Nature 一周论文导读 | 2017 年 12 月 14 日

生物学 Biology

Enhancing mitochondrial proteostasis reduces amyloid-β proteotoxicity

增强线粒体蛋白稳态可减少淀粉样蛋白-β 毒性 

Johan Auwerx, Vincenzo Sorrentino, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25143

图片来源：Florian Rosado

（导读 阿金）阿尔茨海默病的常见特征是 β-淀粉样蛋白积聚，但对其分子机制仍缺乏了解。本研究提供生物信息学和实验证据表明在人类、小鼠和线虫身上，线粒体应激反应和线粒体自噬与 β-淀粉样蛋白积聚相关。通过药物手段和基因靶向增强线粒体蛋白稳态可抑制 β-淀粉样蛋白毒性压力，提高线虫模型的生存能力，是可能的药物开发靶点。

Abstract：

Alcohol-abuse drug disulfiram targets cancer via p97 segregase adaptor NPL4

戒酒药双硫仑通过 p97 隔离酶转接分子 NPL4 靶向癌症

Boris Cvek, Raymond J. Deshaies, Jiri Bartek, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25016

（导读 郭怿暄）药物的再利用可能为癌症治疗带来新的契机。本研究发现曾作为戒酒药物的双硫仑在临床前研究中可抑制多种癌症，流行病学数据表明确诊后继续服药的患者可降低癌症死亡风险。双硫仑的作用机制是在体内代谢产生双硫卡钠-铜复合物，在肿瘤中富集，靶向对蛋白质周转至关重要的 p97 隔离酶的转接分子 NPL4，从而抑制肿瘤。 

Abstract：

Electron cryo-microscopy structure of a human TRPM4 channel

人源 TRPM4 通道的冷冻电子显微结构

吕魏（美国文安德研究院）, Paige A. Winkler, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24674

（导读 柳寒石）Ca2+ 激活的非选择性的（CAN）离子通道能够感受细胞内 Ca2+ 浓度的增加，产生 Na+/K+ 离子流使细胞去极化。该文章解析了人体内分布最广泛的 CAN 通道 TRPM4 与激动剂 Ca2+ 和调节因子十钒酸盐结合的冷冻电镜结构。四个胞浆内的 C 末端结构域，组成了一个带有卷曲-卷曲结构域的伞状结构的柱子，四个螺旋排列的结构域贯穿 N 末端 TRPM 同源区域（MHRs）。C 末端结构域和 MHR 界面的中间亚基有两个十钒酸盐结合位点，而通道中的谷氨酰胺可能是单价选择性的主要决定因素。

Abstract：

Structures of the calcium-activated, non-selective cation channel TRPM4

钙离子激活的 TRPM4 非选择性阳离子通道结构解析

白晓辰, 姜有星（德克萨斯大学西南医学中心）等

https://www.nature.com/articles/nature24997

（导读 阿金）本研究展示小鼠在结合和不结合 ATP 时的 TRPM4 离子通道的冷冻电镜结构：由多个跨膜和胞质结构域组成的三层结构。ATP 结合在核算结合域抑制通道活性。Gln973 对其单价选择性有重要作用，S1-S4 结构域与 post-S6 TRP 结构域组成的中央门控装置可能与 Ca2+- 和 PtdIns(4,5)P2-结合位点有关。为研究TRPM4复杂的门控机制及分子结构提供重要思路。

Abstract：

Pluripotent state transitions coordinate morphogenesis in mouse and human embryos

多潜能状态转换协调小鼠和人类胚胎的形态发生

Magdalena Zernicka-Goetz, Marta N. Shahbazi, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24675

（导读 郭怿暄）哺乳动物胚胎发育中上胚层细胞会经历多潜能状态转换。本研究发现小鼠胚胎上胚层干细胞走出无限制的原始多潜能状态，可激活 Oct4 调节的转录程序，表达糖基化唾液黏蛋白以及促进腔体产生中囊泡粘附和融合的发生，从而形成外皮和前羊膜腔。培养的人类植入后胚胎类亦有类似发现，提示不同多潜能状态转换对胚胎发育至关重要。

Abstract：

An electric-eel-inspired soft power source from stacked hydrogels

水凝胶叠加而成的“电鳗”软电源

Michael Mayer, Thomas B. H. Schroeder, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24670

