Nature 一周論文導讀

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生物學

Index and biological spectrum of human DNase I hypersensitive sites

建立人類DNase I超敏位點的索引和生物學譜

圖片來源：SVISIO

（導讀 阿金）DNase I超敏位點（DHSs）是調節性DNA的標記，包含與疾病和表型性狀相關的基因變異。本研究從733份包含438種細胞和組織類型及狀態的人類生物樣本中繪製出高解析度DHS圖譜，並對人類基因組序列中360萬個DHSs進行描述和數字索引。這些圖譜高度解析了人類基因組的順式調控部分，編碼了不同細胞、組織選擇性調控程序。該研究成果為人類基因調控構建提供了全新角度。[論文詳細信息]

Rescue of oxytocin response and social behaviour in a mouse model of autism

在自閉症小鼠模型中催產素反應和社交行為的拯救

（導讀 阿金）治療自閉譜系障礙症的主要挑戰在於病情的異質性。本研究在突觸粘附分子NIgn3中發現一種與自閉症相關的突變，可導致多巴胺能神經元的催產素信號傳導受損，改變小鼠在社交新鮮感測試中的響應行為。該研究確定了遺傳自閉症風險因素Nlgn3、翻譯調節和催產素信號之間的關聯，有助於實現患者群體的分類，提高治療幹預手段的成功性。[相關報導：發現基因突變與自閉症社交行為的新聯繫]

Mechanisms of stretch-mediated skin expansion at single-cell resolution

單細胞解析度下拉伸介導的皮膚擴張機制

（導讀 阿金）皮膚生長響應拉伸的能力用於重建手術，雖然已經研究了體外表皮細胞對於拉伸的響應，但尚不清楚其體內機制。本研究利用小鼠模型，使用多學科技術手段，發現拉伸通過在表皮幹細胞更新活動中創建瞬時偏倚來誘導皮膚擴張，確認了細胞狀態和基因調控網絡如何受拉伸調節，闡釋了體內單細胞水平上控制拉伸介導組織擴張的機制。[相關報導：整容零風險？Nature揭示「拉皮」背後的真正秘密]

Mucosal or systemic microbiota exposures shape the B cell repertoire

黏膜或全身微生物群的暴露影響B細胞庫形成

（導讀 阿金）微生物群定植會刺激B細胞，誘導免疫球蛋白，但許多菌群定植的哺乳動物擁有高度複雜和個體化的免疫球蛋白庫。本研究使用瞬時暴露於不同微生物菌群的無菌小鼠簡化模型解構了微生物菌群塑造B細胞池及其功能響應的過程。暴露於微生物的腸道黏膜所產生的寡克隆不同於靜脈注射導致全身性暴露於微生物群後所產生的多樣性。免疫系統對全身性暴露的靈活反應和避免致命性敗血症反應，與暴露於黏膜後產生的受限反應之間形成對比，後者反映了黏膜中宿主-共生微生物的一般性質。[論文詳細信息]

Position-specific oxidation of miR-1 encodes cardiac hypertrophy

miR-1的位置特異性氧化編碼心臟肥大

（導讀 郭懌暄）miRNA中8-氧鳥嘌呤（o8G）修飾的作用尚不明確。本研究對心臟肥大的大鼠模型中的氧化miRNAs進行測序，發現在特定miRNAs的種子區域（第2-8位鹼基位點）存在位置特異的o8G修飾，並可通過o8G A鹼基配對調節其他mRNA。其中，miR-1第7 位的o8G修飾可誘導小鼠產生心臟肥大，o8G-miR-1的mRNA靶點參與疾病表型，特異性抑制小鼠心肌細胞7o8G-miR-1可減輕心臟肥大。[論文詳細信息]

