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Nature 一周论文导读

时间: 2019年07月15日 | 作者: Admin | 来源: 领研网(linkresearcher.com)
审校:小象 小锅 山村水郭 咖喱 紫苏 棒冰 制版:阿金 生物学 Biology Insect egg size and shape evolve with ecology but not developmental rate 昆虫卵的大小和形状随生态而进化,但不受发育速率影响 图



审校:小象 小锅 山村水郭 咖喱 紫苏 棒冰

制版:阿金


生物学

Biology


Insect egg size and shape evolve with ecology but not developmental rate

昆虫卵的大小和形状随生态而进化,但不受发育速率影响


图片来源:Phys.org


(导读 过泽远)发育、形态和/或生态压力对生物大小的影响尚不明确。本研究建立了包含描述超过一万个昆虫卵的数据集,结合遗传和生活史数据分析发现,在卵体积横跨八个数量级的变化中,大小和形状间的关系在不断变化。卵的大小与发育速度无关,且卵的大小大多与成体大小无关。但寄生性和水生产卵的进化有助于解释昆虫卵的大小和形状的多样性。[相关报道:他们查阅了10000多个虫卵样本,得出了有悖直觉的结论]



Whole-animal connectomes of both Caenorhabditis elegans sexes

秀丽隐杆线虫两性的全联结图谱



(导读 刘奇)本研究描述了模式生物秀丽隐杆线虫成年两性的联结图谱,呈现了所有联结的定量连接矩阵。发现两性神经系统多个水平存在差异,性行为环路中共有神经元在结构和连接性上存在性别二态性。性特异环路到中央环路的输入揭示了性与非性通路的汇合点。在性共有中央通路中,很多连接在不同性别中存在强度差异。定量连接组学为理解复杂适应性行为奠定基础。[相关报道:Nature封面文章 | 历时八年,线虫神经联结图谱全解析]



Large-scale chemical–genetics yields new M. tuberculosis inhibitor classes

大规模化学遗传学方法发现新的结核分枝杆菌抑制剂 




(导读  过泽远)发现新型抗生素来对抗结核分枝杆菌(Mtb)的耐药性为首要任务,然而传统的全细胞和生化筛选策略失效。研究人员开发PROSPECT的策略,设计了以474个关键Mtb基因为靶点的菌株,用100-150个菌株对无偏见的化合物库进行筛选,发现850万种的化学-基因相互作用。初筛鉴定超过40种化合物后,发现EfpA抑制剂能有效对抗野生型Mtb。从而证明PROSPECT是开发新型Mtb靶向抑制剂的有效策略。[相关报道:Nature长文突破 | 大规模药物-基因靶点筛选发现新的结核杆菌抑制剂]



DNA damage detection in nucleosomes involves DNA register shifting

核小体中的DNA损伤检测涉及DNA寄存器移位


(导读 过泽远)在核小体中获得DNA信息对基因调控,DNA复制和修复至关重要。在我们身体中,紫外线损伤DNA结合蛋白(UV-DDB)复合物可以检测整个基因组中,因为紫外线所导致的嘧啶二聚体;然而,目前还不清楚这些损伤是如何在染色质中被识别的,因为在在染色质中,核小体限制了对DNA的访问。本文报道了UV-DDB与核小体结合的冷冻电镜结构。本文发现,UV-DDB在不影响整体核小体结构的情况下,将紫外线损伤的核小体结合在面向DNA小沟(minor groove)处。本文的发现解释了UV-DDB是如何在核小体中查出闭塞的病变并确认滑块辅助位点暴露是一种机制,通过这种机制,高亲和力DNA结合蛋白可以访问核小体DNA中其他封闭位点。[相关报道:Nature | 存在“访问限制”的核小体中DNA损伤是如何被识别的?]



