Nature 一周論文導讀 | 2019 年 11 月 14 日

2021-02-25 科研圈


審校 小鍋 棒冰 小象 紫蘇 山村水郭 書牧 小勺

Dynamic lineage priming is driven via direct enhancer regulation by ERK

(導讀 郭懌暄)FGF-ERK信號誘導小鼠ES細胞可逆地由多能狀態分化為原始內胚層,並保持重新進入自我更新的能力。本研究發現ERK誘導基因和增強子處RNA PolII及相關共因子與中介子MED24的可逆結合和分離,使多能因子持續結合的誘導基因和抑制基因隨著ERK活性的波動激活和/或再激活。只要保持多能因子結合,細胞仍具可塑性。持續ERK信號可使多能因子減少,發生不可逆的基因沉默,從而確定細胞命運。[論文詳細信息]

Lipid signalling drives proteolytic rewiring of mitochondria by YME1L

(導讀 阿金)線粒體的重編程為細胞提供代謝靈活性。本研究表明i-AAA蛋白酶YME1L能在缺氧和營養不足時重塑線粒體中的蛋白質組。抑制mTORC1通過LIPIN1誘導脂質信號級聯反應,降低線粒體膜磷脂醯乙醇胺水平,促進蛋白水解。YME1L降解線粒體蛋白的轉位酶、脂質轉移蛋白和代謝酶,迅速限制線粒體生成並支持細胞生長。YME1L介導的線粒體重塑在離體胰腺導管腺癌細胞和患者體內均發揮作用。該研究找到mTORC1–LIPIN1–YME1L信號軸是線粒體蛋白穩態在代謝和線粒體動態之間的翻譯後調節因子。 [相關報導: 脂類信號重塑線粒體蛋白穩態的新機制]

UNC93B1 recruits syntenin-1 to dampen TLR7 signalling and prevent autoimmunity

UNC93B1募集syntenin-1來抑制TLR7信號傳導並預防自身免疫 

(導讀 王思菲)TLR7和TLR9均能識別自身核酸,但在系統性紅斑狼瘡小鼠模型中的作用相反。TLR轉運分子伴侶UNC93B1特異性限制TLR7而非TLR9信號,避免小鼠TLR7依賴性自身免疫的發生。突變型UNC93B1導致TLR7信號增強,阻礙UNC93B1與syntenin-1的結合,影響外泌體合成。UNC93B1招募syntenin-1幫助TLR7進入多囊泡囊腔內終止信息傳導。UNC93B1不僅能運輸感知核酸的TLRs,還能設定自身反應性TLR7的激活閾值。[論文詳細信息]

The ADP/ATP translocase drives mitophagy independent of nucleotide exchange

ADP/ATP轉位酶驅動獨立於核苷酸交換的線粒體自噬

(導讀 阿金)線粒體穩態取決於線粒體自噬。本研究利用多維度CRISPR/Cas9遺傳篩選找到多個Parkin依賴的線粒體自噬組成成分,研究發現藥物抑制腺嘌呤核苷酸轉位子(ANT)介導的ADP/ATP交換可促進線粒體自噬,該作用不依賴其核酸轉位催化活性。ANT通過與TIM44作用間接調節TIM23。缺乏ANT1小鼠異常線粒體聚積,人類ANT1突變破壞TIM44和TIM23結合,抑制線粒體自噬。該結果表明ANT是健康和疾病中線粒體自噬的重要調節因子。 [相關報導:首次證明腺苷酸轉運體參與線粒體自噬,且不依賴於腺苷酸轉運功能]

Release from UNC93B1 reinforces the compartmentalized activation of select TLRs

(導讀 王思菲)核酸感知TLR通過複雜的調控實現對微生物DNA及RNA的辨識同時限制對自身核酸的辨識以避免發生自身免疫及自身炎症疾病。本研究發現TLR9運輸分子伴侶UNC93B1僅在內體釋放TLR9,進行配體結合及信號傳導,此機制避免TLR9在內體外被激活。阻止TLR9從UNC93B1釋放導致其信號缺失。TLR9及TLR3均從UNC93B1釋放而TLR7在內體不和UNC93B1解離。該結果闡明調節單個內體TLR激活的檢查點機制。[論文詳細信息]

