Nature 一周论文导读 | 2019 年 12 月 12 日

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制版 阿金

Biology

Global satellite-observed daily vertical migrations of ocean animals

全球卫星观测海洋动物的日常垂直迁移

图片来源：pixabay

（导读 阿金）全球海域范围内，每天晚上无数海洋动物向上迁移到达海洋表面，取食浮游生物，然后在日出之前黑暗的海洋中层区域。本研究使用来自安装在卫星上的光探测与测距（激光）仪器的观测值来描述垂直迁移动物光信号的全球分布，发现这些动物通常在清澈的亚热带回旋流中占总浮游生物丰度的很大一部分，支持了回避视觉捕食者假说。另外，垂直迁移的总生物量在生产力高的区域中较高。研究结果为全球垂直迁移动物活动提供了详细视图。[论文详细信息]

Enamel proteome shows that Gigantopithecus was an early diverging pongine

牙釉质蛋白质组显示巨猿是一种早期分化的种群

（导读 阿金）步氏巨猿这种巨大的人科动物在更新世时期居住在东南亚茂密的森林中。目前尚不清楚它与其他巨猿物种的演化关系。本研究在中国翠峰洞发现的距今190万年的G. blacki磨牙中检测了牙釉质蛋白质组序列，证明巨猿是猩猩属（Pongo 属）的一个姐妹演化分枝，其共同祖先大约在1200到1000万年前。研究结果确认了这个早已绝灭的物种与亚洲猩猩存在密切的演化关系。[论文详细信息]

Distributed coding of choice, action and engagement across the mouse brain

小鼠大脑中的选择、动作和参与的分布式编码

（导读 郭怿暄）本研究发现小鼠开始动作时所有脑区神经元有非特异性应答。编码视觉刺激和即将发生的选择的神经元在新皮质、基底神经节和中脑特定区域。选择信号罕见且不同区域信号时间难以区分。中脑神经元在对侧选择前激活，同侧选择前被抑制，前脑神经元可偏好任一侧。全脑范围刺激前活动可预测单个测试及整个任务，参与过程中皮层下活动增强，新皮质活动受抑制。[论文详细信息]

The molecular landscape of ETMR at diagnosis and relapse

ETMR诊断和复发的分子景观

（导读 郭怿暄）本研究收集了伴多层菊形团胚胎性肿瘤（ETMRs，一种恶性脑肿瘤）的193例原发样品和23例对应复发样品，并分析其基因组景观。发现在无C19MC扩增的肿瘤中，DICER1或其他microRNA相关突变可诱导R环结构相关的染色体不稳定，此种染色体结构异常在肿瘤中普遍存在，并在原发和复发肿瘤中保守。这些结果说明，靶向R环结构可能成为ETMR的有效治疗策略。[论文详细信息]

MLLT3 governs human haematopoietic stem-cell self-renewal and engraftment

MLLT3统管人类造血干细胞的自我更新和植入

（导读 王思菲）本研究发现造血干细胞（HSC）的关键调控因子为MLLT3（又称AF9），其高表达于在体HSC但在体外培养的HSC中表达下调。MLLT3缺失阻碍了可移植HSC或祖细胞（HSPC）的体外培养，而MLLT3的稳定表达则能使可移植HSC体外扩增12倍，在小鼠供体中进行多谱系重建。MLLT3维持体外HSC的H3K79me2水平及转录程序，可能为体外扩增移植用HSC提供新方法。[相关报道：为血液病患者带来更好的疗法，科学家找到了维持造血干细胞的关键因子]

Patch repair of deep wounds by mobilized fascia

通过可移动的筋膜修补深层伤口

图片来源：medicalnewstoday.com

（导读 郭怿暄）哺乳动物快速形成疤痕关闭伤口的机制未知。本研究发现皮肤疤痕来源于皮下筋膜中的预制基质。受伤后筋膜成纤维细胞到达皮肤表面，拖动周围胞外果冻状基质形成临时基质。遗传去除瘢痕成纤维细胞会导致基质可移动性下降，无法到达伤口，从而产生疤痕缺陷，在皮肤下形成一层不可渗透的膜，形成慢性开放伤口。[论文详细信息]

c-Jun overexpression in CAR T cells induces exhaustion resistance

CAR T细胞中c-Jun的过表达诱导耗竭抵抗

（导读 王思菲）CAR T细胞介导抗肿瘤效应但T细胞耗竭导致的功能失调是重大障碍。本研究利用补充信号CAR模型诱导耗竭的主要特征，发现耗竭与IL-2产生缺陷相关，AP-1结合位点的染色质可及性增加，介导耗竭T细胞功能障碍的bZIP和IRF过表达。过表达AP-1因子c-Jun可增强CAR T细胞的扩增能力和功能，减少末端分化，改善五种荷瘤小鼠中的抗肿瘤能力。因此解决了CAR T治疗的主要障碍。[相关报道：克服CAR-T细胞“疲惫”，有望抵御实体瘤！]

