracrRNA–crRNA引導Cas9蛋白切割靶DNA。這裡我們闡述CRISPR-Cas免疫的新機制。我們報導來自土拉熱弗朗西斯菌（ Francisella novicida）的V-A型Cpf1作為雙功能核酶對crRNA生物形成和幹擾靶DNA具有特異性。Cpf1 切割CRISPR重複序列中形成的髮夾結構上遊的pre-crRNA，隨之產生的中間產物crRNA被進一步加工為成熟crRNAs。在識別非靶DNA鏈的5′-YTN-3′前間區序列鄰近基序（protospacer adjacent motif，PAM）和隨後探測八核苷酸種子序列後，被單一成熟重複間隔crRNA導向的Cpf1在靶DNA中引入雙鏈斷裂並產生5′突出端。Cpf1的RNA酶和DNA酶活性需要其序列和結構特異地與crRNA 重複序列髮夾結構結合。Cpf1在兩種不同核酸酶反應中使用不同的活性域，並在鎂離子或鈣離子存在時切割核酸。此研究揭示了具有雙重特異性核糖核酸內切酶和核酸內切酶活性的新家族，並證明了V-A型構成了至今最簡單的CRISPR-Cas系統。
The crystal structure of Cpf1 in complex with CRISPR RNA
Cpf1在與CRISPR RNA形成的複合物中的晶體結構
翻譯：胡敏
De Dong, Kuan Ren, Xiaolin Qiu…Ning Gao & Zhiwei Huang
http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7600/full/nature17944.html
以CRISPR–Cas9為例的CRISPR–Cas系統是細菌和古生菌用來抵抗病毒性感染的RNA引導的適應性免疫系統。CRISPR–Cpf1系統是一種新的二類CRISPR–Cas系統，可以介導對人體細胞的強力幹擾作用。儘管Cpf1和Cas9在功能上類似，但仍存在包括引導RNA和底物特異性等方面的不同。
我們報導了CRISPR RNA (crRNA)結合的毛螺桿菌（Lachnospiraceae bacterium）ND2006 Cpf1 (LbCpf1)的2.38 Å的晶體結構。LbCpf1呈現三角形架構，並且在中央存在較大的正電荷通道。在被LbCpf1寡核苷酸結合域識別後，crRNA採用了一個高度扭曲的構象，通過廣泛的分子內作用力和(Mg(H2O)6)2+離子穩定。寡核苷酸結合域中還隱藏了一個對於LbCpf1與底物結合非常重要的外環螺旋域。結合crRNA和缺乏引導序列的crRNA誘導了LbCpf1顯著的構象變化而非低聚化。我們的研究揭示了crRNA識別機理，並且提供了對crRNA引導的LbCpf1 底物結合的理解，建立了LbCpf1基因工程改造的框架以提高LbCpf1在基因編輯中的效率和特異性。
Crystal structure of the human σ1 receptor
人σ1受體的晶體結構
翻譯：寧葉
Hayden R. Schmidt, Sanduo Zheng, EsinGurpinar, Antoine Koehl, Aashish Manglik & Andrew C. Kruse
http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7600/full/nature17391.html
人sigma1 (σ1) 受體是一個神秘的內質網駐留跨膜蛋白，它與包括抑鬱、藥物成癮和神經病理性疼痛等在內的多種身體失調有關。最近的人類遺傳學和小鼠模型研究還將sigma1受體與肌萎縮側索硬化症（amyotrophic lateralsclerosis）聯繫起來。許多跨膜受體都屬於人們廣泛深入研究的大家族，如G蛋白偶聯受體或配基門控離子通道。與這些受體不同，sigma1受體在進化上隔離，與任何其他人類蛋白無明顯相似性。儘管sigma1受體在人類生理和疾病中的重要性已愈發明確，但其分子結構及類藥化合物對它的調控仍少有研究。
這裡我們報告了人類sigma1受體與兩個化學上相異的配基PD144418 和4-IBP分別形成複合物的晶體結構。結果顯示其為三聚體結構，每個原聚體都有一個跨膜結構域。受體C端結構域具有廣闊平坦的疏水近膜端表面，提示它與細胞內質網膜的胞質面有著密切聯繫。該結構域包括一個類cupin的 β-桶裝結構，桶裝結構的中心包埋有配基結合位點。這一大的疏水配基結合腔表明sigma1受體對配基的識別具有明顯可塑性，配基結合腔與兩個配基的結合出現在相似位置，儘管兩個配基的化學結構不同。總之，這些結果揭示了sigma1受體這個非常重要但了解甚少的蛋白其整體架構、寡聚化狀態和配基識別的分子基礎。
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