Dichotomous engagement of HDAC3 activity governs inflammatory responses

HDAC3活性的雙重參與控制炎症應答

圖片來源：CC0 Public Domain

（導讀 阿金）組蛋白去乙醯化酶（HDACs）屬於染色質修飾酶超家族，可通過修飾組蛋白沉默轉錄。本研究發現脂多糖激活巨噬細胞後，HDAC3結合激活轉錄因子2（ATF2）結合位點，激活炎症基因表達，該功能不依賴催化活性。HDAC3的去乙醯酶活性選擇性地結合ATF3結合位點，抑制Toll樣受體信號。該結果表明HDAC3既是轉錄激活因子也是抑制因子，其獨立於去乙醯化酶的非傳統功能對固有免疫系統至關重要。[論文詳細信息]

Lysosome-targeting chimaeras for degradation of extracellular proteins

靶向溶酶體的嵌合體可降解細胞外蛋白

（導讀 阿金）細胞外蛋白和膜相關蛋白是癌症、衰老相關疾病和自身免疫疾病的重要因子，選擇性降解這些蛋白有助於改善人類健康。本研究使用結合細胞表面溶酶體穿梭受體和靶蛋白細胞外結構域的嵌合物，建立細胞外和膜相關蛋白質的靶向降解機制。研究人員將其中的分子命名為溶酶體靶向嵌合體（LYTAC），並用其研發出一套CRSPR幹擾篩選系統來揭示生化通路。該結果對生物化學研究和相關療法具有廣泛意義。[論文詳細信息]

Structural basis of the activation of a metabotropic GABA receptor

代謝型GABA受體激活的結構基礎

（導讀 阿金）代謝型GABA參與中樞神經系統的突觸響應調控，與成癮和精神疾病的神經心理狀態相關。本研究解析了人源全長GB1-GB2異源二聚體的四種冷凍電鏡結構：一種為非活性載脂蛋白狀態下的結構，兩種激動劑結合中間體形式和一種活性形式結構。各種結構表現出明顯的差異，並解釋了GABAB獨特激活機制的複雜運動基礎。[論文詳細信息]

Structure of human GABAB receptor in an inactive state

人源GABAB受體處於非活性狀態的結構

（導讀 阿金）人類GABAB受體可介導抑制性神經傳遞，並與癲癇、疼痛和成癮有關。本研究報告GABAB受體非活性狀態下的近全長冷凍電鏡結構，揭示了幾個與受體預先結合的配體，包括兩個大型內源性磷脂，嵌入跨膜結構域中以維持受體完整性，介導受體功能。同時還識別出先前未知的，位於兩個亞基跨膜螺旋3和5之間的異源二聚體界面。該獨特結構保持受體的非活性狀態，破壞之後可讓受體具有活性。[論文詳細信息]

Structures of metabotropic GABAB receptor

代謝型GABAB受體的結構

（導讀 阿金）GABA對代謝型GABAB受體的刺激會長期抑制神經遞質。本研究解析出全長GABAB受體異源二聚體和同源二聚體的冷凍電鏡結構，揭示了GABAB細胞外環2（ECL2）的關鍵作用。GABAB每個亞基上的ECL2都與佔據一半跨膜結構域的細胞外磷脂親水頭部結合併相互作用，連接配體結合和受體核心。該結果為合理設計靶向藥物提供重要線索。[論文詳細信息]

Ecosystem decay exacerbates biodiversity loss with habitat loss

生態系統惡化加劇了生物多樣性的喪失隨著生境的喪失

（導讀 譚坤）儘管生境喪失是導致生物多樣性喪失的主要因素，但這種喪失是如何表現、在哪些尺度上表現出還存在爭議。本研究分析了多個各種大小的碎片生境重點分類群的裝配級豐度研究，發現結果基本支持"生態系統衰敗 "，即生態過程在更小和更孤立的生境中發生了變化，從而導致更多物種的損失，而不是僅僅通過生境的損失。將生境喪失對生物多樣性變化的非被動影響納入其中，將改善未來土地利用下的生物多樣性情景，並改善生境保護和恢復的規劃。[論文詳細信息]

