Nature一周論文導讀 | 2017年3月16日

審校：半夏 訪冬 金莊維 趙維傑

Strongly baryon-dominated disk galaxies at the peak of galaxy formation ten billion years ago

百億年前的星系主要由重子物質組成

R. Genzel, N. M. Förster Schreiber, H. Übler, P. Lang ... K. Tadaki & D. Wilman

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7645/full/nature21685.html

（導讀 陸妍婷）  研究報導了六個大質量恆星形成星系的旋轉曲線，發現星系盤外部區域的旋轉速度並非恆定，而是隨著半徑增大而減小。研究提出了這種趨勢形成的兩個主要因素：第一，大部分大質量高紅移星系主要由重子組成，暗物質只佔很小的部分；第二，高紅移星系盤更為「動蕩」。這兩個因素的影響隨著紅移而增強（紅移越大代表星系越古老）。

High-resolution non-destructive three-dimensional imaging of integrated circuits

集成電路的高解析度無損三維成像

Mirko Holler, Manuel Guizar-Sicairos, Esther H. R. Tsai … Jörg Raabe & Gabriel Aeppli

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7645/full/nature21698.html

（導讀 肖坤）  本研究採用X射線疊層掃描成像（ptychography）技術，即一種高解析度相干衍射成像技術，實現對具有微小尺寸和複雜結構的集成電路的無損三維成像，解析度可達14.6 nm。相比傳統的有損電子顯微成像技術，本研究代表了晶片檢測和逆向工程的重大進展。未來的發展可望在掃描效率和精度方面得到明顯提升。

Enzymatic mineralization generates ultrastiff and tough hydrogels with tunable mechanics

酶促礦化產生超剛性和堅韌的力學性能可調水凝膠

Nicolas Rauner, Monika Meuris, Mirjana Zoric & Joerg C. Tiller

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7645/full/nature21392.html

（導讀 高勝寒）  人工合成的水凝膠材料的韌性雖然有了顯著的提升，但就其剛性而言遠比不上動物的軟骨和皮膚等組織。研究人員利用酶誘導析出非晶磷酸鈣納米結構並均勻分布於聚合物水凝膠中，其溶脹水凝膠具有最優異的斷裂韌性和優於動物組織的剛性，並且具有優良的延展性。

Biofuel blending reduces particle emissions from aircraft engines at cruise conditions

混合生物燃料可降低巡航條件下飛機發動機的顆粒排放

Richard H. Moore, Kenneth L. Thornhill, Bernadett Weinzierl  … Hans Schlager & Bruce E. Anderson

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7645/full/nature21420.html

（導讀 許雅瀾）  研究人員比較了NASA DC‐8飛機裝配的引擎在燃燒傳統Jet A燃油與燃燒50:50（體積）的Jet A燃油和生物燃料混合燃油時的尾氣樣品，發現相較於傳統燃油，混入生物燃料使飛機尾氣中微粒數量減少50-70%。本研究量化了混合生物燃料在巡航條件下對顆粒排放的影響，有助於評估生物燃料用於航空以減緩氣候變化的潛力。

Rheological separation of the megathrust seismogenic zone and episodic tremor and slip

大型逆衝地震帶和ETS的流變分離

Xiang Gao（高翔，中科院海洋研究所） & Kelin Wang（王克林，加拿大地質調查局）

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7645/full/nature21389.html

（導讀 趙維娜）  ETS（幕式震顫與慢滑移）有助於理解大型逆衝機制，但大型逆衝地震帶與ETS的斷層流變性質分離。本文提出能夠合理解釋孕震區和ETS區表象矛盾的模型，高溫使孕震區在接觸莫氏不連續面和地幔楔前終止，周圍高壓引起隔離摩擦影響ETS，這為大斷層滑動與地震成因研究提供了新思路。