Noncoding deletions reveal a gene that is critical for intestinal function

非编码缺失揭示一个对肠功能至关重要的基因


图片来源:medicalxpress.com


(导读 郭怿暄)本研究发现人类16号染色体肠关键区域(ICR)缺失导致婴儿出现难治性先天腹泻。该ICR可在胃肠道发育时激活转录。ICR靶向缺失造成小鼠复现人类症状。转录组分析发现未标记开发阅读框Percc1位于调控序列侧翼,缺失ICR小鼠中该基因失去表达。Percc1敲除小鼠具有ICR缺失的小鼠和人类相同表型,ICR驱动的Percc1转基因可挽救该表型。这一研究强调了对非编码区进行疾病相关解读的重要性。[相关报道:新基因Percc1是顽固性腹泻综合征的罪魁祸首]



Hydraulic control of mammalian embryo size and cell fate

哺乳动物胚胎大小和细胞命运的液压调控


(导读 郭怿暄)本研究利用小鼠囊胚发现升高囊胚腔压力两倍导致滋养外胚层细胞皮质张力和组织硬度增加,促进黏着斑蛋白机械传感及功能性紧密连接的成熟。当皮质张力达到关键阈值,细胞间粘附无法维持,滋养外胚层破裂,囊胚塌陷。据此提出液压门控的震荡模型。该研究表明改变腔的压力和大小可影响滋养外胚层细胞分裂模式,进而影响细胞分布和命运。[相关报道:Nature | 控制胚胎尺寸和细胞命运决定的“阀门”]



Long-term ex vivo haematopoietic-stem-cell expansion allows nonconditioned transplantation

长期离体造血干细胞扩增使非预处理移植成为可能


(导读 郭怿暄)稳定的离体造血干细胞(HSCs)扩增方法尚不存在。本研究开发出一种无需白蛋白的培养系统可对小鼠HSC进行长期离体扩增。经过系统性优化,发现高水平促血小板生成素协同低水平干细胞因子及纤连蛋白可维持HSC自我更新,并用聚乙烯醇取代血清白蛋白。使用这一方法可在一个月对功能性HSC扩增236到899倍。由此产生的细胞可移植到未经毒性预处理的小鼠中。[相关报道:专家点评Nature | 日本科学家突破体外扩增造血干细胞瓶颈可靠吗?]



Migrant memory B cells secrete luminal antibody in the vagina

迁徙的记忆性B细胞在阴道中分泌抗体


(导读 王思菲)肠道等I型粘膜通过局部浆细胞分泌IgA二聚体来抵抗病毒,但阴道等II型粘膜的免疫机制仍未知。本研究对小鼠进行生殖疱疹病毒感染,发现初次感染不会在固有层产生浆细胞。而二次病毒感染使得外周记忆B细胞经由CXCR3依赖途径被募集至阴道粘膜,快速向腔内分泌病毒特异性抗体IgG2b、IgG2c及IgA。CD4组织记忆T细胞分泌干扰素- γ诱导趋化因子CXCL9和CXCL10的产生。 [论文详细信息]



UDP-glucose accelerates SNAI1 mRNA decay and impairs lung cancer metastasis

尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-Glc)加速SNAI1 mRNA降解并抑制肺癌转移



(导读 阿金)癌细胞代谢变化如何影响肿瘤细胞转移尚不清楚。本研究表明在激活EGFR后,人类肺癌细胞中代谢相关的尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶(UGDH)发生磷酸化并与HuR结合,继而将UDP-Glc转化为UDP-葡萄糖酸,从而加强HuR与SNA1 mRNA的结合,使SNA1 mRNA的稳定性提高。由此,SNA1蛋白表达量提高,使肿瘤细胞的转移能力增强。[相关报道:Nature丨 杨巍维/李国辉合作揭示尿苷二磷酸葡萄糖抑制肺癌转移的新功能]


物理学

Physics


Hyperbolic lattices in circuit quantum electrodynamics

电路量子电动力学中的双曲晶格


图片来源:Phys.org


(导读 阿金)经过二十年的发展,基于超导电路的腔量子电动力学已成为研究量子计算和模拟的丰富平台。本研究使用共面波导谐振器晶格位点的可变形以及可紧束晶格的特性,展示共面波导谐振器网络构成的一种新材料,其晶格在由恒定负曲率的有效双曲线空间内构成。实验结果向实现材料科学的片上量子模拟和弯曲空间中的粒子相互作用又迈进了一步。[论文详细信息]



