Nature 一周論文導讀|2020年10月15日

審校 紫蘇 棒冰 小象 小鍋 小勺 書牧

製版 阿金

生物學

Biology

Amygdala inhibitory neurons as loci for translation in emotional memories

杏仁核抑制神經元作為情緒記憶的翻譯位點

圖片來源：CC0 Public

（導讀 阿金）理解任務過程中情緒記憶的生理機制是研發記憶障礙症治療手段的關鍵。本研究將交叉化學生成策略應用到小鼠中央外側杏仁核神經元的抑制中，來阻斷細胞型特異性翻譯程序。結果顯示中樞外側杏仁核中生長抑素表達抑制神經元的從頭翻譯對條件性威脅響應的長期儲存是必要的。最終為理解在中樞外側杏仁核的不同抑制性神經元族群中實現蛋白質從頭合成提供新思路。[論文詳細信息]

eIF2α controls memory consolidation via excitatory and somatostatin neurons

eIF2α通過興奮性和生長抑素神經元調控記憶鞏固

（導讀 阿金）蛋白質穩態的調控是新記憶鞏固的關鍵和限速步驟，翻譯啟始因子eIF2α磷酸化使長期記憶形成受損。本研究通過分子遺傳學剖析整合應激反應（ISR）門控認知處理的神經環路，發現學習減少海馬興奮性神經元和一組表達生長抑素的抑制性神經元eIF2α磷酸化，去除上述神經元中p-eIF2α可增加mRNA翻譯，增強突觸可塑性，提升長期記憶。結果表明eIF2α依賴的mRNA翻譯通過細胞自主性機制調控記憶鞏固。[論文詳細信息]

Negative feedback control of neuronal activity by microglia

小膠質細胞對神經元活動的負反饋控制

（導讀 阿金）小膠質細胞通過移除死亡神經元，修剪突觸等方式調控大腦功能。本研究表明，小膠質細胞還是小鼠神經活動及相關行為的關鍵調控因子。小膠質細胞抑制神經元活動來響應神經激活，失去小膠質細胞會放大和同步神經元活動，導致癲癇。它們的神經元抑制力有高度區域特異性，並取決於其感知及代謝胞外ATP的能力。研究結果表明小膠質細胞驅動的負反饋機制是保護大腦過度激活的關鍵。[相關報導：小膠質細胞新身份：神經活動調節器]

Relatives of rubella virus in diverse mammals

不同哺乳動物體內風疹病毒的親緣關係

（導讀 阿金）目前仍不清楚風疹以及其致病因子風疹病毒的起源。本研究分別描述了非洲和歐洲的Ruhugu病毒和Rustrela病毒。Ruhugu病毒和風疹病毒的關係最親近，發現於烏幹達健康的獨眼葉型鼻蝙蝠體內；而Rustrela病毒則發現在德國患有急性腦炎的胎盤動物和有袋動物以及野生黃吼姬鼠體內。這三種病毒擁有相同的基因組結構，Ruhugu病毒與風疹病毒擁有相似的宿主細胞膜融合能力。該結果引起未來病毒人畜傳播的擔憂，也有助於建立對比研究和風疹動物模型。[論文詳細信息]

STING cyclic dinucleotide sensing originated in bacteria

STING對環二核苷酸的感應源於細菌

（導讀 王思菲）人類細胞中的STING可感知外來環二核苷酸信號，但其在哺乳動物固有免疫中的起源不明。本研究發現編碼STING的同源蛋白及其信號激活的保守機制。細菌STING的晶體結構限定最小的同型二聚體框架，特異性對環二GMP反應。比較結構分析揭示後生動物在原核STING框架上的擴充，使原本直接的效應功能轉為抗病毒轉錄調控。該研究結果揭示噬菌體防禦中cGAS-STING通路的保守性。[論文詳細信息]

