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Volume 520 Number 7547,16 April 2015
An ultrafast rechargeable aluminium-ion battery
超快充電鋁離子電池
http://www.nature.com/nature/journal/v520/n7547/full/nature14340.html
新的可充電電池系統的發展，不僅可以促進個人電子設備的升級，也能提高電網儲能能力。可充電的鋁電池不僅價格低廉、可燃性低，其三電子的氧化還原特性也能帶來更高的容量。然而，30年來對於鋁電池的研究遇到了數不清的問題，比如正極材料脫落、放電電壓過低（只有0.55V）、沒有放電電壓平臺以及壽命太短（100個充放電周期後容量就減少26–85%等）。
史丹福大學的戴宏傑團隊研究出了一種用鋁金屬作負極，三維石墨泡沫作為正極，製成了一種具有高速充放電功能的新型可充電鋁電池。該電池是通過負極中鋁的沉積與溶解，以及正極中氯化鋁陰離子的嵌入和脫嵌過程來工作的，其電解液是一種不可燃的粒子液體。電池的放電電壓平臺接近2V，容量約為70 mAhg–1，庫侖效率約為98%。正極可以承受快速的粒子擴散和嵌入，使得該電池在一分鐘之內就可以達到4 000mAg–1（相當於3 000Wkg–1），並且能承受高達7 500次充放電而不至於容量衰減。
Multistep continuous-flow synthesis of (R)- and (S)-rolipram using heterogeneous catalysts
多步連續流動法異相催化合成右旋和左旋的抑制劑
http://www.nature.com/nature/journal/v520/n7547/full/nature14343.html
化學品主要通過間歇系統和連續流動系統來合成。連續流動系統在產率、熱利用率、混合效率、安全性以及再現性等方面都優於間歇系統，然而由於藥物等複雜分子很難通過連續流動系統合成，因此近半世紀以來，醫藥製造業主要採用間歇系統來合成。文中我們提出了一種只需要通過幾個異相催化劑填充塔就能用連續流動合成的方式來合成藥物的方法。市售的原料連續通過四個填充了非手性和手性異相催化劑的塔進行反應，便可生成右旋的抑制劑。這種抑制劑是一種抗炎藥，屬於γ-氨基丁酸派生物族。此外，只需用其對映異構體來替換填充塔中的手性異相催化劑，就可以製備出左旋的抑制劑。用相似的方法，我們也可以製備另外一種屬於伽馬氨基丁酸族的右旋藥物4-氨基-3-苯基丁酸鹽酸鹽 。這種方法簡單、穩定且沒有催化劑的濾渣。我們的研究結果表明，利用異相催化劑通過流動系統經過多步（本實驗中為8步）化學反應可以穩定的合成藥物，並且在此過程中沒有中間產物、無需分離催化劑、沒有副產物和其他試劑。我們期望這種合成方法能夠有利於藥物合成。
Emotional learning selectively and retroactively strengthens memories for related events
情感學習選擇性反向強化對相關事件的記憶
http://www.nature.com/nature/journal/v520/n7547/full/nature14106.html
關於長期記憶的神經生物學模型提出這樣一個機制：最初的微弱記憶可通過之後數分鐘至數小時的一系列包含共同神經通路的活動得到加強。這種突觸標記捕捉模型（synaptic tag-and-capture model）被用來解釋不重要的信息如何通過後期特殊的經歷被選擇性加強。
通過齧齒動物研究可以得到標記捕捉的行為學證據。在研究中微弱的早期記憶通過未來的行為訓練得到了加強。但行為標記過程是否在人類中出現並將微弱的短暫記憶轉化為穩定的長期記憶卻不得而知。本文發現，對於人類來說，如果通過相同神經基質表徵的相關信息可以通過情感學習體驗變得更加突出，該信息就會被選擇性加強。
大腦對中性對象的記憶可以通過其他同類對象的伴隨恐懼感的突然出現得到選擇性加強。在一個周期的鞏固之後，我們觀測到了反饋增強（retroactive enhancement）現象，作為情感學習的結果，但在瞬時記憶測試或是在恐懼環境出現之前就已有深刻記憶的對象中並沒有觀察到。這些發現為普遍的反饋記憶加強提供了新證據。如果相關信息在未來得到凸顯，不重要的信息可以被追溯為相關的重要信息，並因此被選擇性記憶下來。
Thirst driving and suppressing signals encoded by distinct neural populations in the brain
大腦中不同的神經元群編碼口渴的驅動和抑制信號
http://www.nature.com/nature/journal/v520/n7547/nature14108.html
=口渴是生物體對飲水行為的基本本能反應。過去的研究顯示，多個室周器（circumventricular organs）中的神經元會在口渴環境中被激活。本文在穹窿下器（subfornical organ）中識別出兩種不同且基因分離的神經元群，分別會引發和抑制口渴反應。我們發現，穹窿下器興奮神經元的自發激活（標記為轉錄因子ETV-1的表達） 會引發密集的飲水行為，甚至在一些極度厭水的動物中也會出現。對水來說，這種光誘導的反應的特異性極高，當受到雷射刺激時會迅速並嚴格關閉。相反，另一種穹窿下器神經元群的激活（標記為囊泡GABA囊泡上轉運體VGAT的表達）卻能大幅度的抑制飲水行為，即使是對水極度依賴的動物。這些研究結果揭示了一個能夠調節動物飲水行為開關的內在大腦迴路，該迴路很可能是哺乳動物大腦中的口渴控制中心。
β-Lactam formation by a non-ribosomal peptide synthetase during antibiotic biosynthesis
抗生素生物合成過程中利用非核糖體肽合成酶的β內醯胺形成作用
http://www.nature.com/nature/journal/v520/n7547/full/nature14100.html
非核糖體肽合成酶（non-ribosomal peptide synthetases）是由包含重複功能域組合的模塊共同構成的超大型酶，這些功能域從近500種可能的「建築材料」中挑選、激活並配對胺基酸。通過這種方式產生的結構和立體化學方面各異的肽構成了大量自然產品生物合成的基礎。很多衍生的代謝物都具有生物活性，如抗生素萬古黴素（vancomycin）、桿菌肽（bacitracin）、達託黴素（daptomycin）、含β內醯胺的青黴素（β-lactam-containing penicillins）、頭孢菌素（cephalosporins）和諾卡黴素（nocardicins）。青黴素和頭孢菌素由一種經典的衍生非核糖體肽合成酶三肽（來自δ-(L-α-氨基已二醯基)–L-半胱氨醯-D-纈氨酸合成酶）合成而來。本文報導一種前所未有的非核糖體肽合成酶反應，既能聚合含有絲氨酸的肽，又可調節其環化為抗生素諾卡黴素家族中關鍵性的β內醯胺環的過程。富含組氨酸的富集域是產品裝配過程中典型的肽鍵形成區域，也能合成嵌入式的四元環。本文提出了一種與發展成為其他三個β內醯胺抗生素家族（青黴素/頭孢菌素、氧青黴烷、碳青黴烯）的通路所不同的機制，並描述了支持性的實驗。這些發現使β內醯胺環可區域特異且結構特異地整合進入工程肽，並發揮作用（如目標蛋白酶抑制劑）成為可能。
（來自《自然》，翻譯：張紅娜、高睿、王文佳、魏若妍、丁家琦，審校：程孫雪子、丁家琦）
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