Paleoproterozoic sterol biosynthesis and the rise of oxygen

古元古代甾醇的生物合成和氧氣濃度上升

David A. Gold, Abigail Caron, Gregory P. Fournier & Roger E. Summons

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7645/full/nature21412.html

（導讀 卓思琪）  複雜甾醇分子化石可指示真核生物和有氧代謝。本文利用分子鐘方法，推測出原始真核生物和細菌共享甾醇合成基因，兩類生物的甾醇基因在約23億年前分開，時間與大氣氧氣富集相符。這暗示甾醇生物合成在真核生物多樣化之前就存在，並與環境中氧分子擴散密切相關。

Global warming and recurrent mass bleaching of corals

全球變暖與反覆出現的大規模珊瑚白化

Terry P. Hughes, James T. Kerry, Mariana Álvarez-Noriega … Bette L. Willis & Shaun K. Wilson（封面文章）

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7645/full/nature21707.html

（導讀 肖坤）  2015-2016年發生第三次全球規模珊瑚白化。本研究結合衛星、航空與水下探測，發現大堡礁珊瑚白化的反覆出現與海洋升溫密切相關，水質和捕魚活動影響最小，暗示當地保護工作無力阻止全球升溫影響，呼籲立即採取全球行動遏制氣候變暖保證珊瑚礁未來。

Molecular basis of ancestral vertebrate electroreception

脊椎動物祖先電感知的分子基礎

Nicholas W. Bellono, Duncan B. Leitch & David Julius

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7645/full/nature21401.html

（導讀 董堃）  板鰓類魚具有特化的電感受器官，在電場中能探測到微弱的電位變化但其機制尚未明了。本研究在鰩魚中發現電傳感細胞中電壓門控鈣通道CaV1.3和鈣激活鉀通道BK一同調節膜內外電壓震蕩，使其能夠感知外環境中微弱的電信號。這表明離子通道結構的進化促進了生物的感知適應。 

Integrated genomic and molecular characterization of cervical cancer

宮頸癌的整合基因組和分子生物學特徵

The Cancer Genome Atlas Research Network

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7645/full/nature21386.html

（導讀 郭思瑤）  宮頸癌仍是致死率較高的腫瘤疾病。研究人員報導了迄今為止最全面的宮頸癌基因組分析數據，發現顯著的APOBEC突變模式、數個新型顯著突變基因及其他相關分子基礎，同時也觀察到了人類乳頭瘤病毒的基因整合等，為宮頸癌治療提供了新的靶標。

MC4R-dependent suppression of appetite by bone-derived lipocalin 2

骨源脂質運載蛋白2介導MC4R依賴的食慾抑制

Ioanna Mosialou, Steven Shikhel, Jian-Min Liu … Jeffrey E. Pessin & Stavroula Kousteni

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7645/full/nature21697.html

（導讀 卓思琪）  本文通過小鼠體內的分子和基因分析，發現成骨細胞會向循環系統中分泌脂質運載蛋白2（LCN2）。LCN2能夠調節胰島素分泌和響應以維持葡萄糖內穩態；還可以通過血腦屏障與黑色素皮質受體（MC4R）結合，從而抑制食慾。該結果暗示LCN2能影響代謝調節，並表明控制食慾是骨內分泌功能的一種。

Interplay between metabolic identities in the intestinal crypt supports stem cell function

腸隱窩細胞間相互作用支持幹細胞功能

Maria J. Rodríguez-Colman, Matthias Schewe, Maaike Meerlo … Riccardo Fodde & Boudewijn M. T. Burgering

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7645/full/nature21673.html

（導讀 卓思琪）  小腸幹細胞（Lgr5+ CBC）存在於腸隱窩潘氏細胞間，維持小腸上皮細胞的自主更新。本文利用小鼠的CBC和潘氏細胞實驗，發現潘氏細胞向CBC提供乳酸鹽以加強CBC線粒體的代謝活動；CBC中活躍的線粒體活動則可以激活p38 MAPK以維持幹細胞分裂分化活性。該結果揭示了線粒體代謝活性對幹細胞功能的支持。