公共衛生

Public Health

Estimating the effects of non-pharmaceutical interventions on COVID-19 in Europe

估算歐洲非藥物幹預措施對COVID-19的影響

圖片來源：OECDONTHELEVEL

（導讀 阿金）本研究評估了從2020年2月到5月4日，在歐洲11國新冠肺炎疫情從開始到暴發期間所採取的主要幹預措施效果。結果發現目前的幹預措施足以將時間變化再生數（Rt）控制在1以下，同時在11個國家內，直到5月4日總共有1200萬到1500萬人確認感染，佔總人口的3.2%到4.0%。該結果表明主要的非藥物幹預措施可極大減少病毒傳播，應該繼續保持以控制疫情。[相關報導：歐洲的封城措施使平均感染人數減少了81%]

The effect of large-scale anti-contagion policies on the COVID-19 pandemic

大規模防傳染政策對新冠肺炎疫情大流行的影響

（導讀 阿金）本研究匯總了中國、韓國、義大利、伊朗、法國和美國在新冠肺炎疫情（COVID-19）暴發期間實施的1700多項地方、區域和國家級政策數據，評估防傳染政策對感染率增長的影響。發現防感染政策極大減緩了感染增長，在這6個國家內預防或延遲了大約6100萬COVID-19確診病例，相當於避免了約4.95億例感染。該結果有助於協助政府判斷是否應該使用、強化或者取消相關防疫政策。[論文詳細信息]

地球科學

Geoscience

Heat and carbon coupling reveals ocean warming due to circulation changes

熱和碳耦合揭示了由於環流變化引起的海洋變暖

（導讀 譚坤）人類活動造成的全球表面變暖與累積碳排放部分取決於海洋對熱量和碳的吸收和儲存，然而現有的氣候模型並不能準確地捕捉到觀測到的海洋變暖模式。本研究建立了海洋對熱量和碳吸收對人為排放的反應的線性模型。這種關係主要由地球系統的內在參數，即海洋碳緩衝能力、二氧化碳的輻射強迫和海洋的碳庫存決定，表明海洋變暖的歷史模式是由海洋熱量再分配形成的，研究還發現預測的蓄熱模式主要是由工業化前的海洋環流決定。[論文詳細信息]

Soil carbon loss by experimental warming in a tropical forest

熱帶森林中實驗性變暖導致土壤碳損失

（導讀 譚坤）熱帶土壤含有全球土壤中儲存的三分之一，此前理論預測認為氣候變暖應該只造成熱帶土壤碳適度碳損失，但還缺少實驗證明。本研究在巴拿馬巴洛克羅拉多島的低地熱帶森林土壤進行原地增溫實驗，造成了土壤二氧化碳排放量意外地大幅增加。兩年的4度增溫使得二氧化碳排放量增加了55%。額外的二氧化碳來源於異養源而非自養源，且實驗沒有檢測到呼吸速率的適應性、熱補償或酶活性的溫度敏感性變化，也沒有檢測到微生物碳利用效率的變化。[相關報導：全球變暖使熱帶土壤釋放更多二氧化碳]

物理學

Physics

Stabilization and operation of a Kerr-cat qubit

「克爾貓」量子比特的穩定和操作

（導讀 阿金）不同宏觀經典態的量子疊加是量子計量、量子通信和量子計算的資源。本研究在實驗條件下展示了一種基於在超導微波諧振器，通過引發克爾非線性和單膜壓縮間的相互作用，生成並穩定量子疊加態的方法。與單光子Fock態編碼相比，誤差保護的穩定量子比特橫向弛豫時間得到了超過一個數量級的增加。該結果展示了快速量子控制和誤差魯棒性的結合。[論文詳細信息]

