Nature一周论文导读｜2023年4月20日

　　

　　审校 小勺 小象

　　制版 阿金

　　生物学

　　Biology

　　The little skate genome and the evolutionary emergence of wing-like fins

　　小鳐鱼基因组和翼状鳍出现的演化

　　（导读 领研网）鳐鱼独特的翼状鱼鳍结构为其向前推进提供了动力，但其分子基础仍不清楚。本研究以软骨鱼中小白鳐（Leucoraja erinacea）为研究对象，构建了鳐鱼染色体水平参考基因组，并解析了基因组重排和调控元件变异在小白鳐翼状鳍表型进化中核心作用，鉴定出一个关键的特异性增强子。]

　　Chromosomal fragile site breakage by EBV-encoded EBNA1 at clustered repeats

　　EBV编码的EBNA1在成簇重复序列处导致染色体脆弱位点断裂

　　（导读 领研网）爱泼斯坦·巴尔病毒（EBV）可能引起淋巴瘤、鼻咽癌、胃癌等多种癌症。本研究发现EBV表达的蛋白EBNA1在人类细胞11号染色体上找到一处富含重复序列的区域，可与EBNA1结合，随着结合蛋白的增多，触发染色体断裂。人类基因组测序数据分析也揭示了与EBV密切相关的鼻咽癌病例中11号染色体上均密集出现结构变异。其他携带EB病毒的肿瘤样本中，11号染色体重排现象也很常见。结果揭示了EB病毒与基因组不稳定性之间的重要关联，为未来筛查EBV相关疾病发展的危险因素提供新线索。]

　　Plastic and stimulus-specific coding of salient events in the central amygdala

　　中央杏仁核对显著事件的可塑性特异编码

　　（导读 严冰冰）中央杏仁核（CeA）参与多种认知过程，本文发现小鼠CeA Sst+神经元群体编码识别一系列显著刺激，其中各个亚群特异性响应具有不同效价、感官模态或物理属性的刺激。这些信号的大小与刺激强度成比例，在学习过程中显著增强并转化。此外，CeA Sst+神经元向多巴胺区域的输出是奖赏学习所必须的，但不参与对厌恶性刺激的响应。本文提示，在学习过程中CeA Sst+神经元选择性处理显著事件相关信息，尤其向多巴胺神经元传递的信息支持奖赏评估。]

　　Blinded, randomized trial of sonographer versus AI cardiac function assessment

　　超声医师与人工智能心脏功能评估的盲法随机试验

　　（导读 领研网）人工智能（AI）已被研发应用于超声心动图，但尚未经过盲法、随机试验。本研究一项盲法、随机非劣效性临床试验，采用AI或超声医师常规的初始评估，前瞻性比较这两种方法对最终心脏医师解读左心室射血分数（LVEF）的影响。结果发现AI评估LVEF更加准确、差异更小，且能够更精确地指导重大临床决策。]

　　The evolution of lung cancer and impact of subclonal selection in TRACERx

　　TRACERx中肺癌的演变和亚克隆选择的影响

　　（导读 领研网）肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因，但尚缺乏对这一疾病背后生物机制的全面理解。本研究评估了1644个肿瘤样本，来自421名非小细胞癌（NSCLC，最常见的肺癌）患者的手术或后续跟进。这一队列由1、2、3期患者组成，涵盖NSCLC多种亚型，包括248种肺腺癌。作者识别出了与患者结局相关的肿瘤内异质性的基因组稳定性和模式差异。]

　　The evolution of non-small cell lung cancer metastases in TRACERx

　　TRACERx中非小细胞肺癌转移灶的演变

　　（导读 领研网）本研究对TRACERx项目421名患者体内的126例非小细胞肺癌（NSCLC）肿瘤展开纵向演变分析，并于144例非转移肿瘤对照队列做了对比，强调了尚未接受治疗的原发性肿瘤内转移性克隆演变选择的重要性，单克隆播种与多克隆播种对决定复发位点的差别，同时还阐释了现有早期分化肿瘤放射性筛查的局限，需要研发治疗转移性播种亚克隆的新策略。]

　　Genomic–transcriptomic evolution in lung cancer and metastasi

　　肺癌和转移灶的基因组-转录组演变

　　（导读 领研网）本研究调查了来自TRACERx项目347名患者的354例非小细胞癌肿瘤的肿瘤间转录多样性，观察到与表观遗传功能障碍相关的拷贝数独立的等位基因特异性频繁表达，同时也导致基因组-转录组平行演化。结果强调了影响ITH，肺癌演变和转移灶的基因组与转录组之间的相互作用。]

　　Tracking early lung cancer metastatic dissemination in TRACERx using ctDNA

　　使用ctDNA在TRACERx中追踪早期肺癌转移扩散

　　（导读 领研网）本研究使用ctDNA方法追踪了200个基因突变在1,069个血浆样本中的表现，并对197名早期非小细胞肺癌患者进行了长期随访，发现通过检测术前血液中是否存在ctDNA，可以区分出生物学上较为温和、临床预后良好的肺腺癌。结果表明ctDNA可以作为一种潜在的生物标志物用于早期肺癌转移扩散的监测和诊断。]