Developmental ROS individualizes organismal stress resistance and lifespan

发育性活性氧个体化生物应激抵抗和寿命

（导读 郭怿暄）寿命个体性何时建立是衰老研究的中心议题。本研究发现秀丽隐杆线虫同步亚群的早期发育阶段，活性氧（ROS）自发性短暂上升，可增加其应激抵抗，改善氧化还原稳态，延长动物寿命。该效应与ROS介导整体发育性H3K4me3水平降低相关。该结果在HeLa细胞中得到证实。离体实验发现SET1/MLL组蛋白甲基转移酶是H3K4三甲基化蛋白复合物（COMPASS）的氧化还原敏感部分。[相关报道：小时候的氧化应激，可以让动物活得更久？]

Key role for CTCF in establishing chromatin structure in human embryos

CTCF在建立人类胚胎染色质结构中的关键作用

（导读 郭怿暄）人类胚胎发育中染色质三维结构的动态变化尚不清楚。本研究发现人类精子不表达CTCF因子且染色质不包含TAD结构。受精后TAD随胚胎发育逐渐形成。A/B区室在人类胚胎2细胞期消失并随胚胎发育重建。阻断人类胚胎受精卵基因组激活（ZGA）可抑制TAD建立。CTCF在ZGA前表达量很低，在ZGA期TAD可见时高度表达。CTCF敲低的胚胎中TAD显著减少，表明人类胚胎ZGA期TAD建立需要CTCF表达。[论文详细信息]

Light-driven anaerobic microbial oxidation of manganese

光驱动厌氧微生物氧化锰

（导读 阿金）氧合光合作用为现代生物圈提供了有机碳，但尚不清楚这种代谢何时产生。本研究发现在没有分子氧和高电位光合反应中心的情况下，产氧光合微生物群落可生物矿化锰氧化物。在古细菌时代，严格厌氧条件下Mn（II）的微生物氧化产生的地球化学信号与在大氧化事件之前确定氧光合作用演变的信号相同。这一光依赖过程还可能在现代缺氧水体和沉积物的光化带中产生锰氧化物。[论文详细信息]

Structure and drug resistance of the Plasmodium falciparum transporter PfCRT

恶性疟原虫转运蛋白PfCRT的结构和耐药性

（导读 阿金）耐药性恶性疟原虫妨碍了全球控制及消灭疟疾的努力。本研究使用单颗粒冷冻电镜和抗原结合片段技术，提供了耐氯喹（CQ），但对哌喹（PPQ）敏感的南美7G8疟原虫PfCRT蛋白解析度为3.2埃的结构图。导致CQ和PPQ耐药性的突变主要集中于带有负电荷腔的特殊螺旋中度保守位点上。结构、功能和计算机分析揭露PfCRT突变体介导CQ和PPQ耐药性不同的机制特征，为了解疟疾疗法失败的关键提供见解。[论文详细信息]

Architecture of the mycobacterial type VII secretion system

分枝杆菌VII型分泌系统结构

（导读 阿金）分枝杆菌VII型分泌系统分泌的毒力因子促进了病原性分枝杆菌对宿主感染。本研究解析了耻垢分枝杆菌的ESX-3 / VII型分泌系统膜包埋核心复合物的冷冻电镜结构。其核心是由化学计量比为1：1：2：1的EccB3、EccC3、EccD3和EccE3四种蛋白质组成，并且构建了两个相同的启动子。结果表明VII型分泌系统的体系结构不同于其他已知的分泌系统，该发现有助于设计抗菌策略。[论文详细信息]

