Nature 一周論文導讀 2017年9月 14 日

知識 09-23

審校訪冬咖喱大頭金庄維

生物學

Biology

Fate mapping of human glioblastoma reveals an invariant stem cell hierarchy

人類膠質細胞瘤「命運圖譜」揭示其恆有的幹細胞層級結構

Benjamin D. Simons, Peter B. Dirks, Xiaoyang Lan, et al.

（導讀阿金）人類膠質母細胞瘤中細胞異質性的起源尚不清楚。本研究使用異種移植方法發現，其細胞演化遵循著固有的層級分化歷程：緩慢分裂的類幹細胞分裂出快速分裂並可自我更新的癌祖細胞，祖細胞進一步產生不分裂的癌細胞。該研究還確認了化療對於化療抗性癌細胞的富集作用，提示使用不同表觀遺傳藥物同時靶向多種癌細胞是膠質瘤治療的新方法。

Abstract

Structural basis of MsbA-mediated lipopolysaccharide transport

MsbA 介導脂多糖轉運的結構基礎

廖茂富（哈佛醫學院）等

圖片來源：nature.com

（導讀阿金）脂多糖是許多革蘭氏陰性菌外膜上的一種分子，其合成位點在內膜的細胞質側，MsbA 蛋白可將其「翻面」至周質側。本研究解析了 MsbA 蛋白在三個功能性狀態下的單顆粒冷凍電鏡結構，揭示了脂多糖如何結合 MsbA 以及 MsbA 如何反轉脂多糖的過程，為了解其他類似蛋白質的架構特徵開拓了新的道路。

Abstract

m6Amodulates haematopoietic stem and progenitor cell specification

m6A調節造血幹細胞和祖細胞的分化

劉峰（中科院動物研究所）, 楊運桂（北京基因組研究所）等

圖片來源：ebiotrade.com

（導讀郭懌暄）腺嘌呤 N6甲基化修飾（m6A）是真核生物信使 RNA 最多的修飾。本研究揭示了斑馬魚中m6A的分布情況，並發現m6A可決定胚胎髮育中內皮細胞向造血細胞轉化的細胞命運，而這一作用是通過 notch1a、rhoca 等 Notch 通路相關基因的 mRNA 調控而實現的。

Abstract

Neuronal regulation of type 2 innate lymphoid cells via neuromedin U

神經元通過神經介肽 U 調節 2 型天然淋巴細胞

Henrique Veiga-Fernandes, Vania Cardoso, et al.

（導讀逸軒）2 型先天淋巴樣細胞（ILC2s）是否受神經來源信號調控尚不明確。本研究顯示在小鼠黏膜神經元-ILC2 細胞功能性單元中，神經元釋放的神經介肽 U（NMU）與 ILC2s 上的受體Nmur1結合，迅速激活炎症和組織修復因子產生，快速有效調節 2 型先天免疫。結果揭示 neuron–ILC2 細胞單元通過協調神經免疫感知相應對組織做出迅速保護。

Abstract

The neuropeptide neuromedin U stimulates innate lymphoid cells and type 2 inflammation

神經介肽 U 刺激先天性淋巴細胞和 2 型炎症反應

David Artis, Christoph S. N. Klose, et al.

（導讀逸軒）2 型先天淋巴樣細胞（ILC2s）產生 2 型細胞因子白介素的刺激調控機制尚不清楚。我們研究發現小鼠腸道內 ILC2s 與產生神經介肽 U（NMU）的類膽鹼神經元同區分布，ILC2s 選擇性表達 NMU 受體，二者形成的神經環路共同實現 2 型細胞因子應答，在腸道產生迅速的免疫反應。

Abstract

Polycomb-like proteins link the PRC2 complex to CpG islands

多梳樣蛋白將 PRC2 複合物與 CpG 島連接

王佔新（北京師範大學）等

圖片來源：nature.com

（導讀郭懌暄）多梳抑制複合體 2（PRC2）在轉錄抑制中發揮重要作用。哺乳動物 PRC2 結合於基因組 CpG 島，但其召集機制尚不清楚。本研究解析了多梳樣蛋白（PCL）PHF1 和 MTF2 的 N 端，與含有 CpG 及含 H3K36me3 組蛋白肽鏈的 DNA 相結合的的晶體結構，揭示了 PCL 結合 DNA 並召集 PRC2 的分子機制。

Abstract

物理

Physics

Hardware-efficient variational quantum eigensolver for small molecules and quantum magnets

【封面故事】量子變分特徵值解算器

Abhinav Kandala, Antonio Mezzacapo, et al.