　　Antibodies against endogenous retroviruses promote lung cancer immunotherapy

　　抗内源性逆转录病毒抗体促进肺癌免疫治疗

　　（导读 领研网）本研究分析了内源性逆转录病毒抗体在肺癌免疫疗法中的作用，发现在肺癌患者的血液和肿瘤组织中，与内源性逆转录病毒相关的抗体水平显著升高。而抗体可以通过识别和结合逆转录病毒表面蛋白质，激活肿瘤免疫应答并增强免疫治疗的效果。此外在使用PD-1/PD-L1免疫检查点抑制剂进行治疗时，内源性逆转录病毒抗体可以增强T细胞对肿瘤细胞的杀伤作用，并减少T细胞表面上PD-1受体的表达。]

　　Tracking chromatin state changes using nanoscale photo-proximity labelling

　　使用纳米级光邻近标记法跟踪染色质状态变化

　　（导读 阿金）生物分子之间的互作是细胞过程的基础，也最终掌控细胞命运。本研究使用工程裂解的内含肽将铱光敏剂无痕迹地融入核微环境，这些铱催化剂可通过Dexter能量转移激活二氮丙啶弹头分子，形成反应性卡宾，在中间体微环境中与蛋白质发生交联反应。这一纳米级邻近标记法可揭示存在癌症相关突变情况下互作组的关键变化模式，加深对核蛋白质-蛋白质互作的理解，有助于发现新型表观遗传药物。]

　　De novo design of modular peptide-binding proteins by superhelical matching

　　通过超螺旋匹配从头设计模块化肽结合蛋白

　　（导读 领研网）生成与靶点蛋白或者多肽结合的蛋白质对基础科学研究和新药开发都具有重要意义。本研究报告一种从头设计蛋白的全新方法：针对任何重复多肽序列，设计出与之结合的蛋白模块，这些模块可以一对一地和重复多肽序列结合，构成稳定的超螺旋结构。利用这种策略设计的结合蛋白能够与多种包含重复多肽序列的蛋白以高亲和力和高特异性结合，亲和力达到nM和pM级别。]

　　Structural basis for GSDMB pore formation and its targeting by IpaH7.8

　　GSDMB成孔的结构基础及其IpaH7.8靶向

　　（导读 领研网）细胞焦亡是一种炎症性细胞死亡，与宿主天然免疫以及肿瘤免疫治疗密切相关。本研究报告了人源GSDMB与志贺氏菌IpaH7.8复合物以及GSDMB孔复合物的冷冻电镜结构：GSDMB孔复合物结构揭示了GSDMB不同剪接体具有不同成孔活性的分子机制；GSDMB-IpaH7.8复合物结构阐明了志贺氏菌IpaH7.8识别GSDMB结构机理并解释了IpaH7.8识别人源GSDMD而非鼠源GSDMD的分子机制。]

　　Structural mechanisms for regulation of GSDMB pore-forming activity

　　调控GSDMB成孔活性的结构机制

　　（导读 领研网）细胞焦亡是一种裂解性的细胞程序性死亡，由gasdermin蛋白受上游信号激活后释放其N端结构域在细胞膜上打孔引发，具有高度促炎的免疫学特征。本研究展示了IpaH7.8通过特异性识别GSDMB的N端膜打孔结构域、进而介导GSDMB泛素化降解的分子基础，同时也揭示了GSDMB全长蛋白自抑制状态的结构特征。]

　　CFTR function, pathology and pharmacology at single-molecule resolution

　　单分子分辨率下的CFTR功能、病理学和药理学

　　（导读 阿金）囊性纤维化跨膜转导调节因子（CFTR）是阴离子通道，其变化导致是囊性纤维化。本研究结合功能测量、单分子荧光共振能量转移、电生理学与动力学模拟，揭示人类CFTR的两个核苷酸结合结构域（NBD）在通道打开前的二聚化过程。CFTR表现出变构门控机制，其中NBD二聚化通道的构象变化受ATP水解调控，可控制氯化物电导。该结果为搜寻更有效的临床疗法提供结构基础。]

　　行星科学

　　Planetary Science

　　Successful kinetic impact into an asteroid for planetary defence

　　DART行星防御任务成功撞击小行星

　　（导读 领研网）2022年9月，美国航空航天局（NASA）的双小行星重定向测试（DART）任务成功实现对距离地球1100万千米外的孪大星系统（Didymos system）中孪小星（Dimorphos）的精准撞击。本研究重构了撞击事件，包括具体时间线，位置和DART撞击位点属性，栾小星的大小与形状等。撞击事件的成功证明动力学撞击技术在必要情况下是地球防御的重要技术。]