A STAT3 palmitoylation cycle promotes TH17 differentiation and colitis

STAT3棕櫚醯化循環促進TH17分化和結腸炎

（導讀 王思菲）本研究報導TH17的主要分化刺激因子STAT3，其半胱氨酸108是S-棕櫚醯化的修飾位點。DHHC7棕櫚醯化STAT3並促進其膜募集和磷酸化（p-STAT3），而APT2將p-STAT3去棕櫚醯化進而使p-STAT3轉位至胞核。棕櫚醯化-去棕櫚醯化的循環激活STAT3並促進TH17分化。抑制APT2或敲除DHHC7編碼基因減輕小鼠炎症性腸病（IBD）的症狀。該研究結果提示IBD的潛在治療策略，並揭示S-棕櫚醯化調節細胞信號傳導的模型。[論文詳細信息]

MeCP2 links heterochromatin condensates and neurodevelopmental disease

MeCP2將異染色質凝集物和神經發育疾病聯繫起來

圖片來源：CC0 Public

（導讀 郭懌暄）甲基化CpG結合蛋白2（MeCP2）是構成性異染色質的重要組成，其突變與Rett症候群相關。本研究發現在DNA刺激下MeCP2可形成液體樣凝集物，且凝集物選擇性結合和聚集異染色質輔助因子。MeCP2的幾個結構域參與凝集物形成，導致Rett症候群的MeCP2突變破壞其形成凝集物的能力。該結果表明MeCP2通過其凝集物劃分特性增強異染色質與常染色質的分離。[論文詳細信息]

C. elegans interprets bacterial non-coding RNAs to learn pathogenic avoidance

秀麗隱杆線蟲通過細菌非編碼RNA學習病原體迴避

（導讀 郭懌暄）線蟲需區分細菌中病原體和食物。本研究發現給予線蟲從綠膿桿菌（PA14）中純化的小RNA，而單次暴露足以誘導該個體及其後四代產生病原體迴避。RNAi、piRNA通路、生殖系和ASI神經元均參與迴避行為及其跨代遺傳。非編碼RNA P11是線蟲習得迴避PA14的充要條件，其線蟲靶點maco-1亦為迴避所必需。該結果表明非編碼RNA依賴的機制參與檢測線蟲的微生物環境，決定其行為並將信息傳給後代。[相關報導：病菌感染引起的傳代記憶]

Structural basis for dimerization quality control

二聚化質量控制系統的結構基礎

（導讀 陳欣桐）本文以SCF-FBXL 17這一E3連接酶為研究對象探究二聚化質量控制系統清除異常蛋白質複合物的具體機制。研究發現，對於那些不能穩定分子間β-摺疊的異常BTB蛋白二聚體，SCF-FBXL 17可環繞在其結構域周圍從而引起穩定的泛素化作用。這種能夠識別BTB結構域形態和互補性的功能機理適用於建立可循環的蛋白質組成質控系統。[論文詳細信息]

Structural basis for pH gating of the two-pore domain K+ channel TASK2

雙孔結構域鉀離子通道TASK2的pH門控結構基礎

（導讀 阿金）目前尚不清楚TASK2的pH門控基礎機制。本研究解析了脂質納米圓盤中小鼠TASK2開放構象和封閉構象的冷凍電鏡結構，識別出兩道門，有別於先前觀測過的鉀離子通道門，受膜任意一邊刺激的調控。細胞內門控涉及內螺旋體上的賴氨酸質子化以及細胞質和通道之間形成的蛋白質密封，而細胞外門控涉及通道表面的精氨酸質子化以及相關的構象變化。該結果解釋了內部和外部質子對於細胞內選擇性過濾門控的調控機制。[論文詳細信息]

Environmental drivers of megafauna and hominin extinction in Southeast Asia

東南亞大型動物和人類滅絕的環境驅動因素

（導讀 紫蘇）東南亞是了解古人類和哺乳動物遷徙和滅絕的重要地區。作者提供了一個跨第四紀的東南亞哺乳動物穩定同位素的大數據集。結果表明，早更新世的森林在中更新世已被大草原所取代，這導致了食草動物的擴散和食用樹葉動物的滅絕。大草原在晚更新世衰退，在全新世完全消失，取而代之的是高度分層的封閉冠層雨林。這導致了給具有高度適應性的智人的優勢，代價是犧牲包括直立人在內的草原和林地物種。[論文詳細信息]