In vivo imaging of mitochondrial membrane potential in non-small-cell lung cancer

(導讀 阿金)線粒體是細胞能量和代謝的重要調節因子,也在維持癌細胞生長和存活中發揮關鍵作用。本研究使用電壓敏感的正電子發射斷層掃描(PET)放射性示蹤劑18F-BnTP,對非小細胞肺癌小鼠的線粒體膜電位進行測量,發現不同肺腫瘤亞型具有不同的功能性線粒體異質性。該成像技術使我們可以對活體腫瘤的線粒體膜電位進行功能性表徵。[論文詳細信息]

Fundamental roles of chromatin loop extrusion in antibody class switching

(導讀 阿金)本研究發現B細胞中將染色質環擠出是免疫球蛋白重鏈基因座(IgH)順式組織促進抗體類型轉換重組(CSR)刪去片段這一機制的基礎。在初始B細胞中,環擠出將3'IgHRR增強子與200 kb上遊Sμ並列,生成CSR中心。激活CSR的原代B細胞中,I型啟動子轉錄激活黏連蛋白荷載,生成了動態亞結構域,該亞結構域將下遊S區域與Sμ定向對齊以實現CSR刪去片段過程。該研究表明,此機制可能也有助於全基因組致病性DNA雙鏈斷裂的接合。[論文詳細信息]

HP1 reshapes nucleosome core to promote phase separation of heterochromatin

(導讀 郭懌暄)HP1介導的相分離和相關染色質壓縮機制尚不明確。本研究發現裂殖酵母HP1蛋白Swi6介導的染色質壓縮可形成相分離液體凝聚物。Swi6可顯著增加核小體中隱藏組蛋白殘基的可進入性和動態變化。限制這些動態變化削弱了Swi6介導的染色質壓縮成液滴。由此提出Swi6對核小體的重塑可增加核小體間形成多價相互作用的機會,從而促進相分離。[論文詳細信息]

Structure of the mitochondrial import gate reveals distinct preprotein paths

線粒體外膜轉運酶結構揭示不同的前體蛋白轉運途徑差異

(導讀 陳欣桐)蛋白質主要通過線粒體外膜轉運酶(TOM)進入其內部。本文解析酵母菌TOM核心複合物冷凍電鏡結構,發現其由TOM40β-桶形通道二聚體和α-螺旋跨膜亞基組成:TOM40通道外圍為較小的TOM亞基並與兩個TOM22亞基和一個磷脂連接;內部為形成螺旋的N端延伸,其在膜間隙蛋白合成中發揮雙重作用;具有輸送含導肽前體蛋白的中部出口和不含導肽前體蛋白的外圍出口。  [論文詳細信息]

Direct limits on the interaction of antiprotons with axion-like dark matter

(導讀 阿金)宇宙中暗物質的數量約是普通重子物質的5倍,但目前尚不清楚暗物質的微觀性質。本研究直接探索了反物質與暗物質的相互作用,並對超輕類軸粒子和反質子的相互作用設下了直接限制。通過分析彭寧阱中單個反質子獲得的頻域自旋反轉共振數據,對軸-反質子相互作用參數的值進行限制,與天體物理的反質子界限相比,其靈敏度提高了5個數量級。 [相關報導:反物質與暗物質之間有聯繫嗎?]

Axionic charge-density wave in the Weyl semimetal (TaSe4)2I

Weyl半金屬(TaSe4)2I中的軸離子電荷密度波

(導讀 阿金)軸離子絕緣體是一種相關拓撲相,預測為是由Weyl半金屬的電荷密度波形成而產生。本研究在Weyl半金屬(TaSe4)2I中發現其電荷密度波的滑模對磁導率做出更大的正貢獻。通過旋轉磁場,磁導率的角度依賴性與軸離子電荷密度波的反常輸運一致。該結果表明能夠找到強相關拓撲凝聚物系統中軸子的實驗證據。[論文詳細信息]