（導讀阿金）由於傳統的計算方法在處理電子結構問題時存在各種局限，研究人員將希望寄託於量子計算，但目前為止實驗室環境下的量子模擬僅限於包含氫、氦的小分子系統。本研究利用量子變分特徵值解算器，將量子模擬的範圍擴展至氫化鈹（BeH2）。另外，研究還證明了該方法可用於處理量子磁性問題。

Abstract

Superparamagnetic enhancement of thermoelectric performance

超順磁增強熱電性能

張清傑（武漢理工大學）, 楊繼輝（華盛頓大學）等

（導讀阿金）在納米尺度調控材料的化學和物理結構對於開發高性能熱電材料十分重要。本論文通過將軟磁材料的納米顆粒嵌入熱電材料基底，實現了對聲子和電子傳輸性質的雙重調控。納米粒子的超順磁性能夠導致三種熱電磁效應，從而有效地提高納米複合材料的熱電性能。

Abstract

Real-space imaging of non-collinear antiferromagnetic order with a single-spin magnetometer

通過單自旋磁力計實現非共線反鐵磁序的實空間成像

I. Gross, V. Jacques, et al.

（導讀阿金）非共線反鐵磁系統能夠規避鐵磁體的能耗等問題，並且更為易控、高效。本研究使用非侵入式單自旋磁力計，在室溫下實現了鉍鐵氧體（BiFeO3）薄膜內非共線反鐵磁序的實空間成像。這一成果對於研發下一代自旋電子器件具有重要意義。

Abstract

生態

Biology

Biodiversity effects in the wild are common and as strong as key drivers of productivity

生物多樣性在自然環境中作用廣泛且生產力關鍵動力

J. Emmett Duffy, Casey M. Godwin and Bradley J. Cardinale

（導讀郭懌暄）生物多樣性維持生態系統生產力和穩定性的重要作用尚未在自然條件下證實。本研究在分離生物與非生物作用影響後對田野調查的估值進行分析，發現生物量生產力隨生物多樣性增加廣泛存在，且作用程度比實驗室更強，指出生物多樣性維持生態系統生產力的作用應在全球變化的科學和政策中佔據突出地位。

Abstract

Early members of 『living fossil』 lineage imply later origin of modern ray-finned fishes

「活化石」譜系的早期成員暗示現代輻鰭魚類的起源

Sam Giles, Guang-Hui Xu, Thomas J. Near and Matt Friedman

圖片來源：nature.com

（導讀阿金）雖然一般認為白堊紀中期的多鰭魚（Polypterid）是現代輻鰭魚（Actinopterygii）（起源於中泥盆紀世）的最早分支，但古生代類群卻與現代類群特徵更相近。本研究發現三疊紀（約 2.52-2.01 億年前）廣泛分布的斯堪尼亞魚類群（scanilepiforms）是多鰭魚乾群，揭示現代輻鰭魚許多原始特徵實為返祖，並將輻鰭魚冠群譜系起源年代後推約 4 千萬年。

Abstract

Kinetic analysis of a complete nitrifier reveals an oligotrophic lifestyle

硝化細菌的動態分析揭示其低營養的生活方式

Holger Daims, K. Dimitri Kits, et al.

（導讀阿金）本研究通過對亞硝酸氧化細菌屬氨氧化菌（Nitrospira Inopinata）純培養，發現與常規硝化細菌相比，其在低營養和動態環境中表現出高底物親和力、低氨氧化率和高產量的緩慢生長，而古細菌（AOA）並非貧瘠環境中競爭力最強的硝化菌。為了解貧瘠和動態環境中的硝化作用提供新思路。

Abstract

其他

【Astronomy-天文】Detection of titanium oxide in the atmosphere of a hot Jupiter

系外熱木星大氣中檢測到氧化鈦

Elyar Sedaghati, Henri M. J. Boffin, et al.

（導讀阿金）研究人員通過測量透射光譜的微小變化、構建大氣模型，能夠推斷系外行星大氣的組成及屬性。本研究報道了研究人員在一顆系外熱木星行星 WASP-19b 的大氣中檢測到了氧化鈦（置信度 7.7σ）、強散射霧霾（7.4σ）、鈉（3.4σ）和水（7.9σ）。這一結果為進一步探索系外行星大氣中的重元素開闢了道路，也為尋找第二地球提供新的可能性。

Abstract