　　Orbital period change of Dimorphos due to the DART kinetic impact

　　DART动力学影响下孪小星的轨道周期变化

　　（导读 领研网）本研究使用光曲线观测准确描述了栾小星在经历撞击前的规道参数，报告了DART动力学撞击后栾小星轨道周期变化为?33.0?±?1.0?(3σ)?分钟。研究人员通过两种独立的观测方法得到了相同的轨道周期变化值。结果阐释了DART航天器与孪大星系统的动量转移过程。]

　　Ejecta from the DART-produced active asteroid Dimorphos

　　DART撞击产生栾小星喷射物

　　（导读 领研网）本研究使用韦伯太空望远镜观测撞击时刻T+15分钟至T+18.5日之间的DART撞击喷射物情况，揭示了喷射物的复杂演变过程，首先受到孪大星双星系统的引力相互作用影响，然后在太阳辐射压力作用下出现喷射尘埃。速度最低的喷射物形成一条持续不断的“尾巴”。该结果为理解天体受到自然撞击影响后的基本机制。]

　　Momentum transfer from the DART mission kinetic impact on asteroid Dimorphos

　　DART任务动能传递对栾小星的影响

　　（导读 领研网）本研究报告确定了小行星经历动力学撞击之后的动能转移，基于双星轨道周期变化，研究人员发现栾小星沿轨道速度分量瞬间减少2.70?±?0.10?mm/s，表明撞击导致的喷射物喷流反冲产生的动量增强转移。研究人员还发现预期的动量增强因子β值范围介于2.2与4.9之间。结果证明DART动力学撞击有效让栾小星发生了轨道偏转。]

　　Light curves and colours of the ejecta from Dimorphos after the DART impact

　　DART撞击后栾小星喷射物的光变曲线和颜色

　　（导读 领研网）本研究报告了DART任务期间栾小星从被撞击前，撞击过程中与撞击后的光学观测结果，发现撞击时的最高亮度为2.29?±?0.14?mag，在23.7?±?0.7日间恢复至撞击前亮度。结果有助于评估小行星喷射物所包含的物质质量下限，并在撞击过程中观测到喷射物变红的现象。]

　　化学

　　Chemistry

　　Selective methane oxidation by molecular iron catalysts in aqueous medium

　　分子铁催化剂在水性介质中选择性甲烷氧化

　　（导读 领研网）开发能够有效利用CH4作为天然原料的分子氧化催化剂带来更多益处。本研究利用含有一个N-杂环卡宾（NHC）部分的疏水SCSs的五齿形配体FeII配合物高效和选择性地催化气态烷烃氧化。通过捕获和释放机制，使气态CH4在水介质中作为疏水底物的选择性和环境友好转化成为可能。]

　　Ultrafiltration separation of Am(VI)-polyoxometalate from lanthanides

　　镧系元素中Am(VI)-多金属氧酸盐的超滤分离

　　（导读 领研网）镅是核能发电的中子捕获副产品，也是高放废物长期放射性毒性的主要来源。本研究设计了一种有效的超滤技术。使用锕系元素的氧化、纳米级簇组装和超滤分离的整个分离过程，可以使用不涉及有机组分的水溶液在几分钟内均匀地完成，大大减少了二次放射性废物的数量。]

　　材料科学

　　Materials Science

　　Depolymerization of plastics by means of electrified spatiotemporal heating

　　通过电气化时空加热的方式进行塑料解聚

　　（导读 领研网）解聚是一种很有前途的废塑料回收策略，可以将废塑料回收成组成单体，用于随后的再聚合。本研究提出一种无催化剂、非平衡的热化学解聚方法，可以通过热解从商品塑料聚丙烯（PP）和聚对苯二甲酸乙酯（PET）中生成单体。这种选择性解聚过程通过两个特征来实现：空间温度梯度和时间加热剖面。该成果为解决全球塑料垃圾问题提供了一个全新的解决方案。]

　　物理学

　　Physics

　　Quantum-well states at the surface of a heavy-fermion superconductor

　　重费米子超导体表面的量子阱态

　　（导读 领研网）在简单的宽带金属如Cu或Ag中，经常观察到表面的二维电子状态。本研究使用毫克尔文扫描隧道显微镜研究了重费米子超导体URu2Si2的U终端表面上的原子级台阶，它在17.5?K以下表现出神秘的隐藏级（HO）态。2DHFs形成由一小部分meV分隔的量子化态，台阶之间的边缘态沿着两个面内方向中的一个方向出现，表明电子对称性在表面发生了破坏。该结果提出了在强关联量子材料中实现量子阱态的新途径。]

　　Ballistic two-dimensional InSe transistors

　　弹道二维硒化铟晶体管

　　（导读 领研网）具有原子尺度厚度的二维（2D）层状半导体被探索为支持进一步小型化和集成电子的潜在通道材料。本研究报告一种以2D硒化铟（InSe）为通道材料的高热速场效应晶体管，提出了一种掺杂钇诱导的与铟硒场效应晶体管进行欧姆接触的相变方法，并将铟硒场效应晶体管的沟道长度缩小到10 nm在0.5 V下工作，实现了6 mS μm?1的高跨导和饱和区83%的室温弹道比，超过了任何已报道的硅场效应晶体管。]

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