图片来源：Thomas Shroeder and Anirvan Guha

（导读 阿金）推进技术与生物体的结合要求电源具有生物可相容性、机械灵活性，并能利用生物系统内部的化学能。本研究受电鳗启发开发出一种软电源。研究人员将水凝胶液滴阵列沉积到不同的塑料基底上，叠加后形成的导电通路可产生 110 伏的电压。这为开发下一代移植材料提供了新途径。

Abstract：

Moving beyond microbiome-wide associations to causal microbe identification

从微生物组关联研究转向因果相关的微生物鉴定

Neeraj K. Surana and Dennis L. Kasper

https://www.nature.com/articles/nature25019

（导读 严冰）微生物组关联研究将许多疾病与一系列微生物标志联系在一起，但还无法得知确切的致病机制。本文报导，微生物-疾病表型关系的三角测量是一种降低噪音的有效方法。我们发现带有不同微生物种群的小鼠表现出对肠炎模型的不同存活率，而共同培养后带有杂交微生物种群的小鼠表现出中等程度的易感性。对其中微生物-表型关联的研究发现 Clostridium immunis 菌株可以抑制肠炎的发生。使用相同的方法我们也发现了能诱导小肠表达抗微生物肽的共生菌种。因此，这种三角测量法可在关联研究的基础上，有效地发现与疾病具有直接因果联系的微生物种群。

Abstract：

Inhibition of soluble epoxide hydrolase prevents diabetic retinopathy

抑制可溶性环氧化物水解酶（sEH）可防止糖尿病视网膜病变

Ingrid Fleming, Jiong Hu, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25013

（导读 阿金）糖尿病性视网膜病是造成糖尿病人失明的重要原因，由视网膜血管细胞的进行性损失导致血管渗漏和视网膜水肿。本研究报道 sEH 产生的二醇 19,20-二羟基二十二碳五烯酸的表达水平在患病小鼠视网膜上会上升，引发病变。使用 sEH 抑制剂可防止病变特征的出现，确认 sEH 表达与糖尿病性视网膜病发病机制的关系。

Abstract：

Runx3 programs CD8+ T cell residency in non-lymphoid tissues and tumours

Runx3 驱使 CD8+ T 细胞在非淋巴组织和肿瘤中的驻留

Matthew E. Pipkin, Ananda W. Goldrath, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24993

（导读 寒雨）调控组织驻留记忆 CD8+ T（TRM）细胞分化和稳态的分子机制还不清楚。本研究通过计算生物学和 RNA 干扰筛选技术，发现 Runx3 是参与多种组织 TRM 分化和稳态的关键调控因子，能促进组织驻留基因的表达而抑制离开组织进入循环的基因表达。肿瘤浸润淋巴细胞相关基因的表达也与 Runx3 活性相关，Runx3 的过表达可以增强肿瘤特异性 TRM 细胞数量，抑制肿瘤的生长。

Abstract：

A non-canonical Notch complex regulates adherens junctions and vascular barrier function

非经典 Notch 复合物调节粘合连接和血管屏障功能

Christopher S. Chen, William J. Polacheck, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24998

（导读 阿金）血液动力学剪应力在内皮血管屏障过程中发挥关键作用，但仍未解其发生机制。本研究使用工程化的微血管器官模型，发现剪应力触发依赖 DLL4 的蛋白水解激活 NOTCH1 暴露跨膜区，在细胞膜上催化合成一种受体复合物激活 RAC1，驱动粘合连接的形成，建立血管屏障功能。综上，本文发现了 NOTCH1 的非经典信号通路，将单个受体与粘连骨架重塑的转录程序联系起来。

Abstract：

RNA polymerase III limits longevity downstream of TORC1

TORC1 下游的 RNA 聚合酶 III 限制了寿命

Jennifer M. A. Tullet, Nazif Alic, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25007

（导读 柳寒石）RNA 聚合酶 III 对于基因的转录是必需的但生理功能不明。本文作者发现减少 TORC1 下游的 Pol III 能延长酵母、线虫或是果蝇的寿命。这与衰老相关的肠胃病变或功能受损的缓和相关，减弱蛋白合成和提高蛋白质稳态应激的耐受能力。在肠胃中限制 Pol III 活性即可达到系统性抑制 TORC1 延长寿命的相同效果，表明 Pol III 是长寿营养信号网络中关键的介导因子，是可能的治疗靶点。

Abstract：

piRNA-mediated regulation of transposon alternative splicing in the soma and germ line

体细胞和生殖细胞中 piRNA 介导的转座子可变剪切的调节

Ruth Lehmann, Felipe Karam Teixeira, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25018