Astrophysics

Probing the energetic particle environment near the Sun

探索太阳附近的高能粒子环境

图片来源：JOHNS HOPKINS APL, NASA

（导读 阿金）美国宇航局的帕克太阳探测器最近穿越了太阳内部的日球层进入近日点，深入观测太阳能量粒子的环境和事件。本研究报告了对其辐射环境的观测结果，发现各种高能粒子事件在局部区域和远处区域都会加速，其中脉冲型事件受太阳附近加速度的驱动。还观测到与日冕大型喷射相关事件。该研究为了解太阳日冕上方区域内的高能粒子辐射环境提供直接观测证据。[论文详细信息]

Alfvénic velocity spikes and rotational flows in the near-Sun solar wind

阿尔芬速度峰值和近太阳风中的旋转流

（导读 阿金）宇宙探测器的观测表明等离子体从日冕中出现后开始加速，通过未知过程将能量向外传输。本研究报告了距太阳中心约35个太阳半径处的太阳风等离子体的观测结果，揭示了其中喷射流的重要作用。研究发现，阿尔芬波组成结构的速度峰值，持续时间长达数分钟，这与磁场线中传播的S形弯曲相关。同时太阳周围太阳风的流动速度中有一个不断增加的旋转流。该研究结果为建立日冕中的环流模型提出了挑战。[论文详细信息]

Near-Sun observations of an F-corona decrease and K-corona fine structure

F日冕减少和K日冕精细结构的近太阳观测

（导读 阿金）过去对太阳辐射的近地观测结果并不能确认近日处有无尘区的存在。本研究报告了美国帕克太阳探测器两次近日点飞行期间对太阳日冕的成像图。近距离观测到的图像虽然和从地面和太空观测到的相似，但仍有显著差异。飞行期观测到F日冕强度的急剧减弱，暗示了长期寻找的无尘区的存在。同时解析出从太阳喷射出的极小喷射中的精细等离子体结构。[相关报道：同时发表四篇Nature论文，揭开太阳的重重谜题]

Highly structured slow solar wind emerging from an equatorial coronal hole

从赤道日冕洞涌出的高结构度缓慢太阳风

（导读 阿金）在太阳活动低潮期，靠近黄道平面处则散落分布着慢太阳风，但其确切的起源还不明确。本研究展示了帕克太阳探测器在36至54太阳半径处的观测结果，证明阿尔芬慢太阳风来源于一个小型赤道日冕洞。磁场测量表明磁场经历间歇性大型反转流动，并且散布在更平滑稳定的湍流中。测量结果显示存在与太阳风增能相关的脉冲机制，也提供证据证明慢太阳风的来源。[论文详细信息]

Physics

Phonon heat transfer across a vacuum through quantum fluctuations

声子通过量子涨落在真空中传热

（导读 阿金）固体中的热传递通过电子或者声子进行传导，而真空中，热传递被认为是通过辐射实现。本研究通过实验证明量子涨落可以在被真空隔离的两个物体间传递热量。使用纳米力学系统，通过真空涨落实现声子间的强耦合，并且观测到单个声子模之间的热能交换。该发现揭示了一种未知的传热机制，为进一步探索纳米尺度下量子真空的能量传输铺平道路。[相关报道：热传递的第四种方式]

A general theoretical and experimental framework for nanoscale electromagnetism

纳米电磁学的一般理论和实验框架

（导读 阿金）在纳米尺度上，电磁学仍缺乏一个普适的框架。本研究提出并实验证明了一个既适用于分析和数值，又适用于多尺度问题的框架。该框架通过Feibelman d参数的表面响应函数重新引入电子长度尺度，并且利用准正态微扰理论和明显的非经典效应的观测，建立了一个实验程序来测量这些复杂的色散表面响应函数。该结果为纳米电磁现象建模和理解提供通用框架。[论文详细信息]

Materials Science

Data-driven design of metal–organic frameworks for wet flue gas CO2 capture

基于数据挖掘的金属有机框架设计以捕捉湿润烟道气中二氧化碳

图片来源：pixabay

（导读 陈欣桐）控制目前CO2的排放主要依靠固体吸附剂对CO2的捕捉及封存，如金属有机框架材料（MOFs）。但真实烟道气中水分会降低CO2结合位点选择性，且干燥成本较高，本文对MOFs数据库进行挖掘以确定CO2强结合位点（adsorbaphores）；并合成了两个含多个疏水强结合位点的MOFs，其碳捕捉能力优于普通材料。后续应考虑其在工业环境中的性能以及捕捉全过程，以确定最佳捕捉材料。[论文详细信息]