Electronic phase separation in multilayer rhombohedral graphite

多層菱形石墨中的電子相分離

（導讀 阿金）範德華異質結構技術的進步使製造高質量，厚度達50層的菱形石墨薄膜成為可能，使科學家能研究其傳輸特性。本研究表明，菱形石墨的塊體電子態有能隙，在低溫下，電子輸運主要由表面態控制。且由於其拓撲性質，表面態擁有足夠高的質量以觀測量子霍爾效應。此外還發現施加垂直電場後可打破表面態反演對稱性，打開表面態中的能隙。[論文詳細信息]

Evidence of flat bands and correlated states in buckled graphene superlattices

石墨烯屈曲超晶格中平帶和關聯態的證據

（導讀 阿金）二維原子晶體產生平帶，可改變材料特性和功能。本研究發展出一種無需涉及精細調控可創造出平帶的途徑，利用掃描隧道顯微鏡和光譜學，結合數值模擬，證明了置於原子級平整襯底上的石墨烯單層會被迫進行屈曲相變，產生周期性調製贗磁場，創造出一種具有電子平帶的「後石墨烯」材料。該結果提供一種用來創造超晶格系統的新策略，有助於探索平帶相互作用現象。[論文詳細信息]

其他

【Astronomy-天文】A dynamically cold disk galaxy in the early Universe

早期宇宙中的冷盤狀星系

圖片來源：Pikrepo

（導讀 胡琦琳）本研究利用幹涉成像技術和引力透鏡效應發現紅移z=4.2的星系SPT–S J041839–4751.9的旋轉運動與隨機運動的比例約為9.7 ± 0.4，比任何星系演化模型所預期的多4倍。並推導出鄰近大型螺旋星系的典型自轉曲線，表明至少一些年輕星系在動力學上類似於本宇宙中觀察到的星系，並且只受到極端物理過程的微弱影響。[論文詳細信息]

【Chemistry-化學】Coupling dinitrogen and hydrocarbons through aryl migration

利用芳基遷移反應偶聯氮氣和烴類化合物

（導讀 陳欣桐）氮氣和烴類化合物屬於惰性分子，在反應中很難被激活。本文在溴化三甲基矽烷等混合物體系中，利用二酮亞胺鐵溴複合物連續活化芳烴類物質和N2以生成相應的苯胺。反應的關鍵在於還原鐵-二氮複合物的矽烷化和芳基的遷移，且產物中的鐵能夠再次進入循環。該方法偶聯氮氣和烴類物質形成C-N鍵，有助於後續方法的開發。[論文詳細信息]

圖書與期刊推薦

《實驗室女孩》｜女性在科學道路上遭受的非議，其實發生在所有研究者身上

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熱門生命科學研究 | Springer與俄羅斯科學圖書館合作出版

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熱烈慶祝Respiratory Research創刊20周年 | 主編寄語

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對話美國貝勒醫學院教授李毅博士| Journal of Mammary Gland Biology and Neoplasia

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BMC前沿視角 | 來自張勇課題組的熱點解讀

@BMC科研永不止步

Hindawi邁向更高質量的開放科學：三年停掉120份期刊，發表量與引用數全面增長｜中國編委召集令

@Hindawi

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科學60秒：殺死這類消化系統感染常見菌，大蒜化合物的效果是抗生素的100倍！| 1:15

@領研網

本周值得讀·論文推薦

她擁有XX染色體，卻發育出男性性器官；燃燒一樣的卡路裡，運動強度高低有差嗎？｜本周值得讀 · 論文推薦

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8 月 8 日：整容零風險？Nature揭示「拉皮」背後的真正秘密｜無限長的微納金屬玻璃問世

8 月 1 日：吃橙子最好關燈？柑橘攝入過多或引發皮膚癌｜男雙性戀確實存在，且具有不同程度

7 月 25 日：人類卵子對某些精子情有獨鍾；人臉「隱身衣」，幫你保護照片隱私數據；睡覺前為什麼總想喝口水？

7 月 18 日：用高科技，拍下它們的交配過程；全球生育率持續下降，2100年中國將僅有7億人口