A volumetric display for visual, tactile and audio presentation using acoustic trapping

使用聲波捕獲技術實現包含視覺、觸覺和音頻的容積式顯示器

(導讀 阿金)基於掃描體表面、全息術、光學鏡、等離子體或柱狀透鏡的顯示器可以創建3D視覺內容。本研究展示一種多模式聲學阱顯示器(MATD):使用聲電泳作為單一操作原理,可同時傳遞視覺、聽覺和觸覺內容的懸浮式容積顯示器。該系統使用聲波捕獲粒子,用紅、綠、藍光照射來控制其顏色,同時利用聲場創造圖像,能從顯示內容中生成聲音和觸覺反饋。該技術未來有望應用於計算機製造和生物醫學領域。 [論文詳細信息]

【Mechanical Engeering - 機械工程】Controlled flight of a microrobot powered by soft artificial muscles

(導讀 阿金)飛行昆蟲慣性低,藉助翅膀、外骨骼和肌肉的彈性,能夠在高度混亂的自然環境中飛行。本研究研製出一種受柔軟人工肌肉驅動的飛行機器人,能夠通過開環控制被動地穩定上升飛行,也能夠通過閉環控制進行盤旋飛行。該機器人由多層介電彈性體制動器驅動,能夠感知和承受與周圍障礙物的碰撞,並且利用材料的堅固性和機械的被動穩定性從碰撞中恢復過來。該結果展示了下一代敏捷型軟機器人的開發潛力。[論文詳細信息]

【Materials - 材料】Voxelated soft matter via multimaterial multinozzle 3D printing

(導讀 阿金)目前基於噴墨的三維(3D)列印是唯一被廣泛採用的方法,但液滴形成需要低粘度油墨。本研究使用多元材料多體3D技術(MM3D)設計並製造出體素軟物質,該MM3D列印頭能在多達8種不同材料之間進行無縫、高頻切換,從而創建體積接近噴嘴直徑立方的體素。該實驗方法極大拓寬了在複雜圖形中設計並製造體素化材料的方法。 [論文詳細信息]

【Chemistry - 化學】Metal-free directed sp2-C–H borylation

(導讀 阿金)有機硼試劑是重要的合成中間體,在天然產物、藥物和有機材料構建中發揮關鍵作用。本研究在不使用金屬催化劑的情況下實現芳烴和雜芳烴的碳氫硼化,在該過程中 BBr3 既是反應試劑,又是催化劑。該實驗策略具有將形成的硼物質下遊轉化為天然產物和藥物支架的應用潛力。 [論文詳細信息]

【Geoscience - 地球科學】Large hydropower and water-storage potential in future glacier-free basins

(導讀 阿金)氣候變化正造成冰川的廣泛消融,其負面影響受到人們的關注。本研究使用氣候驅動冰川演化模型和地形學分析,探索本世紀可能會變成無冰地區的蓄水和水電潛力,研究人員估計理論上的最大總蓄水量和水電潛力分別為每年875±260立方公裡和1355±515太瓦時,而其中40%可能真正被利用。研究結果表明冰川消融的盆地可以對若干國家的能源供應作出重要貢獻。[論文詳細信息]

【Social Science - 社會科學】Heterogeneity in banker culture and its influence on dishonesty

(導讀 過澤遠)數年前研究發現與其他的專業人士相比,銀行家在考慮自己的工作時更不誠實。本文對三大洲5個不同人群中重複了該研究,發現中東和亞太地區的銀行家依舊不誠實,但思考自身工作的與沒有的銀行家不誠實程度沒有顯著差異。另外作者還發現,不同地區的民眾對銀行家行為的預期不同。其次,由於金融機構對不利的調查結果的擔憂,因此有可能只有擁有良好的企業文化的銀行才會參與這項研究。本文表明,對於決策者來說,在將最初的研究結果推廣到其他人群時應謹慎行事。[論文詳細信息]

【Artificial Intelligence - 人工智慧】Grandmaster level in StarCraft II using multi-agent reinforcement learning

使用多智能體強化學習玩《星際爭霸II》達到宗師段位

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