Class IIa HDAC inhibition reduces breast tumours and metastases through anti-tumour macrophages

IIa類HDAC抑制劑通過抗腫瘤的巨噬細胞來減少乳腺腫瘤及其轉移

Jennifer L. Guerriero, Alaba Sotayo, Holly E. Ponichtera … Michael A. Nolan & Anthony Letai

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7645/full/nature21409.html

（導讀 卓思琪）  腫瘤相關巨噬細胞以促進腫瘤生長為主，削弱或激活特定巨噬細胞可達到治療目的。本研究用巨噬細胞依賴的乳腺癌小鼠模型，發現TMP195（選擇性IIa類組蛋白去乙醯化酶抑制劑）在體內可通過調節巨噬細胞表型來改變腫瘤微環境，從而減少腫瘤負荷及肺部轉移。TMP195和化療或T細胞檢查點阻斷法聯合治療還能增強腫瘤抑制的持久性。

SZT2 dictates GATOR control of mTORC1 signalling

SZT2通過GATOR控制mTORC1信號通路

Min Peng, Na Yin & Ming O. Li（李銘，美國紀念斯隆-凱特琳癌症中心）

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7645/full/nature21378.html

（導讀 榴槤君）  多細胞生物的細胞可以感知環境中的營養物質，使mTORC1轉移到溶酶體中以激活mTORC1通路，調控細胞增殖。GATOR複合物可調控mTORC1通路活性。本研究發現SZT2可以作為支架分子與GATOR1和GATOR2形成SOG複合物，而SOG複合物的溶酶體定位對GATOR調控mTORC1通路的能力至關重要。

KICSTOR recruits GATOR1 to the lysosome and is necessary for nutrients to regulate mTORC1

KICSTOR可以招募GATOR1至溶酶體並在營養物質調節的mTORC1信號通路中必不可少

Rachel L. Wolfson, Lynne Chantranupong, Gregory A. Wyant …Wayne N. Frankel & David M. Sabatini

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7645/full/nature21423.html

（導讀 榴槤君）  由KPTN、ITFG2、C12orf66和SZT2組成的複合體蛋白KICSTOR以不依賴營養物質的方式定位於溶酶體表面並與GATOR1結合，通過調節Rag GTPase酶活性下調因營養剝奪而過度激活的mTORC1信號通路。抑制mTORC1信號通路的藥物或可治療KICSTOR突變引起的疾病。

Cytosolic proteostasis through importing of misfolded proteins into mitochondria

將摺疊錯誤的蛋白質導入線粒體以實現細胞質內蛋白質穩態

Linhao Ruan, Chuankai Zhou, Erli Jin, Andrei Kucharavy, Ying Zhang, Zhihui Wen, Laurence Florens & Rong Li（李蓉，約翰霍普金斯大學）

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7645/full/nature21695.html

（導讀 榴槤君）  本研究發現在酵母細胞中，應激狀態下形成的蛋白質聚集體或摺疊錯誤的蛋白質在Hsp104的協助下被轉運至線粒體中發生降解，從而維持酵母細胞胞質內的蛋白質穩態。這種線粒體介導的胞質內蛋白穩態機制在人體細胞中也可能存在。

Hypersensitive termination of the hypoxic response by a disordered protein switch

通過無序結構蛋白實現低氧應答的高靈敏終止

Rebecca B. Berlow, H. Jane Dyson & Peter E. Wright

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7645/full/nature21705.html

（導讀 郭思瑤）  低氧應答對細胞生存至關重要，轉錄因子中HIF-1α亞基與轉錄輔激活因子TAZ1結構域結合併啟動低氧應答，而CITED2競爭性抑制二者的結合以終止應答。本研究通過結構生物學技術發現，三者形成的瞬時三元複合體會促進TAZ1構象改變並使HIF-1α解離，揭示了細胞快速應答低氧信號的結構基礎。

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