物理學

Physics

Room-temperature superconductivity in a carbonaceous sulfur hydride

碳氫化硫中的室溫超導性

圖片來源：ADAM FENSTER

（導讀 阿金）實驗物理學中一個重要挑戰就是室溫超導性的觀測。本研究在光化學改造的碳氫化硫系統中觀測到超導現象，最高超導轉變溫度為287.7± 1.2k（約15°C），在267± 10GPa的壓力下實現。超導性是通過觀測到零電阻確定的，磁化率高達190GPa。根據零度下的金茲堡—朗道模型，上臨界磁場約為62T。在三元系統中引入化學調諧可使在更低壓力下保留室溫超導特性成為可能。[相關報導：人類首次實現室溫超導，但它有個附加條件]

Efficient and stable blue quantum dot light-emitting diode

高效穩定的藍色量子點發光二極體

（導讀 阿金）基於量子點技術的下一代電致發光顯示要求高效穩定的無鎘藍光發射器件。本研究展示一種基於ZnSe的藍光發射量子點，量子產率為100%。氫氟酸和氯化鋅添加劑可有效提高發光效率，消除ZnSe晶體結構中的堆垛層錯。在發光二極體中構建了具有氯化物梯度含量的雙層量子電發射層，表現出高效率，高亮度和長操作壽命。該器件有望應用於電致發光全彩顯示器。[論文詳細信息]

其他

【Astronomy-天文】H I 21-centimetre emission from an ensemble of galaxies at an average redshift of one

來自平均紅移為1的星系群的H I 21釐米波長發射

（導讀 阿金）想要理解星系演化需要理解恆星演化以及中性原子和分子氫的演化。本研究報告測量到紅移為1的恆星形成星系的平均H I質量，類似於恆星平均質量。在估計了來自1.4GHz射電連續譜的相同星系恆星形成平均速率，發現在缺乏新鮮氣體流入的情況下，H I質量能夠為恆星形成速率提供十億至二十億年的燃料。結果表明，紅移不到1的星系的氣體吸積可能不足以維持恆星形成星系中的高速恆星形成速率。[論文詳細信息]

【Computer Science-計算機】A system hierarchy for brain-inspired computing

一種類腦計算系統層次結構

（導讀 阿金）類腦計算提供的計算技術和架構有望引發新一波計算機工程變革。本研究提出「類腦神經形態完備性」，放寬了對硬體完備性的要求，同時還提出一套對應的系統層次結構，包含一個圖靈完備的軟體抽象模型和一個通用的抽象神經形態架構。最終實現了工具鏈軟體支持在不同典型硬體平臺上執行不同類型的程序，表明了該層次結構的優勢。該成果有望在類腦計算系統各方面實現有效兼容的進展。[相關報導：類腦晶片繼Nature封面之後再突破：讓計算機像人腦一樣智能]

【Materials-材料】Surface coordination layer passivates oxidation of copper

表面配位層鈍化銅的氧化

（導讀 阿金）常用的抗氧化技術會降低銅的物理特性，引入有害元素。本研究利用甲酸鈉溶液，對銅進行熱處理，可以讓銅表面發生結晶重構，形成超薄的表面配位層。改變銅表面不會影響塊體銅的導電和導熱性能，但在空氣、鹽噴霧和酒精條件下具有高抗氧化性能。並引入烷硫醇配位體強化銅表面鈍化層的抗氧化效果。該技術有望擴展銅的工業應用潛力。[論文詳細信息]

【Geoscience-地球科學】Building cratonic keels in Precambrian plate tectonics

用前寒武紀板塊構造構造克拉通龍骨

圖片來源：Dietmar Müller

（導讀 紫蘇）古老的大陸核心（克拉通）位於地幔「龍骨」之下，即存在大量融化消耗、具有機械抵抗力、浮力和含金剛石的厚達350公裡的地幔。本研究利用在地幔溫度升高情況下，海洋俯衝後接弧-陸碰撞的模型研究地幔龍骨的可能起源。研究證明在太古代板塊構造開始後，位於俯衝大洋板塊之下的炙熱、韌性、正浮力的熔融耗盡的亞巖石圈地幔層不與板塊一起俯衝。移動板塊鄰近大陸域下留下了克拉通尺度的黏性原龍骨。[論文詳細信息]

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