（导读 郭怿暄）转座子可促进基因组进化，但因其活性对宿主有害必须严格调控。本研究发现 piRNAs 和参与 piRNA 生成相关蛋白可调节来自 P-转座子转录本前体 mRNA 的剪切，在果蝇生殖细胞中产生不含编码转座酶的成熟 mRNA。该过程依赖于 Asterix，Panoramix 和 HP1a 的共同参与和 pi-RNA 介导的抑制性染色质的转变。类似机制在培养的果蝇卵巢体细胞中也有发现。这一发现提出了 piRNA 保护基因组的新机制。

Abstract：

KAT2A coupled with the α-KGDH complex acts as a histone H3 succinyltransferase

KAT2A 偶联 α-KGDH 复合物可作为组蛋白 H3 琥珀酰转移酶

邢东明（青岛大学附属医院）, 陶一之（德克萨斯州休斯顿市莱斯大学）等

https://www.nature.com/articles/nature25003

（导读 阿金）组蛋白修饰对基于染色体的调节过程至关重要，但仍未清楚其琥珀酰化机制和功能。本研究指出 α-酮戊二酸脱氢酶复合物（α-KGDH）能够在基因启动子区域与赖氨酸乙酰基转移酶 2A（KAT2A）蛋白结合，而 KAT2A 可结合琥珀酰辅酶 A（succinyl-CoA）对组蛋白 H3 进行琥珀酰化。阻止 α-KGDH 复合体进入细胞核或抑制 KAT2A 蛋白表达，可减少基因表达，从而抑制肿瘤增长。本文揭示了组蛋白修饰的一个重要机制。

Abstract：

地球科学 Geoscience

【封面故事】Initiation and long-term instability of the East Antarctic Ice Sheet

东南极大陆冰盖的形成和长期不稳定变化

Sean P. S. Gulick, Amelia E. Shevenell, et al.

https://www.nature.com/articles/nature25026

图片来源：Steffen Saustraup/The University of Taxas at Austin

（导读 阿金）近冰地质记录的缺乏限制了对东南极大陆冰盖（EAIS）的了解。本研究使用来自东南极奥罗拉冰下盆地的海洋地质和地球物理数据，发现早在大陆冰盖形成前该地区已有大量冰存在，随后在不同时代随海洋、大气和表面融水温度的升高和降低发生多次变化，表明 EAIS 对未来全球海平面升降的影响可能被低估。

Abstract：

Large emissions from floodplain trees close the Amazon methane budget

来自亚马逊泛滥平原树木的大量甲烷排放接近亚马逊地区的甲烷排放总量

Vincent Gauci, Sunitha R. Pangala, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24639

（导读 阿金）亚马逊泛滥平原是热带最大的甲烷天然来源。本研究通过分析亚马逊盆地中部 13 个地区 2357 棵树木的甲烷通量，揭示经由湿地树木离开土壤的甲烷是区域性排放的主要来源，适应淹没树木的排放量符合预估亚马逊甲烷排放总量，表明树干表面对调节湿地甲烷排放量的重要性。

Abstract：

A compositional tipping point governing the mobilization and eruption style of rhyolitic magma

流纹岩质岩浆成分的转折变化对火山运动和喷发的调控

D. Di Genova, S. Kolzenburg, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24488

（导读 阿金）流纹岩质岩浆中的无结晶成分调节流溢式喷发和爆发式喷发转变的机制尚未清楚。本研究通过测量黄石火山系统中岩浆的粘度并利用热力学建模，发现结晶作用或者氧逸度等变化引起流纹岩质岩浆中化学成分改变并导致其流动特质发生急剧变化，从而确定并区分火山的喷发形式和过程。

Abstract：

天文 Astronomy

Magnetically gated accretion in an accreting ‘non-magnetic’ white dwarf

“无磁性”白矮星的磁控吸积

S. Scaringi, T. J. Maccarone, et al.

https://www.nature.com/articles/nature24653

图片来源：Helena Uthas/phys.org

（导读 雷鸣）本研究对双星系统 MV Lyrae 中“无磁性”白矮星的光学观测资料进行了分析。根据准周期性爆发的光变曲线可以推测，这颗白矮星存在不稳定的磁控吸积，表面磁场强度微弱，尚无实验手段能够进行探测。该发现为研究白矮星的磁场强度及其演变提供了新方法。

Abstract：

来源：科研圈