Spin–orbit-driven band inversion in bilayer graphene by the van der Waals proximity effect

通过范德华邻近效应在双层石墨烯中实现自旋轨道驱动的能带反转


(导读 阿金)自旋轨道耦合(SOC)是实现物质相时间反演不变性的关键。本研究利用与半导体过渡金属硫族化合物的范德华接触,实现了层选择邻近效应,从而可在超净双层石墨烯中调制Kane-Mele SOC。发现SOC在电中性时驱动能带反转,导致形成一种有带隙的新相态。该结果为研究石墨烯异质结构强自旋轨道体系中强拓扑绝缘体及其相关量子相奠定基础。[论文详细信息]



Sensitization of silicon by singlet exciton fission in tetracene

并四苯中单线态激子裂变增加硅的敏化


(导读 阿金)硅主导了当代太阳能电池技术,但是当吸收光子时,硅会浪费掉超过其带隙的能量。本研究将太阳能电池表面的铪氮氧化物保护层厚度减小到8Å,使用电场效应钝化实现并四苯中三重态激子的有效能量转化,测得并四苯裂变及向硅的能量转换最大综合产率约为133%。该研究确立了单线态激子裂变以增强太阳能电池效率并降低能量成本的应用潜力。[论文详细信息]


其他


【Ecology-生态】Location-level processes drive the establishment of alien bird populations worldwide

地域水平过程推动了全球外来鸟类种群的建立


(导读 刘奇)为理解不同外来物种产生不同结果,需要整合引入地特征,引入物种以及引入事件特征的影响。本研究运用贝叶斯层次回归分析法对外来鸟类引入事件的全球时空数据库进行分析,表明引入地环境条件是外来种群建立的主要决定因素。研究表明人类环境变化的当前轨迹最有可能促进未来外来物种的入侵,但其预测需要整合多位置、多物种和多事件特征。[论文详细信息]



【Geoscience-地球科学】Neogene cooling driven by land surface reactivity rather than increased weathering fluxes

新第三纪冷却由地表反应性驱动而非风化通量增加


(导读 刘奇)因碳通量补偿等观点各异,地表反应性增加被提出解释第三纪期间的长期冷却。本研究使用一个简约碳循环模型,跟踪两个风化敏感的同位素示踪剂,表明地表反应性增加对于同步减少大气二氧化碳、增加海水Li同位素比和保持稳定的海水中be同位素比是必要的。剥蚀量划分和硅酸盐风化强度变化使海洋同位素和侵蚀记录与在碳循环中保持质量平衡一致,不需增加硅酸盐风化通量。[论文详细信息]



【Computer Science-计算机】Unsupervised word embeddings capture latent knowledge from materials science literature

无监督词嵌入方法可从材料科学文献中获得隐藏知识


(导读 刘奇)材料界的机器可解释数据主要源自结构化数据库,而对于出版物的有监督方法需大量标注数据训练。本研究展示了文献中的材料科学知识可被有效编码为无监督信息密集的词嵌入(词的矢量表示),其可无监督地捕捉到复杂的化学概念,并能提前几年为功能应用推荐材料。研究结果强调从大规模文献中提取知识和关联的可能性以及指出科学文献挖掘的通用方法。[相关报道:AI学会「搞」科研登Nature,知乎网友:不忍直视的水]



【Mechanical engineering-机械】Electrolytic vascular systems for energy-dense robots

能量密集型机器人的电解质血管系统


图片来源:Interesting Engineering


(导读 刘奇)现代机器人储能系统关乎其运作效率和自主性能。本研究报告了一个嵌入软体机器鱼中的能源密集型合成循环系统。该”血管系统”以氧化还原液流电池为模型,将液压传动、驱动和能量存储功能集成设计,使机器人能长时间运行。该成果表明电化学储能技术将有助于提高未来机器人的能量密度、自主性、效率和多功能性。[相关报道:人造“血”驱动的机器鱼]